新建武漢北編組站綜合集成自動(dòng)化系統(tǒng)

趙文武

（陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，助教，陜西 渭南 714000）

武漢鐵路樞紐位于京廣通道和滬漢蓉沿江經(jīng)濟(jì)帶“十”字形的交叉點(diǎn)上，現(xiàn)為銜接京廣、武九、漢丹、麻武4條鐵路干線、一江相隔的客貨順列式十字形樞紐。隨著京廣客運(yùn)專線、滬漢蓉快速客運(yùn)通道及漢丹線增建二線的引入，將形成“客貨分線、徑路順暢、能力強(qiáng)大、機(jī)動(dòng)靈活”的特大型環(huán)形鐵路樞紐。

為緩解日漸增加的鐵路貨運(yùn)帶來的壓力，并提高鐵路樞紐的運(yùn)輸能力，提高編組站的自動(dòng)化程度就變得十分必要。武漢北編組站綜合集成自動(dòng)化系統(tǒng) CIPS（Computer Integrated Process System）的核心是編組站信息化的重構(gòu)，從全面性、一體化、動(dòng)態(tài)性、實(shí)時(shí)性、自動(dòng)化等方面，對(duì)編組站信息化重新定位、規(guī)劃、分析、設(shè)計(jì)與實(shí)施，從而實(shí)現(xiàn)編組站高度綜合自動(dòng)化的目的。

1 武漢北編組站概述

2009年5月18日，全國(guó)規(guī)模最大、現(xiàn)代化程度最高的武漢北編組站建成并試運(yùn)營(yíng)。武漢北編組站采用雙向三級(jí)七場(chǎng)站型布置，上下行系統(tǒng)均一次建成三級(jí)三場(chǎng)，2個(gè)調(diào)車場(chǎng)間設(shè)交換場(chǎng)。日辦理車最初為1.17萬(wàn)輛，現(xiàn)在辦理車為2.1萬(wàn)輛，設(shè)計(jì)最終目標(biāo)高峰期可達(dá)3萬(wàn)輛。目前上行駝峰解體車列白天約45列、晚上約55列。該工程除新建雙向三級(jí)七場(chǎng)站場(chǎng)工程外，還改建與武漢北編組站銜接的京廣線、麻漢聯(lián)絡(luò)線、陽(yáng)邏電廠專用線；新建京廣線和麻漢線上下行貨車到達(dá)線及發(fā)車線、上行環(huán)發(fā)線、武康上下行聯(lián)絡(luò)線及各場(chǎng)間聯(lián)絡(luò)線；新建武漢北機(jī)務(wù)段及派駐機(jī)車折返段、站修所、整倒裝線、軍用站臺(tái)等，同步建設(shè)南湖—大花嶺聯(lián)絡(luò)線。武漢北編組站站坪長(zhǎng)7 km，占地約4.5 km2，最終設(shè)到發(fā)線68條，上下行調(diào)車場(chǎng)各設(shè)調(diào)車線48條，全站設(shè)道岔677組[1]。

編組站采用先進(jìn)的四推雙溜自動(dòng)化駝峰和點(diǎn)連式兩級(jí)間隔制動(dòng)位，即一級(jí)車場(chǎng)采用制動(dòng)位減速器加減速頂調(diào)速系統(tǒng)，編尾采用內(nèi)撐式可控停車器，配合先進(jìn)的控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)解體作業(yè)推峰、溜放的自動(dòng)化，溜放車輛速度的可控化及車輛連掛的安全性和高連掛率。該編組站運(yùn)用了編組站綜合集成自動(dòng)化系統(tǒng)CIPS、鐵路專用移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM-R及車輛安全動(dòng)態(tài)檢測(cè)等先進(jìn)技術(shù)，設(shè)計(jì)理念新，自動(dòng)化程度高，實(shí)現(xiàn)了編組站運(yùn)輸組織決策智能化、指揮數(shù)字化和執(zhí)行自動(dòng)化。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及組成

