高速鐵路行車調(diào)度技術(shù)發(fā)展歷程及展望

高速鐵路行車調(diào)度技術(shù)發(fā)展歷程及展望摘要：在我國(guó)高速鐵路發(fā)展速度不斷加快的背景下，高鐵運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)對(duì)行車調(diào)度技術(shù)的要求也日趨嚴(yán)苛。尤其是在客運(yùn)量持續(xù)攀升的背景下，高鐵行車調(diào)度系統(tǒng)需要滿足旅客列車運(yùn)行區(qū)段合理性。各列次列車開行對(duì)數(shù)以及列車抵達(dá)、離站的時(shí)間點(diǎn)等等，也需要有能力應(yīng)對(duì)更多不同的突發(fā)情況、減少列車晚點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)。所以，采用行車指揮自動(dòng)化的新一代高速鐵路調(diào)度系統(tǒng)也開始得到了廣泛應(yīng)用，對(duì)其發(fā)展歷程進(jìn)行梳理與展望，正是下一階段我國(guó)高鐵事業(yè)走向信息化、自動(dòng)化、智能化發(fā)展的理論基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：高速鐵路；行車調(diào)度；技術(shù)進(jìn)步1.中國(guó)高鐵調(diào)度指揮系統(tǒng)中國(guó)高鐵調(diào)度指揮系統(tǒng)是我國(guó)鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。通過鐵路列車調(diào)度指揮系統(tǒng)(TDCS)以及調(diào)度集中系統(tǒng)(CTC)能夠?qū)崿F(xiàn)的行車調(diào)度功能有：首先是統(tǒng)一編制、調(diào)整以及共享整個(gè)高鐵網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸計(jì)劃。在客運(yùn)流量數(shù)據(jù)作為依據(jù)的前提下，根據(jù)客流的性質(zhì)、特點(diǎn)以及周期性，構(gòu)建統(tǒng)一的、科學(xué)合理的運(yùn)輸計(jì)劃，同時(shí)按照市場(chǎng)需求的變化而不斷進(jìn)行微調(diào)，可以和其他系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息共享能力[1]。其次，智能化、自動(dòng)化完成列車運(yùn)行調(diào)度指揮的能力。通過調(diào)度集中系統(tǒng)(CTC)，就能夠有效監(jiān)控列車的行進(jìn)狀態(tài)并對(duì)其進(jìn)路進(jìn)行自動(dòng)化控制，并將物流、客運(yùn)運(yùn)輸組織相關(guān)的作業(yè)流程實(shí)現(xiàn)有效控制，包括調(diào)度命令的下達(dá)、臨時(shí)限速的設(shè)置、列車運(yùn)行信息的顯示以及行車進(jìn)路以及命令的管理，將站間閉塞的管理以及進(jìn)路的自動(dòng)預(yù)告等等。最后，能夠有效管理運(yùn)輸相關(guān)各類信息。高速鐵路的調(diào)度指揮工作目標(biāo)之一，就是實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)力資源的統(tǒng)一綜合管理，不僅僅是對(duì)列車本身進(jìn)行監(jiān)控管理，包括旅客服務(wù)、車輛運(yùn)用、維修管理、空間管理、防災(zāi)和安全管理等與運(yùn)輸相關(guān)的業(yè)務(wù)都將在一個(gè)完整的管理體系內(nèi)運(yùn)行，從而更好地滿足高速鐵路列車與運(yùn)力管理的需要，實(shí)現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量的提升[2]。2.高速鐵路行車調(diào)度技術(shù)的發(fā)展歷程2.1起步階段(2002-2004年)在原有線調(diào)度集中系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，秦沈客運(yùn)專線的建設(shè)開啟了中國(guó)高鐵行車調(diào)度技術(shù)的發(fā)展先河。秦沈客運(yùn)專線于2003年開通并投入運(yùn)營(yíng)，是我國(guó)第一條時(shí)速200km的高速鐵路，它采用的是CTC1.0系統(tǒng)，該系統(tǒng)以日班計(jì)劃、列車運(yùn)行調(diào)整計(jì)劃為中心，將階段計(jì)劃下傳到各個(gè)車站的自律分機(jī)中進(jìn)行自主執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)列車進(jìn)路和調(diào)車進(jìn)路的自動(dòng)控制、跟蹤、調(diào)度命令的無(wú)線傳送等一系列行車指揮功能。