編組站自動化系統(tǒng)PPT課件

1 編組站工作自動化交通運輸學(xué)院主講人 彭其淵教授 2 本課程主要內(nèi)容編組站自動化系統(tǒng)概述編組站系統(tǒng)模型編組站信息系統(tǒng)設(shè)計編組站綜合自動化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計編組站綜合自動化系統(tǒng)的通信接口設(shè)計調(diào)車作業(yè)信息處理編組站調(diào)度指揮決策支持系統(tǒng) 3 第一章概論第一節(jié)編組站自動化系統(tǒng)的作用和構(gòu)成 一 編組站自動化系統(tǒng) YACS 的作用編組站是鐵路運輸網(wǎng)絡(luò)上的關(guān)鍵節(jié)點 是制造列車的工廠 鐵路列車在編組站的停留時間占車輛周轉(zhuǎn)時間的三分之一以上 編組站工作是由不同部門 多項工種聯(lián)勞協(xié)作來完成的 各級指揮人員既要進(jìn)行頻繁的計劃 組織與協(xié)調(diào)工作 又要及時 準(zhǔn)確地發(fā)布指揮命令 既要進(jìn)行浩繁的信息處理工作 又要考慮動態(tài)變化的環(huán)境影響和各種隨機(jī)要素的干擾 因此 系統(tǒng)的復(fù)雜性已經(jīng)超過了人工能夠掌握和控制的限度 4 過去 由于設(shè)備 技術(shù)落后 運營管理沿襲傳統(tǒng)的方式 作業(yè)效率低 加之 大動脈 長期處于超負(fù)荷狀態(tài) 站內(nèi)作業(yè)全靠手工來完成 對浩繁的信息處理 瞬間的動態(tài)變化和各種隨機(jī)因素的調(diào)整 全靠人腦掌握和控制 致使編組站工作人員過分地消耗腦力和體力 造成編組站工作經(jīng)常處于被動地位 隨著改革開發(fā)和經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展 鐵路運量日益增大 編組站的作業(yè)量也相應(yīng)地逐年遞增 僅從設(shè)備和舊的作業(yè)方式上挖潛 已不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要 而必須采用現(xiàn)代信息技術(shù) 計算機(jī)設(shè)備 運用新的運輸組織和運營管理方式來提高作業(yè)效率和編組站的綜合運輸能力 廣泛地采用貨車管理信息系統(tǒng)及編組站自動化系統(tǒng) 是徹底擺脫編組站工作被動局面的根本出路之一 5 90年代以來 隨著系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展 計算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代通訊技術(shù)的日益完善以及現(xiàn)代化管理的客觀需要 信息系統(tǒng)已成為國民經(jīng)濟(jì)重要而且不可缺少的組成部分 作為一種能創(chuàng)造價值的企業(yè)資源 信息已成為影響生產(chǎn)力 競爭力和社會經(jīng)濟(jì)的重要因素 鐵路交通運輸生產(chǎn)能力 安全和效率在很大程度上取決于信息的獲取 處理和利用 鐵路運輸系統(tǒng)具有廣域性 分散性 連續(xù)性和管理的集中性 實時性等特點 只有依靠信息的正確 完整 及時 才能保證這個鐵路運輸系統(tǒng)的協(xié)調(diào) 高效和安全 現(xiàn)代信息技術(shù)突飛猛進(jìn)地發(fā)展 沖擊著世界各個角落 各行各業(yè)越來越重視信息技術(shù)的應(yīng)用 我國鐵路運輸企業(yè)正在發(fā)生著一場以全路運輸管理計算機(jī)化為主要特征的深刻變革 6 實現(xiàn)不同程度 不同規(guī)模的編組站作業(yè)自動化是擴(kuò)大鐵路運輸能力的重要途徑之一 它可以加快推峰速度 提高駝峰溜放車輛的安全連掛率 減少調(diào)機(jī)下峰整理次數(shù) 以顯著提高編組站解體能力 加強(qiáng)作業(yè)計劃的及時性和準(zhǔn)確性 