CIPS系統(tǒng)由聯(lián)鎖自動(dòng)化子系統(tǒng)、駝峰自動(dòng)化子系統(tǒng)、停車器控制子系統(tǒng)，調(diào)機(jī)自動(dòng)化子系統(tǒng)以及信號(hào)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)組成。所有控制子系統(tǒng)在CIPS環(huán)境下，通過綜合管理系統(tǒng)的共享平臺(tái)進(jìn)行豐富的信息交互，以及執(zhí)行結(jié)果反饋，實(shí)現(xiàn)了武漢北編組站作業(yè)的全面自動(dòng)化及高效化，系統(tǒng)運(yùn)行至今，一直都很穩(wěn)定。

2.1 聯(lián)鎖子系統(tǒng) 聯(lián)鎖子系統(tǒng)采用125 Mb/s安全局域網(wǎng)互連的DS6-K5B區(qū)域集中聯(lián)鎖系統(tǒng)，上下行到達(dá)場(chǎng)和上下行出發(fā)場(chǎng)編尾各1套DS6-K 5B聯(lián)鎖子系統(tǒng)，交換場(chǎng)由下行出發(fā)場(chǎng)編尾聯(lián)鎖子系統(tǒng)控制，并配置程序進(jìn)路控制（PRC模塊）。PRC模塊根據(jù)管理分系統(tǒng)提供的指令集向聯(lián)鎖裝置發(fā)送辦理進(jìn)路的控制命令并接收聯(lián)鎖裝置的表示信息后，向管理分系統(tǒng)反饋指令的執(zhí)行情況。在編組站CIPS環(huán)境下，基于各車場(chǎng)的本地操縱被取消，聯(lián)鎖機(jī)集中到站調(diào)樓控制中心，聯(lián)鎖控制由調(diào)度大廳集中完成，各個(gè)場(chǎng)只設(shè)置了聯(lián)鎖設(shè)備的電子終端。聯(lián)鎖機(jī)與電子終端之間通過光纖傳遞各種信息，來實(shí)現(xiàn)武漢北站各場(chǎng)之間行車作業(yè)的辦理。

2.2 駝峰自動(dòng)化子系統(tǒng) 駝峰自動(dòng)化子系統(tǒng)采用TW-2型駝峰自動(dòng)化系統(tǒng)，編組站采用先進(jìn)的四推雙溜自動(dòng)化駝峰和點(diǎn)連式兩級(jí)間隔制動(dòng)位。武漢北TW-2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)從CIPS綜合管理系統(tǒng)自動(dòng)獲取比解體作業(yè)計(jì)劃內(nèi)容更豐富的駝峰指令集，實(shí)現(xiàn)推峰機(jī)車自動(dòng)推峰及推送進(jìn)路、鉤車溜放進(jìn)路自動(dòng)排列和鉤車溜放速度自動(dòng)控制，使溜放鉤車在調(diào)車線上安全連掛。TW-2系統(tǒng)在執(zhí)行調(diào)度指令的同時(shí)，將執(zhí)行結(jié)果和執(zhí)行中遇到的異常情況，尤其是影響現(xiàn)車的控制結(jié)果及時(shí)反饋給CIPS綜合管理系統(tǒng)[2]。

TW-2系統(tǒng)在CIPS環(huán)境下，設(shè)有CIPS自動(dòng)模式、CIPS維修模式和TW-2站控模式。

2.3 停車器自動(dòng)控制子系統(tǒng) 武漢北編組站調(diào)車場(chǎng)分別設(shè)置了96股道停車器設(shè)備。上下行停車器控制均采用TWT型駝峰尾部停車器自動(dòng)控制系統(tǒng)，并與武漢北編組站綜合集成自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)融合。停車器控制子系統(tǒng)通過管理系統(tǒng)局域網(wǎng)從中心數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取尾部和頭部的調(diào)車計(jì)劃和執(zhí)行情況，并直接獲取是否越區(qū)及作業(yè)方法（取送、單溜、連溜）的信息，通過解析計(jì)劃和確定計(jì)劃的執(zhí)行步驟來確定停車器輸出，并將控制結(jié)果反饋給CIPS綜合管理系統(tǒng)。在CIPS環(huán)境下，停車器的控制全部集中在站調(diào)樓，因此現(xiàn)場(chǎng)不設(shè)手動(dòng)應(yīng)急盤。在自控模式下，車站值班員可通過調(diào)度大廳的微機(jī)聯(lián)鎖子系統(tǒng)控顯機(jī)屏幕，觀察停車器的作業(yè)狀態(tài)并進(jìn)行人工干預(yù)。在站控模式下，停車器子系統(tǒng)將不再接收來自CIPS綜合管理系統(tǒng)向停車器子系統(tǒng)下發(fā)的調(diào)度指令集，而是根據(jù)采集到的作業(yè)信息，自行對(duì)停車器的制動(dòng)、緩解時(shí)機(jī)進(jìn)行判斷。

