蔣元華 姚宇峰

SAM集中控制子系統(tǒng)下作業(yè)自動執(zhí)行的研究

蔣元華*姚宇峰**

通過對新一代編組站綜合自動化系統(tǒng)(SAM)編組站作業(yè)自動執(zhí)行功能的探討,提出作業(yè)自動執(zhí)行模塊的主要數(shù)據(jù)與流程,以及重點環(huán)節(jié)的基本算法思路等。

Through discussing the function ofautomatic operation in the new generation synthetic automation ofmarshalling yard,themajor data structure,process,and basic algorithm of key procedures in the automatic operationmodule of SAM system are put forward.

編組站作業(yè)自動化是SAM實現(xiàn)的最核心、最尖端的功能服務(wù)之一。SAM提供的作業(yè)自動化功能分為2個層面:一是計劃調(diào)度層,體現(xiàn)為作業(yè)計劃的自動編制與調(diào)整;二是集中控制層,體現(xiàn)為作業(yè)計劃的自動執(zhí)行與作業(yè)實績的自動反饋。其中,作業(yè)計劃自動執(zhí)行功能由集中控制子系統(tǒng)實現(xiàn),即自動接收車站計劃調(diào)度層的接發(fā)車計劃、調(diào)車作業(yè)鉤計劃,以及現(xiàn)場的作業(yè)進度與設(shè)備狀態(tài),運用智能算法確定最優(yōu)作業(yè)執(zhí)行方案,選擇最佳時機進行自動作業(yè)。

鑒于編組站作業(yè)的復(fù)雜性、重要性,對作業(yè)計劃的自動執(zhí)行提出了先進性、實時性、安全性、可靠性、適應(yīng)性和靈活性等方面的較高要求。因此,實現(xiàn)作業(yè)計劃自動執(zhí)行的模塊應(yīng)具有以下特點:先進、實時、安全的算法,穩(wěn)定、可靠、可擴展的內(nèi)核,靈活、自適應(yīng)的外部接口。

為此,研究編組站作業(yè)自動執(zhí)行功能,提出了作業(yè)自動執(zhí)行模塊的主要數(shù)據(jù)與流程,以及重點環(huán)節(jié)的基本算法思路等。

1 主要數(shù)據(jù)與流程

編組站作業(yè)自動執(zhí)行作為管控結(jié)合部的中間模塊,上接計劃調(diào)度層,接收其下達的作業(yè)計劃與命令;下接過程控制層,向其下達可執(zhí)行命令。其主要數(shù)據(jù)與流程如圖1所示。

圖1 主要數(shù)據(jù)與流程

1.1 作業(yè)計劃與命令

計劃調(diào)度層下達的計劃應(yīng)包括列車接發(fā)計劃(終到、始發(fā)、通過、停站到發(fā)等)、調(diào)車鉤計劃(解體、編組、取送、整場等)、本務(wù)機行動計劃(出入站、轉(zhuǎn)線、入股道掛機等)、調(diào)機行動計劃(待避、吃飯、加水、加油、機修、轉(zhuǎn)場等)等;下達的命令主要包括作業(yè)資源(調(diào)機、峰別、股道、牽出線、聯(lián)絡(luò)線)分配命令、作業(yè)單的傳遞與打印命令等。

1.2 控制命令

控制命令由作業(yè)自動執(zhí)行模塊下達給相應(yīng)的過程控制系統(tǒng)。具體包括:

1.下達給駝峰場控制系統(tǒng)的命令,如預(yù)推、主推、開始溜放、暫停溜放、停止溜放、調(diào)機后退等。

2.下達給各場計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的命令,如排列進路、取消進路、鈕封與解封、道岔封閉與解封、無岔區(qū)段封閉與解封等。

3.下達給停車器控制系統(tǒng)的命令,如制動、緩解等。

1.3 過程控制信息

過程控制信息由過程控制系統(tǒng)上傳。具體包括:

1.駝峰場控制信息,如站場設(shè)備狀態(tài)表示(進路、信號機、道岔、減速器等)、推送狀態(tài)表示、溜放狀態(tài)表示、股道封鎖表示、作業(yè)進度報點、作業(yè)過程報警等。

2.各場計算機聯(lián)鎖控制信息,主要是站場設(shè)備狀態(tài)表示,如進路排列與取消、道岔轉(zhuǎn)換、信號機開閉與顏色、場聯(lián)、照查、閉塞等。

3.停車器控制信息,如停車器制動與緩解表示、停車器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表示等。

4.調(diào)機監(jiān)控信息,如調(diào)機的位置、速度、行進方向、人控/自控/遙控狀態(tài)表示、車列連掛狀態(tài)表示等。

1.4 作業(yè)實績反饋

由集中控制子系統(tǒng)的作業(yè)實績自動反饋模塊,根據(jù)作業(yè)計劃、過程控制信息、自動執(zhí)行信息,以及AEI、計軸器等輔助設(shè)備采集信息,經(jīng)過復(fù)合計算產(chǎn)生,供計劃調(diào)度系統(tǒng)與作業(yè)自動執(zhí)行模塊使用。作業(yè)實績反饋信息應(yīng)包括:接發(fā)車開始與結(jié)束報點、調(diào)車計劃開始結(jié)束報點、調(diào)車計劃每鉤開始結(jié)束報點、調(diào)機動態(tài)、本務(wù)機動態(tài)、站內(nèi)現(xiàn)車動態(tài)等。

1.5 自動執(zhí)行信息

由集中控制子系統(tǒng)的作業(yè)自動執(zhí)行模塊產(chǎn)生,對外報告“什么時候為某項作業(yè)排列了某條進路或下達了某個控制命令”。作業(yè)實績自動反饋模塊使用該信息來校正跟蹤匹配數(shù)據(jù)的誤差。列車作業(yè)自動執(zhí)行流程如圖2所示。

