交通綜合調度控制技術設計分析

江西師范大學附屬中學濱江分校 劉洋銘

交通綜合調度控制技術設計分析

江西師范大學附屬中學濱江分校 劉洋銘

結合城市軌道交通牽引變電內整流設備易出現故障的狀況，探討城市軌道交通綜合調度的最佳方式和途徑。并運用連接模塊將城市軌道交通與行車交通融合為一體。讓電力調動系統能時刻的監控供電系統，并滿足運行態勢平穩發展的要求，一旦在供電中發現異常狀況，就應由連接模塊檢測行車調度系統列車的延遲序列號碼，消除行車異常狀況，從而提升整個設備的運行性能。

交通綜合調度；控制設計；分析

安全、高效、科學的調度是保障城市交通網絡能夠正常運行的前提。其中綜合安全調度主要的功能如下：第一，能夠為城市中的人們編制高效合理的計劃，滿足旅客出行需求的前提更能保障城市交通運行的合理性；第二，組織列車運行，這能更好的保障城市軌道的正常運行；第三，對供電和運行環境做重點監控，保障城市軌道運行的安全與合理性；第四，對設備進行施工維護管理，確保設備的正常運行；第五，應急指揮中處置突發事件。

但當前受到投資規模和周期等因素影響，我國還沒有建成真正意義上的網絡化城市軌道調度指揮中心。雖然在北京、上海和廣州等城市均建立不同規模的軌道控制中心，但由于這些控制中心多是按照線路狀況進行的設置，因而建成后正規控制還有諸多不足之處。故此，本文主要概述城市軌道交通中綜合控制的有效方法，用以保障城市交通的順暢。

一、城市軌道交通的特點

城市經濟的發展進步極大地促進了我國城市交通事業的發展進步。對于現代的城市軌道交通事業發展而言，自它產生并被應用于交通事業中時就具有運輸量大，節能環保以及運輸速度快速等優點。但是隨著經濟的發展以及各國交通事業發展出現的問題越來越多，因此城市軌道交通已經逐漸被各個國家廣泛的應用到解決交通事業出現的問題之中，并且取得了極為顯著的效果。但是對于現代不少國家和地區的城市交通的建設與發展來說，城市軌道的交通牽引供電系統的運行，采用的仍是傳統的二極管整流器。由于這種傳統落后的牽引供電系統只能進行單向的傳輸，而且對于輸出的信息具有極強的不可控性，所以的這些缺陷在一定程度上阻礙著城市軌道交通事業的整體的發展。并會影響城市交通的調度控制，由于任何及時的實施都需要電能為基礎，所以電能是城市交通系統技術的前提基礎，若沒有持續的電能做保障，任何的調度都將不復存在[1]。從現代化城市軌道交通事業角度探尋問題，認識到交通運輸事業的特點集中表現為運輸量大，運輸速度快，技能環保等。并隨著經濟的發展以及各個國家交通事業的發展，城市軌道交通主要應用目的是解決城市城市交通擁擠問題，并迅速的進行協調和控制，避免交通運行中出現大面積擁堵，因而借助調動滿足調節運行量[2]。

二、交通綜合調度中供電系統的技術分析

（一）能量雙向流動

對于新型的能饋式牽引供電系統來說，它不用像傳統的牽引供電一樣來制動，只要與二極管整流組的裝置結合來一起為列車提供其所需要的電能即可。可以省去制動的過程，減少資源能源的浪費，而且無需制動就不用消耗大量的電阻，不會產生大量的熱，由此也起到保護環境的作用。除此之外，能饋式牽引供電裝置還可以通過自身裝置技術的先進性直接將制動后剩余能量，按原來的路徑傳輸回去，從而有效節約能源，響應國家節能減排的號召，保護自然環境[3]。

（二）直流輸出電壓穩定

由于能饋式牽引供電系統與傳統的牽引供電系統相比較而言，它自身具有極強的輸出控制特性，所以在電能輸出的過程中，能饋式牽引供電系統能夠保證直流輸出的電壓具有穩定性。從而為列車的行駛提供了安全的環境，也保障了廣大人們群眾的生命和財產的安全。同時，能饋式牽引供電系統和二極管整流器還可以通過一定的控制系統來實現功率的分配，從而更加有利于促進城市軌道交通整體技術的發展[4]。