2.4 調(diào)機(jī)自動(dòng)化子系統(tǒng) 調(diào)機(jī)自動(dòng)化子系統(tǒng)采用BDZ型編組站調(diào)機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)集推峰機(jī)車信號(hào)、推峰機(jī)車速度控制、調(diào)車作業(yè)信息（包括進(jìn)路、地面信號(hào)和調(diào)車計(jì)劃等）車上顯示、平面調(diào)車遙控作業(yè)、調(diào)車作業(yè)過程監(jiān)控以及安全防護(hù)等功能為一體。該系統(tǒng)采用調(diào)機(jī)的地面服務(wù)系統(tǒng)通過CIPS的無線局域網(wǎng)絡(luò)AP設(shè)備與調(diào)機(jī)的車載系統(tǒng)以及上層的CIPS系統(tǒng)進(jìn)行信息交互傳遞，將獲取、記錄到的各個(gè)場(chǎng)全部調(diào)機(jī)信息，通過工作站和綜合表示墻的圖形界面，實(shí)時(shí)反映給調(diào)度指揮人員，從而高效地實(shí)現(xiàn)編組站內(nèi)的調(diào)車、解體、編組、摘掛和取送等各種作業(yè)[2]。

2.5 電務(wù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng) 武漢北編組站電務(wù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)采用TJWX-2006版監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，各場(chǎng)均設(shè)有微機(jī)監(jiān)測(cè)站機(jī)，站調(diào)樓設(shè)有微機(jī)監(jiān)測(cè)終端，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)設(shè)備的模擬量和開關(guān)量等信息的采集，并監(jiān)測(cè)信號(hào)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。值班人員通過對(duì)微機(jī)監(jiān)測(cè)的分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)信號(hào)設(shè)備隱患，從而更好地指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行信號(hào)設(shè)備的維修，有效地確保了武漢北編組站信號(hào)設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定[2]。

3 系統(tǒng)功能

3.1 CIPS環(huán)境下的主要作業(yè)流程 在CIPS環(huán)境下的主要作業(yè)流程：有接車、機(jī)車入庫(kù)、達(dá)到作業(yè)、解體、集結(jié)、編組、出段、出發(fā)作業(yè)、發(fā)車、運(yùn)站-管理、班計(jì)劃管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)告。CIPS自動(dòng)接收鐵路局調(diào)度所行調(diào)下達(dá)的階段計(jì)劃，并根據(jù)到達(dá)場(chǎng)占線情況自動(dòng)決策接車場(chǎng)線，并提前自動(dòng)辦理接車進(jìn)路。接車結(jié)束后，CIPS自動(dòng)向機(jī)務(wù)段發(fā)出入段申請(qǐng)，自動(dòng)下發(fā)機(jī)車入庫(kù)指令，最后還可以自動(dòng)生成報(bào)表。上述從接車到生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表一系列作業(yè)流程都是CIPS自動(dòng)完成，并且在每一環(huán)節(jié)，值班員都可以干預(yù)。

CIPS系統(tǒng)的運(yùn)用，大量的自動(dòng)化和信息化功能在許多方面可以用機(jī)器代替人工作業(yè)，人工參與生產(chǎn)的工作量銳減，因此，CIPS系統(tǒng)較傳統(tǒng)的管理流程有了很大的突破。它取消了到達(dá)外勤車號(hào)員，取消了頭尾部調(diào)車區(qū)長(zhǎng)，減少了駝峰作業(yè)員，取消信號(hào)員并減少了值班員，還減少了調(diào)度員和報(bào)告員。