以全面地提高作業(yè)效率 加快貨車周轉(zhuǎn) 減少作業(yè)和人身事故 以保證安全 還可以改善勞動條件 減輕勞動強(qiáng)度 以實現(xiàn)文明生產(chǎn) 7 二 我國編組站現(xiàn)狀 全路現(xiàn)有編組站46個 從實現(xiàn)作業(yè)自動化程度來看可以分為三類 1 已采用編組站信息處理系統(tǒng) YIS 以及過程控制系統(tǒng) PCS 的編組站 2 采用計算機(jī)輔助管理或控制部分作業(yè)的編組站 3 完全采用手工方式完成全部作業(yè)的編組站 8 編組站信息系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了以下三個階段 1 傳統(tǒng)手工階段編組站運輸生產(chǎn)過程和運營管理工作全部或主要用手工操作來完成 2 初步現(xiàn)代化階段編組站的運輸生產(chǎn)過程和運營管理工作基本使用計算機(jī)來輔助 初步現(xiàn)代化編組站應(yīng)具有編組站管理信息系統(tǒng) YIS 和過程控制系統(tǒng) PCS 3 現(xiàn)代化階段編組站運輸生產(chǎn)過程和運營管理工作主要使用計算機(jī)輔助完成 使編組站的行車工作 調(diào)車工作 計劃指揮及統(tǒng)計分析等綜合地實現(xiàn)自動控制和實時處理 以代替人們在日常工作中的繁重體力勞動和繁瑣腦力勞動 現(xiàn)代化編組站應(yīng)具有編組站管理信息系統(tǒng) YIS 過程控制系統(tǒng) PCS 調(diào)度監(jiān)督系統(tǒng) CTC 車輛跟蹤系統(tǒng) RCT 車號自動識別系統(tǒng)等 9 三 編組站自動化系統(tǒng)的構(gòu)成 10 一 編組站自動化系統(tǒng)的工作過程整個編組站自動化系統(tǒng)的工作過程是 列車到達(dá)前由計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將到達(dá)列車確報送入信息處理系統(tǒng) 信息處理計算機(jī)將確報翻譯 劃號打印成編組順序表送給調(diào)度指揮人員 并預(yù)先編制列車解體作業(yè)鉤計劃 列車到達(dá)時 過程控制系統(tǒng) 根據(jù)列車到達(dá)計劃和控制表 自動排列列車到達(dá)進(jìn)路 列車到達(dá)后 向系統(tǒng)報告到達(dá)時刻 然后核對到達(dá)車輛是否與確報一致 并根據(jù)核對結(jié)果修改系統(tǒng)存儲的確報信息 根據(jù)實際的到達(dá)列車信息修改預(yù)先編制的解體作業(yè)鉤計劃 并將鉤計劃送入過程控制系統(tǒng) 11 過程控制系統(tǒng)安構(gòu)計劃控制駝峰進(jìn)行解體作業(yè) 包括調(diào)車進(jìn)路和溜放進(jìn)路的自動控制 無線遙控推峰 溜放車組的間隔控制及車輛與股道車輛的連掛控制 并將解體作業(yè)結(jié)束信息返回給信息處理系統(tǒng) 信息處理系統(tǒng)根據(jù)控制系統(tǒng)返回的信息移動存儲器中的貨車信息實現(xiàn)站內(nèi)貨車追蹤管理 根據(jù)調(diào)車股道車輛集結(jié)情況編制編組作業(yè)鉤計劃 將該計劃送入過程控制系統(tǒng) 過程控制系統(tǒng)按計劃排列編組作業(yè)進(jìn)路 完成列車編組工作并將信息返回給信息處理系統(tǒng) 信息處理系統(tǒng)按實際執(zhí)行的編組作業(yè)鉤計劃移動存儲器中的車輛信息并編制出發(fā)列車編組順序表 過程控制系統(tǒng)按發(fā)車計劃排列發(fā)車進(jìn)路 新編列車按運行圖規(guī)定時刻出發(fā) 向信息處理系統(tǒng)輸入列車出發(fā)時刻 自動向前方編組站發(fā)出確報信息 將出發(fā)列車信息從實時存儲信息中移入批處理存區(qū) 系統(tǒng)將根據(jù)積累的資料編制車站貨車統(tǒng)計表報 12 二 過程控制系統(tǒng)從圖1 1 1中可以看出 