远程控制系统理论及应用

2019/4/21,1,远程控制系统理论及应用,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,2,3 调度集中系统及其应用,3.1 国内外调度集中的现状,3.2 调度集中系统概述,3.3 分散自律调度集中系统结构与功能,3.4 分散自律调度集中系统主要技术原理,3.5 与其他系统的接口,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,3,3.1 国内外调度集中的现状,我国调度集中的现状,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,4,3.1 国内外调度集中的现状,铁路运输生产过程，实质上就是旅客和货物的运送过程。无论是旅客运输还是货物运输，铁路都是用列车方式办理的。 旅客运输 货物运输,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,5,3.1 国内外调度集中的现状,列车运行图是规划和指导列车在各个铁路方向和区段运行的基本依据。,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,6,3.1 国内外调度集中的现状,联锁装置,C.T.C.,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,7,3.1 国内外调度集中的现状,基本图,日班计划,阶段计划,实际运行图,计算机比较运算,比较一致 执行原计划,比较不一致调整 执行新的计划,CTC区段,非CTC区段,自动排列进路,人工排列进路,进路信号闭塞 (联锁系统),车次追踪,列车速度控制 (ATP/ATC系统),车次校核 (无线、应答器),计算机自动 运算处理,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,8,3.1 国内外调度集中的现状,根据铁道部2008年提出的中长期铁路网规划，到2020年全国铁路营业里程达到12万公里以上，为了满足快速增长的旅客运输需求，建立省会城市及大中城市间快速客运通道，规划“四纵四横”等客运专线以及经济发达和人口稠密地区城际客运系统，建设客运专线1.6万公里以上。客运专线的建设为分散自律调度集中系统的应用和发展带来了契机。,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,9,3.1 国内外调度集中的现状,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,10,3.1 国内外调度集中的现状,北京,武汉,上海,广州,铁道部,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,11,3.1 国内外调度集中的现状,1925年，美国S.N.怀特（Sedgwick North Wight）首先提出列车在区间按信号显示运行，并且区间信号显示由调度员集中控制。1950年，美国洲际商务委员会将这种行车方式确定为调度集中系统（Centra1ized Traffic Control, CTC）。 调度集中-列车集中控制,3.1.1 国外调度集中的现状,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,12,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,13,1927年7月，世界上第一套调度集中设备在美国纽约中央铁路斯坦利伯威克（Stanley - Berwick）间59.5 km单线和4.8 km双线上安装使用。20世纪30年代，法国、苏联、瑞典和瑞士也相继使用了调度集中。此后，调度集中技术在世界各国得到了迅速发展，并且在枢纽地区、城市轻轨、地铁、高速铁路均得到了广泛应用。,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,14,3.1 国内外调度集中的现状,调度集中具有减员增效的显著作用，能够有效提高铁路的运输能力，因此在世界发达国家得到了广泛应用。 日本调度集中营业里程达2.6万千米，占总营业里程的近90%； 美国BNSF铁路公司的调度中心可控制7.2万千米范围以内铁路网上所有列车的运行，具有很高的劳动生产率； 法国高速铁路、加拿大和北美的重载运输，已经全部实现了综合调度指挥； 印度和韩国，也有70%80%的铁路实现了调度集中控制。,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,15,3.1 国内外调度集中的现状,高速铁路的发展推动了调度指挥系统的发展。目前，世界上先进的调度指挥系统有日本新干线的综合调度系统COSMOS、德国铁路的BZ2000系统、西班牙的DAVINCI系统、法国高速铁路的MISTRAL系统、美国的UTC系统等。,3.1.1 国外调度集中的现状,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,16,日本新干线的调度系统 COSMOS,JR东日本客运公司的COSMOS（Computerized Safety Maintenance and Operation System of Shinkansen) 是在CTC基础上不断扩充功能，于1995年开始应用的新干线综合运输管理系统。 COSMOS由运输计划、运行管理、站内作业管理、维修作业管理、车辆管理、设备管理、信息集中监视、电力系统控制等8个子系统组成，共有500台左右的计算机，是个广域的自主分散系统。,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,17,日本新干线的调度系统 COSMOS,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,18,日本新干线的调度系统 COSMOS,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,19,日本新干线的调度系统 COSMOS,运输计划编制（一元化的计划管理）,与基础设施、移 动设施的匹配性 车辆性能、线路能力 临时线速,与维修作业 的匹配性 作业地点、时间及作业用车,与车辆使用 计划的匹配性 车辆运用、检修、分配,与乘务计划 的匹配性 乘务员运用,运营计划 的彻底下达 车站 车辆段 作业区段,对客流变化 的灵活对应 临时列车的设定,运行图,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,20,日本新干线的调度系统 COSMOS,运行管理（基于运行图的进路控制）,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,21,日本新干线的调度系统 COSMOS,维修作业管理,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,22,线路总长4万公里，高速铁路1330公里 日均开行 1302列长途和高速客车 24,211列地区列车 3,457列市郊列车 5,021列货车,德国铁路调度系统 BZ2000,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,23,德国铁路调度系统 BZ2000,2004年，德国铁路公司已建成了8个区域行车控制中心，其中7个行车中心负责约37000km路网上所有列车的监督和调度，一个行车控制中心专用于柏林城市铁路。 