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城市轨道交通CBTC系统的列车调度及其策略探讨

周恺
  
应急媒体号
2024年6期
南京地铁运营有限责任公司 江苏省南京市 210012

摘  要:本文深入探讨了城市轨道交通CBTC系统下的列车调度策略,重点分析了调度台系统、通信网络规划原则、双模调度台方案以及MCC综合维保调度指挥中心的实施与技术实现。通过对现有通信技术的优化与整合,提出了提高运行效率与系统响应速度的多项策略。研究还包括了控制中心与车站设备的综合调度自动化系统设计,以及双模车载台的技术细节,确保了系统的高效和可靠性。

关键词:城市轨道交通;CBTC系统;列车调度;通信技术

引言

随着城市化进程的加速,地铁作为公共交通的重要组成部分,承担了巨大的乘客流量,其安全运营对城市居民的日常生活影响深远。然而,地铁行车调度指挥面临诸多挑战,包括技术过时、设备不规范等问题,这些问题都可能威胁到乘客的安全与系统的高效运行。因此,研究地铁行车调度指挥的安全风险及其控制措施,对于提升地铁系统的安全性和可靠性具有重要意义。

一、系统概述

在城市轨道交通中,调度台系统发挥着核心的作用,它基于主要通信设备进行个性化的二次开发。此系统不仅支持基本的通信功能,如组呼、点呼和选呼,还扩展到了广播呼等复杂的通信业务。此外,它还处理诸如短信的发送和接收、转组等数据服务。调度台被配置在控制中心、车辆段和停车场,负责不同的调度任务:行调主要管理正线列车和车站,车辆段/停车场调度则专注于车辆段和停车场的管理,而维修环控调度则专门处理设备维修和维护的通信。

随着通信技术从2G演进到3G再到4G,城市轨道交通的专网通道已经从窄带转向宽带,这使得原本独立的集群业务可以与CBTC、PIS、CCTV系统共同承载。在业务侧,原始的调度台不再单独存在,而是整合到了宽带集群服务器系统中。在宽带制式下,调度台新增了多项功能,如视频回传、视频点呼和视频分发等宽带视频调度业务,极大地提升了调度系统的灵活性和功能性。这种配置方式为自动化无人驾驶提供了可靠的支持,同时也为乘客调度等新角色的加入提供了技术基础。

二、城市轨道交通通信网络规划原则

1. 通信网络规划的先进性与可持续性

城市轨道交通通信网络规划的先进性体现在采用了先进的技术和设备,以确保系统的安全性和可靠性。通过引入成熟的通信技术,如4G网络,可以有效地提高通信网络的性能,并降低系统改造的成本。在资金允许的情况下,应优先选择最先进的通信设备,以确保系统具有良好的可持续性和拓展能力。在规划过程中还应考虑到通信网络的可持续发展,确保系统能够适应未来的技术发展和运营需求,从而保障城市轨道交通系统的长期稳定运行。

2. 网络可靠性和实用性的确保

通信网络的可靠性是保障城市轨道交通系统安全稳定运行的重要保障。在规划过程中,应采取一系列措施来提高通信网络的可靠性,如设置保护机制、优化网络拓扑结构等。通过这些措施,可以增强通信网络的自愈能力,确保即使在出现故障的情况下,系统也能够快速自我修复,从而最大限度地减少对城市轨道交通系统运营的影响。同时,在确保可靠性的前提下,通信网络规划还应注重实用性,即保证系统操作简便快捷,设备操作维护人员经过简单培训即可上岗操作。此外,软件规划也应友好简洁,以满足用户的运营需求,使通信网络规划更加人性化。

三、城市轨道交通CBTC系统列车调度策略研究

1. 双模调度台方案

在城市轨道交通的CBTC系统中,双模调度台方案代表了一种创新的技术整合,它融合了TETRA和LTE-M两种不同的通信技术。此方案的实施使调度台能够通过一个统一的界面同时运行两种模式,极大地提升了调度的灵活性和系统的通用性。在具体的技术实现上,既有的TETRA调度台软件被成功地与宽带集群的调度软件接口整合。这种集成允许调度操作员在单一的操作界面上切换不同模式,从而实现高效的调度任务执行。

改造过程中,无论是窄带的TETRA车载台设备还是新引入的宽带LTE-M车载台,都保持了良好的兼容性。这不仅降低了改造成本,还缩小了施工作业的影响范围。在操作体验方面,用户通过双模调度台可以获得更加流畅和直观的操作界面,提高了日常调度的效率。更重要的是,双模调度台的高可靠性和先进的预演练功能,确保了在切换或升级通信制式时的系统稳定,极大地增强了城市轨道交通系统的调度能力和安全性。