最主要的技術(shù)創(chuàng)新表現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)了分散自律控制技術(shù)的關(guān)鍵應(yīng)用。CTC1.0系統(tǒng)的應(yīng)用確保了國(guó)鐵集團(tuán)調(diào)度指揮中心與各鐵路局調(diào)度所之間的實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)工作，使系統(tǒng)信息更具完整性和準(zhǔn)確性。各調(diào)度所和車站的調(diào)度指揮系統(tǒng)可以獨(dú)立處理所管轄范圍內(nèi)的業(yè)務(wù),更好地發(fā)揮系統(tǒng)的作用,提高運(yùn)輸效率。2.2以線路別為基礎(chǔ)的小規(guī)模發(fā)展階段(2005-2011年)隨著CTCS-2/CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)應(yīng)用的不斷成熟，高鐵CTC2.0系統(tǒng)在普速CTC1.0系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行了不斷完善，實(shí)現(xiàn)了與高鐵列控中心、無(wú)線閉塞中心、臨時(shí)限速服務(wù)器等系統(tǒng)的深度結(jié)合。2009年12月26日開通運(yùn)行的武廣高鐵和2011年6月30日開通運(yùn)行的京滬高鐵都采用了CTC2.0系統(tǒng)，且正線大部分車站實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守集中控制模式。該階段的技術(shù)創(chuàng)新主要體現(xiàn)在以下內(nèi)容：第一，創(chuàng)新的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)。結(jié)合中國(guó)高鐵建設(shè)與運(yùn)營(yíng)的實(shí)際需要及運(yùn)營(yíng)部門的運(yùn)行情況，采用開放的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和面向服務(wù)的技術(shù)架構(gòu)(SOA)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)在局域網(wǎng)內(nèi)任何結(jié)點(diǎn)的處理，動(dòng)態(tài)調(diào)整系統(tǒng)各調(diào)度臺(tái)的管轄與控制范圍。第二，高效信息共享技術(shù)。CTC2.0系統(tǒng)采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)管理技術(shù),對(duì)于不同類型數(shù)據(jù)分別采用直接訪問數(shù)據(jù)庫(kù)、MQ消息通知訪問數(shù)據(jù)庫(kù)和MQ直接傳送數(shù)據(jù)3種不同的傳輸方式，通過網(wǎng)閘實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)隔離,提高信息共享與數(shù)據(jù)交換的實(shí)時(shí)性、完整性和安全性。第三，實(shí)現(xiàn)與CTCS-2/CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)相關(guān)的功能。CTC2.0系統(tǒng)根據(jù)RBC提供的信息,實(shí)時(shí)顯示在線列車運(yùn)行狀態(tài)信息，在中心調(diào)度臺(tái)采用圖形化界面再現(xiàn)機(jī)車人機(jī)交互(MMI)的顯示信息，初步實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)車組的遠(yuǎn)程監(jiān)控;并通過RBC實(shí)現(xiàn)了對(duì)列車的遠(yuǎn)程緊急停車控制。2.3以路網(wǎng)性為特點(diǎn)的大規(guī)模發(fā)展階段(2012-至今)為充分滿足高鐵運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需求，以原鐵道部“六所一中心”調(diào)度指揮中心工程建設(shè)為標(biāo)志，開啟了路網(wǎng)性高鐵CTC3.0系統(tǒng)研究和發(fā)展進(jìn)程。高鐵CTC3.0系統(tǒng)有效滿足了我國(guó)高速鐵路運(yùn)營(yíng)里程長(zhǎng)、覆蓋范圍廣、車輛類型多、不同速度等級(jí)混運(yùn)、與既有線結(jié)合復(fù)雜等情況，建立起結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)要求高、功能健全的路網(wǎng)性、系統(tǒng)性平臺(tái)。經(jīng)過多年的研究與發(fā)展，CTC3.0系統(tǒng)增加了車站接發(fā)車作業(yè)的流程監(jiān)督、列車進(jìn)路錯(cuò)辦報(bào)警、輔助非正常行車作業(yè)、擴(kuò)展站場(chǎng)顯示內(nèi)容、調(diào)度命令規(guī)范輸入檢查等多種功能，目前，所有開通運(yùn)營(yíng)的高速鐵路全部采用CTC3.0系統(tǒng)實(shí)施調(diào)度集中控制。