（三）實現無償補功功能

能饋式牽引供電系統能夠實現為軌道列車提供無償補功的作用，因而其應用更需受到重視。因為，對于能饋式牽引供電系統來說，它本身就具有可以自動調節功率因數的能力。也就是說能饋式牽引供電系統既可以降低高峰期的功率，又可以提高低峰期的功率因數，從而使得裝置整體達到和諧發展。由此可見這種裝置在未來是具有極強的發展潛力。

（四）具有網絡監控及故障診斷功能

能饋式牽引供電系統具有網絡監控與診斷功能，是城市軌道交通事業又一技術上的重大進步。能饋式牽引供電系統通過先進的技術，借助網絡以及高性能微機控制技術來對其具體的設備進行遠程的操作與監控，從而有效的降低了能饋式牽引供電系統運行過程中所產生的成本。與此同時，能饋式牽引供電系統還能夠通過監測技術及時發現能饋式牽引供電系統存在的問題，然后根據出現的問題來進行維護與維修，不僅延長能饋式牽引供電系統的使用壽命，也為城市軌道交通事業整體提供了有利的保障。所以說，能饋式牽引供電系統與技術在未來被廣泛的應用于城市軌道交通事業中是時代發展進步的必然要求，更是經濟社會發展的必要保證[5]。

三、城市軌道交通運行系統建模分析

（一）城市軌道交通運行系統

通常城市軌道交通線路分為上行線和下行線兩部分，在車輛通行階段將這兩部分連接在一起。上下行線有著自己的運行軌道，兩條軌道上列車運行時相互之間沒有太大的影響，故此建模分析時，可以將全系統看成兩條等效的獨立線路，每條線路有自己自己的系統分支。如圖一所示，車站上數量變化將變成原來的兩倍，并且上行線上的車站i與下行線上的車站2m+1-i在地里上隸屬于同一個車站，但彼此之間的邏輯關系卻不相同。

圖1 城市軌道交通運行系統

假設運行時，所有的列車都在同一條線路上運行，且行駛是速度不變，對列車進行調度卻只能控制車輛停止的一方，不能對車輛的提速和減速開展必要措施。

在此可以將車站的子集看成是M，要求M中的每一個元素都有如下的屬性值，在車站i正要啟動或者最近一次出發時，選取與車輛車流量相似的取值范圍。

（二）供電系統

列車牽引供電之間的聯系較為密切，為在運行時形成更為直觀的印象，可以將整個供電系統簡化，變成直觀的直流點路圖，這樣理解起來更加便捷。如圖二說是，牽引能等效成一個內電阻，在直流電源的作用小，列車等效能變成負載的電流，這樣就能讓接觸網與軌道等效分割開來，并形成劃分電阻，一旦在這個區間沒有列車，那么就可以形成等效的電阻。

圖2 城市軌道交通供電系統管理等效圖

四、城市軌道交通調度技術設計要點分析

結合整流裝置過載能力較大的問題，可以在牽引限定運行的條件下開展。若牽引的運行狀態在限定環境下，需要對牽引的供電環節和區域做適度的列車延時處理，并要求在列車的安全運行模式下開展延時處理，以期消除牽引出現的異常情況。

（一）整流裝置的過載能力

牽引多使用兩組并聯的十二相整流裝置，可以在變壓器曲折繞組的情況下接觸線路，由于兩臺整流變壓器的幅邊繞組能達到15度的相位差，所以在聯合后能夠形成二十四脈搏的整流輸出。

具體解釋，可以先假設整流裝置的額定電流若是In，整流裝置的制造商提供的過載能力，需要在1.5被的In下運行兩到三個小時，若在3被的In下運行，能夠持續運行69s。對于這些數據，詳細解釋可以理解，當1.5被的In過載不能損害裝置時，可以在恢復期間做無限度額充分；3倍的In過載裝置能夠承受60s，就會影響裝置的使用壽命，甚至會出現不可逆的損傷。電流過高或負載過大，在持續中沒有明確數據信息后，就會默認過載的極限數值是3倍的In，極限值也可以控制在60s內[6]。