3.2 信息化共用 CIPS將車務(wù)、機(jī)務(wù)、電務(wù)、車輛部門的信息匯總在一起，結(jié)合人性化、綜合化、圖形化界面風(fēng)格建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)信息共享和信息綜合。實(shí)現(xiàn)信息共享后，各個(gè)部門在查看到自己崗位信息的同時(shí)，也清楚其他工種的相互配合情況。同內(nèi)容的信息絕對(duì)避免重復(fù)錄入，所有崗位的操作均大大簡(jiǎn)化，也防止了不一致造成的差錯(cuò)。在車務(wù)系統(tǒng)內(nèi)部，行車、調(diào)車、貨檢、車號(hào)、列尾等工種的信息也采取相同的整合手段。在這種情況下，TM IS和TDCS的概念在武漢北編組站已不復(fù)存在，沒有了這道界限，消除了行車與調(diào)車之間的信息隔閡，用戶真正體會(huì)到了一個(gè)統(tǒng)一的信息管理系統(tǒng)帶來的好處。

調(diào)度大廳的多功能站場(chǎng)表示，不僅能顯示本站、相鄰站與區(qū)間的信號(hào)設(shè)備狀態(tài)，還有實(shí)際現(xiàn)車、列車車次、本務(wù)機(jī)掛頭、停車器、脫軌器等信息，以及調(diào)車機(jī)走行位置與方向信息，大廳所有人員均能對(duì)當(dāng)前全站作業(yè)工況一目了然。

3.3 運(yùn)輸管理 CIPS設(shè)計(jì)模型分為控制、監(jiān)控、調(diào)度、決策與管理5個(gè)層次。作為金字塔“塔尖”的管理層具有許多實(shí)用功能，可為運(yùn)輸生產(chǎn)管理提供強(qiáng)有力的支持。

3.3.1 運(yùn)輸生產(chǎn)實(shí)時(shí)分析 CIPS提供實(shí)時(shí)綜合指標(biāo)與分析功能，可用其指導(dǎo)運(yùn)輸生產(chǎn)，所設(shè)定的指標(biāo)有保有量、老牌車、重點(diǎn)車、折角車、集結(jié)車、各車場(chǎng)占線時(shí)間、各車場(chǎng)占線數(shù)、待卸/已卸車、已裝車、階段中時(shí)、階段停時(shí)、階段辦理列/輛數(shù)、階段解/編列數(shù)、階段正點(diǎn)率、階段查定能力等。其顯示的數(shù)值可根據(jù)預(yù)警值改變顏色，還可用詳細(xì)展開聚焦到具體細(xì)節(jié)上，并可用曲線、棒圖等描述其發(fā)展趨勢(shì)，可為管理者及時(shí)、及早發(fā)現(xiàn)運(yùn)輸生產(chǎn)的偏離，準(zhǔn)確抓住生產(chǎn)薄弱環(huán)節(jié)，快速調(diào)配與組織運(yùn)輸資源提供綜合評(píng)定數(shù)據(jù)。

3.3.2 班生產(chǎn)分析 CIPS采用信息集成手段建有強(qiáng)大基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)，可以按照車站職能管理部門、專管人員的需要提供多種維度的統(tǒng)計(jì)與分析資料，即站段報(bào)表。研發(fā)單位自開通以來，按照車站提出的分析數(shù)據(jù)需求做了大量工作，解決了包括運(yùn)技報(bào)-10和運(yùn)站報(bào)-12在內(nèi)的各種自動(dòng)報(bào)表，還有大量車站自定義報(bào)表，目前該項(xiàng)工作還在不斷向縱深推進(jìn)。

3.3.3 專題分析 除綜合分析外，CIPS還可結(jié)合自身特點(diǎn)提供有深度的專題組合分析。如中時(shí)分析，CIPS本身按照號(hào)碼制計(jì)算車輛在編組站的停留時(shí)間，在此基礎(chǔ)上，還能夠進(jìn)一步按車流組號(hào)分別計(jì)算中時(shí)，直接突出影響綜合中時(shí)的車流，分析單項(xiàng)原因，突顯站內(nèi)集結(jié)時(shí)間對(duì)中時(shí)影響程度，便于有針對(duì)性地采取措施。同時(shí)，還能夠以班為階段計(jì)算中時(shí)，反映班時(shí)間段內(nèi)到達(dá)、出發(fā)與積留車輛的停留時(shí)間，為車站考核與促進(jìn)調(diào)度工作提供定量數(shù)據(jù)。此外，CIPS還能夠?qū)⒄緝?nèi)或離站車輛中影響車輛小時(shí)數(shù)較突出的車輛，即“老牌車”單獨(dú)提取出來，并跟蹤車輛在站內(nèi)移動(dòng)時(shí)間與地點(diǎn)軌跡，進(jìn)一步調(diào)查其滯留原因，總結(jié)歸納指導(dǎo)調(diào)車工作。