2. MCC综合维保调度指挥中心

MCC综合维保调度指挥中心是城市轨道交通CBTC系统中一个创新的管理和指挥实体。该中心采用了集约管理、高效组织、信息共享和专业互通的四大运营原则,专门针对维保业务进行设计。通过集中各专业人员在一个指挥中心,MCC综合维保调度指挥中心大大提高了内部沟通的效率和速度,使信息交流时间减少了40%,而内外部的通讯效率则提升了30%。

该中心还极大地优化了故障发现、分析、处理和施工协调的过程。通过创新的维保调度指挥解决方案,MCC综合维保调度指挥中心实现了多专业的一体化管理,这不仅提升了工作效率,还增强了对突发事件的快速响应能力。在这种模式下,各专业人员能够更加密切地合作,共享关键信息,从而在维保和故障处理过程中发挥最大的协同作用。这种综合管理和指挥方式为城市轨道交通系统的持续稳定运营提供了坚实的支撑。

3. 控制中心与车站设备整合

在城市轨道交通系统中,控制中心与车站设备的整合是提升系统效率和响应速度的关键步骤。本研究针对悬挂式空轨的特点,提出了一个综合调度自动化系统的方案,该方案深度整合了信号调度和综合监控两大专业系统。通过这种整合,控制中心能够实现对车站设备状态的全面监控,同时也允许信号调度直接访问和使用综合监控系统提供的数据。

在以往的运营管理中,信号调度和综合监控作为两个独立系统运作,导致信息共享和操作调用不够灵活。现在,通过综合调度指挥管理系统的实施,两系统之间的信息壁垒被打破。这不仅提升了前台界面的操作层次,也优化了后台数据的处理和存储方式,实现了信息的深度共享。此举极大地增强了系统在应对突发事件时的联动机制和响应速度。

系统的信息联动功能得到了强化,使得各专业之间的联动更为有效,避免了以往各系统独立运作可能出现的信息滞后问题。例如,在紧急情况下,信号调度人员能够迅速获取车站的详细设备状态,而综合监控人员也能准确掌握列车位置和运行状况。这种整合不仅提升了城市轨道交通的安全性,也优化了日常运维和应急管理的效率,为城市轨道交通系统提供了一个更加稳固、高效的操作平台。

4. 双模车载台的技术实现

双模车载台的开发是基于对既有TETRA集群车载台的升级和扩展。开发团队在现有的TETRA车载台基础上增添了LTE-M的空口接入功能,实现了信号机的双模运作。这项技术允许车载台在TETRA和LTE-M两种通信制式下无缝切换,提高了车载通信系统的灵活性和应用范围。

技术上,既有的TETRA信号机通过串口使用AT(Attention)指令进行数据控制,而新增的LTE-M信号机则通过以太网采用同样的AT指令进行控制。这种设计不仅保持了操作的一致性,也简化了技术的整合过程。在车载台的音频处理方面,调度呼叫发出的LTE-M或TETRA下行音频信号,会在车载台主机的控制单元中进行音频的叠加处理。这种处理方式确保了呼叫音质的清晰与连贯性。

司机通过操作终端发起的音频呼叫也经过了精心设计的音频路由处理。控制单元将司机呼叫的音频分路,分别传送至不同制式的信号机端口。这样的配置使得车载台能够根据通信网络的实际状况选择最合适的发射制式,优化了通信的可靠性和效率。

双模车载台的技术实现不仅提升了车载通信系统的多功能性和适应性,还增强了其在不同网络环境下的操作稳定性和音质表现。这些技术的整合为城市轨道交通提供了更加高效和可靠的通信解决方案。

四、结语

通过本研究,笔者提出的城市轨道交通CBTC系统中的列车调度策略显示出了显著的效率与安全性提升。特别是双模调度台方案和MCC综合维保调度指挥中心的实施,有效地增强了系统的灵活性与通信可靠性。此外,控制中心与车站设备的整合成功提升了信息共享和系统联动的能力,进一步加强了对突发事件的快速响应。未来,这些策略将为城市轨道交通系统的持续优化与发展提供坚实的技术支持。

参考文献:

[1]刘霞,乔高锋,陈明阳.城轨交通新一代CBTC列车控制系统方案研究[J].铁道通信信号,2023,59(09):6-11.

[2]颜侠.城市轨道交通CBTC系统列车调度策略研究[J].决策探索(中),2020,(08):72-73.

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