从2003年底开始，德铁逐步用BZ 2000型自动化调度系统代替行车中心基础级的调度监督设备。该系统由“BZ 2000”集团（由西门子、阿尔卡特、Vossloh IT三家开发商和Steria供应商组成）开发。,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,24,德国铁路调度系统 BZ2000,一个国家中心 法兰克福 七个区域中心 柏林 汉诺威 杜伊斯堡 卡尔斯鲁厄 莱比锡 法兰克福 慕尼黑,柏林,汉诺威,杜伊斯堡,卡尔斯鲁厄,莱比锡,法兰克福,慕尼黑,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,25,德国铁路调度系统 BZ2000,柏林调度中心调度台布置,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,26,德国铁路调度系统 BZ2000,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,27,德国铁路调度系统 BZ2000,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,28,德国铁路调度系统 BZ2000,OCC（Operations Control Center)运行控制中心是德国铁路已经完成的最大的运输自动化项目之一。 BZ2000的概念基于在一个地方集中所有的运行与调度系统，并集成维护与信息系统，此外，所有路网和列车的管理功能均集成在一个系统内，这些功能包括联锁系统的远程控制、列车防护、监视和调度。,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,29,用路网管理中心（NMC）的理念取代传统的调度中心理念。将所有监视、维修、信号控制、自动列车防护以及为旅客提供方便的如信息系统、电梯和售检票机等管理集成到NMC。 此外，所有为客户服务与通信的系统均与列车及跟踪功能互联，他们同样被集成到BZ2000 。,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,30,德国铁路调度系统 BZ2000,德国铁路BZ2000调度系统结构,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,31,德国铁路调度系统 BZ2000,BZ2000- 路网中心控制模式一,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,32,德国铁路调度系统 BZ2000,BZ2000- 路网中心控制模式二,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,33,美国柏林顿北方圣塔菲(BNSF) 铁路调度系统,5万多公里线路 85个行车调度台 75个工、电、通信、信息维护台,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,34,美国柏林顿北方圣塔菲(BNSF) 铁路调度系统,美国铁路公司以公司集中调度为主，一般设一级调度机构。调度根据列车运行图、营销计划和各编组站的车流、空车分布状态，制定调度日班计划，落实营销计划，组织按图行车。UP公司和CSX公司的CTC调度集中控制的里程都在本公司营业里程的50以上。,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,35,美国柏林顿北方圣塔菲(BNSF) 铁路调度系统,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,36,西班牙高速铁路运营调度系统,铁路中间设备：DaVinci 集成平台,CTC,闭塞 控制,能源,客服,通信,进路,跟踪,预测,RT 计划,西班牙高速铁路运营调度系统采用统一的达芬奇技术平台整合不同厂家的设备和系统，所有系统功能都在统一的标准下进行开发，所有的调度人员使用统一的软件系统；同时可兼容的一体化信息平台为以后开发更多的应用提供了方便。,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,37,37,自动变压器,接触网,维修管理,集成报警,计划编制,以计划为中心的 综合运调系统,车辆管理,旅客服务,供电管理,综合维修,动车和维修 动车维修段内作业 调整交路和分配计划 动车运行分析 紧急事件处理 等,Davinci 的解决方案,列车运行计划 列车交路计划 运行调整计划 等,C.T.C.,LED站台显示 候车显示 广场显示 广播系统 客票系统 等,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,38,3.1 国内外调度集中的现状,国外高速铁路运营调度系统的特点,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,39,3.1 国内外调度集中的现状,3.1.2 我国调度集中的现状,CTC 发展状况,国外现状,我国的调度集中经历了漫长而曲折的过程。自七十年代以来先后自主研制了DD-1、 DD-2、DY-1、D4、D5、 D6型调度集中系统。 2003年至今，分散自律调度集中系统开始运用。,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,40,3.1 国内外调度集中的现状,3.1.2 我国调度集中的现状,CTC 发展状况,国外现状,2003年6月，铁道部在铁路跨越式发展研讨会上正式提出：积极发展新一代调度集中系统分散自律调度集中系统。同年8月，铁道部组织5家单位集中研究，确定了新一代调度集中的基本技术要求和模式，明确了我国调度集中系统的发展方向。此后，多种类型的分散自律调度集中系统在我国主要线路上使用，效果良好。,2019/4/21,石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,41,3.1 国内外调度集中的现状,3.1.2 我国调度集中的现状,分散自律 调度集中系统,F