3.3.4 情景再現(xiàn) CIPS具有針對(duì)所有管理、調(diào)度、監(jiān)控界面的記錄與還原回放功能，回放數(shù)據(jù)可以下載到客戶端本地保存與播放。回放內(nèi)容包括多功能站場(chǎng)表示、綜合行車表、技術(shù)作業(yè)大表、毛玻璃及指令表等，這些界面均能同步再現(xiàn)。該功能是運(yùn)輸安全分析及運(yùn)輸生產(chǎn)分析的強(qiáng)大工具。由于從多角度、全方位再現(xiàn)，所有生產(chǎn)過程的細(xì)節(jié)均可以暴露無遺。開通以來，該功能在追溯作業(yè)過程中的疑難問題方面發(fā)揮了關(guān)鍵性作用。

3.4 CIPS環(huán)境下的集中控制 全站大集中是CIPS在武漢北編組站運(yùn)用的設(shè)計(jì)目標(biāo)值，從運(yùn)輸組織的角度看，集中不是簡(jiǎn)單的位置集中，更重要的是功能集中、管理集中，圍繞同一個(gè)運(yùn)輸生產(chǎn)過程，使分工不同的人員之間聯(lián)系更加緊密，不同作業(yè)之間的工序接續(xù)更加平滑，達(dá)到了“無縫鏈接”的程度。CIPS信息化首先為集中作出了重要貢獻(xiàn)，調(diào)度大廳的所有人員掌握的信息完全對(duì)稱，克服了過去分治情況下掌握信息不對(duì)稱、信息延誤、信息死角給運(yùn)輸生產(chǎn)帶來的不利因素。

目前，電務(wù)在武漢北編組站設(shè)置了信號(hào)樓、站調(diào)樓、駝峰樓、南部信號(hào)、中部信號(hào)、北部信號(hào)、上行駝峰信號(hào)、下行駝峰信號(hào)、上行緩行器、下行緩行器10個(gè)工區(qū)，信號(hào)員工僅140人。在綜合信息化和人員減少、職責(zé)范圍相對(duì)擴(kuò)大的背景下，面對(duì)新運(yùn)輸生產(chǎn)模式，不僅聯(lián)系方便，而且減少了人員通信時(shí)間。

4 結(jié)束語(yǔ)

編組站CIPS建立在針對(duì)流程工業(yè)的計(jì)算機(jī)集成過程系統(tǒng)理論基礎(chǔ)之上，以信息集成為核心，綜合了管理技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了控制、調(diào)度管理、經(jīng)營(yíng)、優(yōu)化、決策一體化，使整個(gè)“工廠”形成智能閉環(huán)系統(tǒng)，突出整體效益。以 CIPS 系統(tǒng)統(tǒng)領(lǐng)“到、編、發(fā)”、“機(jī)、輛、電、工”等各生產(chǎn)子系統(tǒng)及各工種，節(jié)約投資、提高效率，對(duì)后續(xù)編組站的設(shè)計(jì)有較強(qiáng)的指導(dǎo)性、示范性作用。

[1]彭文盛，吳若玉.武漢北編組站設(shè)計(jì)特點(diǎn)及技術(shù)創(chuàng)新[J].鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì).2010，31（12）.

[2]沈新龍.武漢北編組站CIPS系統(tǒng)簡(jiǎn)介及維護(hù)[J]，鐵路通信信號(hào)，2010（10）.

[3]鄒少文.貴陽(yáng)南編組站綜合集成自動(dòng)化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)[J]，中國(guó)鐵路，2009（12）.