上述點狀數據，需要結合運營經驗獲悉，并給定出整流裝置的過載特性曲線圖，然后結合曲線圖調度形成過程中出現的突發狀況，并根據情況進行數據調整。

（二）判定異常狀況

結合裝置過載的特性畫出曲線圖，是建立牽引所的異常狀況判定的有效方法，采集牽引要求整體的流量裝置是直流的側總電流，且能被傳達到OCC即運營控制中心內，并由COO進行數據系統處理，分析數據系統的狀況。監測系統不間斷的讀取數據，并且在累計時間達到10min后，只要有異常狀況發生，就表明牽引已經發生異常，也就意味著整流設備遭到破壞，需要建立措施解決問題，消除牽引的異常，讓系統正常運作。另外，幾個牽引若都相繼發生異常的狀況，那么就要讓項目按照要求進行隊列排序，先到者需要進行優先處理，并在依次處理中分析事原因，一直到所有的牽引異常情況都相繼消失為止[7]。

五、運營調度系統的研究

城市的軌道交通運營調度系統內均采用SOA（服務架構）搭建的系統，數據模型統一的前提下，在安全和技術管理平臺上構建界面、功能和數據系統，故此高度統一的完整系統顯得十分重要。該系統主要的業務應用是公共服務框架，其中將SOA看成其支撐框架系統，借助于統一的數據模型開展管理，并適度的調試配置器，統一訪問端口，滿足調度管理的初期要求。

（一）業務和公共服務框架管理

業務系統主要是系統上的各類部署模塊，其中包括建設管理模塊、運行模塊、服務發布模塊等。公共框架服務是對業務進行相對穩定和集中的抽象服務，服務過程中進行封裝以及重用，這樣就能形成公共的業務技術框架服務系統。并將其看成公共業務服務技術的框架服務體系。在各個專業化應用構建的前提下，可降低系統建設和維護的具體成本，并提升系統的靈活性。

（二）統一化框架管理模塊

統一的SOA支撐框架，主要是在SOA平臺上面，進行應用開發，并提供統一的數據訪問方式，共享業務時做好對應業務訪問，對外溝通，面向服務進行集成處理。統一的數據模型管理，主要是設計資源與規劃的工藝管理和配置，并提供相關的業務訪問入口，避免建設出現重復，確保信息的共享成果，靈活業務變化形式。為提供統一的接口做接入，在接口層進行接入，在平臺中多進行調配中，用以支持各類協議如TCP/ IP、MQ等接入。統一訪問門戶，主要是系統在統一的訪問中進行界面處理，要求用戶做好界面訪問系統開放模塊，并提供歷史數據的查詢和指標報表統計。系統對應自己的特性做控制策略管控，用戶可以從鑒權和授權的角度考慮服務和應用問題，并在提供統一化控制的前提下，簡化安全管理的各項流程，提升業務的組合能力，降低維修管理成本。

（三）系統功能

完整、先進的城市軌道交通網絡運營調度系統的建設，可以從指揮系統，城市軌道交通建設、運營、維護的角度做科學合理的融合，并將城市軌道交通運用中心進行更好的調度，通過指揮列車的運行控制為主體，運用先進化的系統集成技術作為其支撐平臺，制定對應數據標準，規范協議，實現資產管理，讓電力監控、環控、視頻監控等協調運行，保障乘客信息系統和維護系統，且在高度集中中進行運轉。

城市的軌道交通網絡中先要做好運營調度，并在指揮中涵蓋不同的建設與管理，運營管理中做好統計和分析，并實現城市軌道交通的智慧化與科學化管理。

1.建設管理

城市軌道交通規劃中，通過設計、招標和采購的形式開展有效管理，并在融合運營管理的同時，讓管理結果和數據無縫過渡，然后通過運營維護，結合運營狀況和設備管理狀態制定新的規劃與設備采購計劃，這樣能夠建設城市交通軌道，并實現全封閉的運營管理，滿足城市軌道交通的精細化管理。