該階段的技術(shù)創(chuàng)新主要體現(xiàn)在以下內(nèi)容。第一，全方位的智能安全卡控。CTC3.0系統(tǒng)創(chuàng)新性地引入智能安全卡控理念，結(jié)合系統(tǒng)積累的大量運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)建立起電務(wù)、運(yùn)輸專家知識(shí)庫(kù)，并根據(jù)系統(tǒng)自身的智能邏輯推算形成各類信息的關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)客運(yùn)列車運(yùn)行線與客車編組、相關(guān)營(yíng)業(yè)站與客調(diào)命令等信息的關(guān)聯(lián)。自動(dòng)上圖施工命令，監(jiān)視整個(gè)施工過程并實(shí)現(xiàn)對(duì)封鎖區(qū)間的防護(hù)，實(shí)現(xiàn)電氣化區(qū)段無(wú)電的設(shè)置及顯示、車站股道運(yùn)用預(yù)警等，其功能豐富且具有較大的實(shí)用性。第二，綠色數(shù)據(jù)中心的實(shí)現(xiàn)。CTC3.0系統(tǒng)需要的服務(wù)器、存儲(chǔ)器及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都需要耗費(fèi)大量資源，而中國(guó)高鐵行車調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全面的綠色化、虛擬化,即從硬件、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件等方面對(duì)原有系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整。采用刀片中心構(gòu)架,實(shí)現(xiàn)多個(gè)獨(dú)立的刀片服務(wù)器封裝,共用電力、冷卻和KVM等通用基礎(chǔ)模塊,實(shí)現(xiàn)了占用空間大幅減少、硬件資源的細(xì)粒度分配、工作負(fù)載的均衡部署和快速響應(yīng)。第三是災(zāi)害備份與控制接管技術(shù)。系統(tǒng)通過建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)備份、災(zāi)害恢復(fù)機(jī)制和安全管理機(jī)制，將存儲(chǔ)與恢復(fù)技術(shù)與調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用軟件相結(jié)合，既提高了系統(tǒng)控制接管技術(shù)水平，還有效節(jié)省了設(shè)備投資。3.高速鐵路行車調(diào)度技術(shù)發(fā)展展望3.1建立基于大數(shù)據(jù)的調(diào)度指揮不管是從高鐵數(shù)據(jù)資源總量、增長(zhǎng)量，還是從數(shù)據(jù)類型來(lái)看，我國(guó)高鐵已經(jīng)進(jìn)入了大數(shù)據(jù)發(fā)展時(shí)代。數(shù)據(jù)是企業(yè)發(fā)展與行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的重要資源，以數(shù)據(jù)角度看待問題，積極探索建立基于大數(shù)據(jù)的調(diào)度指揮——數(shù)據(jù)指揮，打通鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，通過加強(qiáng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用來(lái)提高高鐵行車調(diào)度的智能化、人性化，是當(dāng)前高鐵行車調(diào)度技術(shù)發(fā)展的主要方向[3]。3.2實(shí)現(xiàn)運(yùn)行控制與智能調(diào)度一體化發(fā)展針對(duì)高速列車運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的各類突發(fā)事件，開展高效運(yùn)行控制和動(dòng)態(tài)調(diào)度一體化的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行控制與智能調(diào)度一體化協(xié)同的綜合技術(shù)應(yīng)用，提升高鐵應(yīng)急決策能力,也是當(dāng)前高鐵行車調(diào)度技術(shù)發(fā)展的重要方向。參考文獻(xiàn)：[1]張蕓鵬,朱志強(qiáng),王子維.高速鐵路行車調(diào)度作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管控信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì),2022,44