圖2 列車作業(yè)自動執(zhí)行流程

調(diào)車作業(yè)自動執(zhí)行流程如圖3所示。

圖3 調(diào)車作業(yè)自動執(zhí)行流程

本務(wù)機作業(yè)自動執(zhí)行流程如圖4所示。

圖4 本務(wù)機作業(yè)自動執(zhí)行流程

2 關(guān)鍵算法思路

2.1 列車作業(yè)接發(fā)方向與股道自動選擇算法

列車作業(yè)接發(fā)方向主要根據(jù)運行圖與路局行調(diào)臺的安排來自動選擇。

列車作業(yè)接發(fā)股道的選擇,對于經(jīng)由本站的通過列車,在車站站細規(guī)定的正線中選擇;對于終到本站或本站始發(fā)列車,則根據(jù)站細規(guī)定、站調(diào)指定或者依據(jù)場形、近段接發(fā)車安排及解編順序平衡考慮來選擇接發(fā)股道。

2.2 調(diào)車作業(yè)調(diào)機與峰別、牽出線自動選擇算法

調(diào)車作業(yè)調(diào)機的運用是影響車站調(diào)車作業(yè)效率的重要因素之一。特別是大型編組站,編組場頭部或尾部往往各有3～4臺調(diào)機在輪流作業(yè),這時跟蹤作業(yè)的實際進度與調(diào)機的實際狀態(tài),準確推算進行中作業(yè)的結(jié)束時間,才能做到及時正確地將要執(zhí)行的作業(yè)任務(wù)指派給相應(yīng)調(diào)機。SAM中,作業(yè)調(diào)機的自動選擇需要根據(jù)作業(yè)實績自動反饋模塊的作業(yè)報點數(shù)據(jù)、調(diào)機監(jiān)控子系統(tǒng)采集的調(diào)機位置與速度數(shù)據(jù)、駝峰或計算機聯(lián)鎖的進路準備情況及信號狀態(tài)數(shù)據(jù),來推算調(diào)機未來某一時段內(nèi)是否空閑,并在可能空閑的調(diào)機中考慮調(diào)機位置等因素進行選擇。

對于峰別、牽出線的選擇,應(yīng)分析作業(yè)內(nèi)容,推算作業(yè)占用峰別與牽出線的時段,依據(jù)就近原則與原路折返原則進行選擇。

2.3 本務(wù)機機走線、經(jīng)由線自動選擇算法

本務(wù)機機走線、經(jīng)由線的選擇,一般在站細中都有詳細規(guī)定。每臺本務(wù)機都有其相對固定的交路,因此只需制定出參數(shù)表,按照參數(shù)表選擇即可。

2.4 進路選擇與觸發(fā)時機算法

進路選擇與觸發(fā)時機算法是作業(yè)自動執(zhí)行功能實現(xiàn)的重點與難點。

2.4.1 進路選擇的主要算法

1.根據(jù)作業(yè)任務(wù)的起始點與出發(fā)端、終止點與進入端,以及站形數(shù)據(jù)選擇可能的路徑集。

2.根據(jù)安全法則、路徑占用、封閉情況篩選可用路徑集。

3.根據(jù)最短路徑原則優(yōu)化路徑集。

4.根據(jù)安全法則、平行進路原則協(xié)調(diào)各作業(yè)最終使用路徑集。

2.4.2 進路觸發(fā)時機選擇的主要算法

1.檢查作業(yè)條件是否具備,如接發(fā)車預(yù)告是否辦理成功、調(diào)車作業(yè)任務(wù)是否已經(jīng)調(diào)度人員確認。作業(yè)條件不具備則不選擇觸發(fā)時機。

2.接車任務(wù)根據(jù)站細規(guī)定、列車等級選擇觸發(fā)點。如正線通過列車,應(yīng)盡早排列進路;終到貨車根據(jù)區(qū)間長短可在接近區(qū)段中選擇某區(qū)段占用時作為排列進站進路觸發(fā)點。

3.發(fā)車任務(wù)根據(jù)站細規(guī)定,盡早排列原則選擇觸發(fā)點。

4.調(diào)車任務(wù)根據(jù)作業(yè)路徑距離、預(yù)計摘掛時間、作業(yè)順序選擇觸發(fā)點。

5.本務(wù)機任務(wù)根據(jù)作業(yè)路徑距離、預(yù)計的摘掛機時間、穿插作業(yè)原則選擇觸發(fā)點。

3 結(jié)束語

目前,SAM作業(yè)自動執(zhí)行功能已在西安局新豐鎮(zhèn)編組站成功實施并投入運用,使用效果良好。隨著SAM的不斷推廣與完善,作業(yè)自動執(zhí)行功能將不斷擴展其內(nèi)涵,優(yōu)化其算法,更好地為編組站實際生產(chǎn)服務(wù)。

[1] 崔炳謀,張樸.編組站綜合自動化系統(tǒng)總體框架的研究[J].鐵道運輸與經(jīng)濟,2007(5)42-46.

[2] 崔炳謀,馬鈞培,陳光偉.鐵路旅客旅行路徑及換乘方案優(yōu)選算法研究[J].中國鐵道科學(xué),2007 28(5).

[3] 王振宏,崔炳謀,許廣輝.基于不確定理論和混合智能算法的調(diào)車機車運用研究[J].鐵道運輸與經(jīng)濟, 2006 28(12)87-89.

編組站;綜合自動化;作業(yè)自動執(zhí)行

Marshalling yard;Synthetic automation;Automatic operation

中國鐵道科學(xué)研究院通信信號研究所 100081 北京

*工程師 **助理研究員

2011-01-21

(責(zé)任編輯:諸 紅)