2.運營管理

統一的調度指揮中心建設十分必要，統一平臺的支撐，能結合需要設置對應的管理崗位和調度崗位，這樣就能讓軌道交通的全局調度指揮性更好，并能讓城市間各類軌道交通運營的各個線路和設備以及系統之間相互的配合，實現信息共享，協調工作中，提升城市交通的運營管理效率，并提升其安全管理水平，從而應對臨時和突發事件。

3.維修管理

統一化的設備編碼體系建設，能讓先進的建筑信息模型和地理信息系統對城市軌道進行高精度和高可靠性的管理，管理中要滿足故障以及狀態監視的要求，并需滿足壽命預測與維修優化的功能性要求。跟蹤城市軌道交通資源，并支持維修維護狀態，實現精細化和智能化的管理要求。分析設備狀態并監控故障診斷情況，需要對可能出現故障的設備進行預警設置，這樣能便于各類設備故障的處理，從而保障城市軌道交通的正常運行，且能制定科學合理的采購計劃和維修計劃，提供可信度較高的數據。

4.統計分析和服務管理

系統集成模式下的互聯，能獲取有關城市軌道交通的相關運行數據，借助于大數據技術能分析運輸數據的狀況，并能結合客流量制定新的規劃模式，在優化運輸計劃的前提下，計劃車輛的使用狀況，并結合設備運行情況制定合理的維修計劃，為建設采購計劃提供支持，并綜合的分析計劃、客流和突發事件等狀況，及時的向各個部門匯報可用信息，以期為城市的規劃和突發事件處置提供合理方法，為旅客的出行提供準確詳實的信息。

六、實施建議

第一，對城軌調度指揮中心進行定位，并了解實施時使用的方案是否能滿足科學合理的要求，這樣能讓城市軌道指揮中心以指揮調度為控制原則，控制中需要進行綜合調度控制，能避免投資過程中投資較大，另外設備使用方面，要結合實際需求，做出合理的項目規劃，避免設備使用中很多特點的堆砌，華而不實，不但不能正常使用而會造成使用各類調度方式混用，出現指揮混亂的狀況。第二，結合國內外城軌建設經驗能夠獲悉，城軌調度中心主要是以調度和指揮與行車控制為主，承擔的公司是城軌信號系統。所以項目實施中，要謹慎的選擇系統提供商。第三，城市軌道運行與人民的生命財產關系密切，所以提升系統的安全防護級別十分重要，需要按照國家的規定，做好規劃，引進對應軟件。第四，項目的實施要運用較為先進的原則，各個負責單位都應選擇科學、合理的方案。

七、結束語

本文主要提及城市軌道交通的綜合調度策略，并將軌道交通與電力調度融為一起，讓兩者相互融合。一旦發現供電系統的異常狀況后，要求所有的行車人員在了解電力運行的前提下開展正確的行車調度，這便于消除供電系統的異常狀況，也能進一步杜絕各類安全隱患的發生。

[1]張鋼.網絡化系統調度序列MRBS與控制協同設計方法及應用[J].北京交通大學,2010(09):45-47.

[2]王磊.基于模糊控制技術的電梯群控最優調度策略研究[J].北京交通大學,2010(04):98-100.

[3]盧西偉.城市軌道交通能饋式牽引供電系統可靠性、疲勞損傷評估及維護維修方法研究[J].北京交通大學,2011(04):34-36.

[4]全恒立,張鋼,阮白水,劉志剛,余龍.城市軌道交通混合型能饋式牽引供電裝置[J].北京交通大學學報,2013(02):92-98.

[5]張鋼.城市軌道交通能饋式牽引供電技術研究[J].電氣時代.2014(03): 48-50.

[6]江志彬,洪玲,謝超.軌道交通調度與應急處置綜合實驗平臺設計[J].實驗技術與管理,2011(04):34-36.

[7]彭其淵,黃鑒.鄧灼志.軌道交通綜合調度實驗教學仿真平臺構建探討[J].西南交通大學學報(社會科學版),2013(02):92-98.

[8]魏曉東.城市軌道交通綜合監控系統總設計思想[J].自動化博覽,2014(03):48-50.

劉洋銘（2001—），男，江西南昌人，現就讀于江西師范大學附屬中學濱江分校，研究方向：電子信息。