編組站作業(yè)過程控制包括進(jìn)路自動控制和駝峰溜放作業(yè)自動控制兩部分 1 進(jìn)路自動控制進(jìn)路自動控制是指除駝峰溜放進(jìn)路以外的列車到發(fā) 調(diào)車作業(yè)和機(jī)車出入庫的進(jìn)路自動控制 包括 1 列車到達(dá)進(jìn)路自動控制根據(jù)班計劃規(guī)定的到達(dá)列車計劃和存儲的列車進(jìn)路表 以及由前方站發(fā)來的要求案例列車到達(dá)進(jìn)路的信息 由計算機(jī)控制站內(nèi)電氣集中設(shè)備 自動排列列車到達(dá)進(jìn)路 并開放到達(dá)信號 2 列車出發(fā)進(jìn)路自動控制根據(jù)班計劃規(guī)定的出發(fā)列車計劃 當(dāng)列車編組作業(yè)結(jié)束后 由出發(fā)場值班員操作發(fā)車進(jìn)路開關(guān) 啟動計算機(jī)按出發(fā)進(jìn)路存儲表指示的信息 控制站內(nèi)電氣集中設(shè)備 自動排列列車出發(fā)進(jìn)路 并開放出站信號機(jī) 13 3 調(diào)車進(jìn)路自動控制調(diào)車進(jìn)路自動控制包括站內(nèi)除駝峰溜放進(jìn)路外的調(diào)車作業(yè)進(jìn)路自動控制 計算機(jī)根據(jù)信息處理系統(tǒng)送入的調(diào)車作業(yè)鉤計劃和存儲的調(diào)車進(jìn)路表 在調(diào)車人員送入要求準(zhǔn)備調(diào)車進(jìn)路的信息后 控制站內(nèi)電氣集中設(shè)備 自動排列每鉤作業(yè)的調(diào)車進(jìn)路 4 機(jī)車走行進(jìn)路自動控制機(jī)車走行進(jìn)路自動控制包括推峰機(jī)車 駝峰尾部調(diào)車機(jī)車和機(jī)車出入庫等作業(yè)的進(jìn)路自動控制 由現(xiàn)場人員操縱進(jìn)路排列開關(guān) 請求排列機(jī)車走行進(jìn)路 計算機(jī)根據(jù)請求信息和存儲的機(jī)車走行進(jìn)路表 控制站內(nèi)電氣集中設(shè)備 自動排列機(jī)車走行進(jìn)路 14 2 駝峰溜放作業(yè)自動控制駝峰溜放作業(yè)自動控制是編組站自動化系統(tǒng)中過程控制的核心部分 包括推峰機(jī)車速度的自動控制 溜放鉤車的速度自動控制和溜放進(jìn)路的自動排列 1 推峰機(jī)車速度自動控制控制系統(tǒng)電子計算機(jī)根據(jù)信息處理系統(tǒng)送入的列車解體作業(yè)鉤計劃 按每鉤車的長度 重量 溜放股道中前鉤車的位置 計算確定該車的推送速度 通過無線電遙控裝置 自動控制駝峰機(jī)車的啟 停及每鉤車的推進(jìn)速度 以提高解體作業(yè)效率 15 2 溜放鉤車的速度控制溜放鉤車的速度控制是駝峰溜放作業(yè)自動控制的核心所在 其目的是保證鉤車間必要的間隔和保證溜放車組以允許的速度與股道內(nèi)停留的車輛安全連掛 計算機(jī)根據(jù)鉤計劃鉤車的參數(shù) 在溜放過程中實時測重 測長 測阻 測風(fēng)力 測速度 計算確定各個位置的減速器和其他調(diào)車工具的出口速度并進(jìn)行自動控制 以保證鉤車間必要的作業(yè)間隔和與股道內(nèi)車輛的安全連掛 3 鉤車溜放進(jìn)路的自動控制在駝峰溜放作業(yè)過程中 計算機(jī)根據(jù)解體作業(yè)鉤計劃和存儲的進(jìn)路表 利用兩個車的間隔時間控制駝峰自動集中設(shè)備 自動排列溜放進(jìn)路 16 三 信息處理系統(tǒng)信息處理系統(tǒng)是編組站綜合自動化的核心與靈魂 是編組站所有作業(yè)的依據(jù)和控制者 編組站的技術(shù)作業(yè)是非常繁雜的過程 實際上編組站是一個動態(tài)變化 影響因素很多的隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng) 這個系統(tǒng)可分為到達(dá)作業(yè)子系統(tǒng) 解體作業(yè)子系統(tǒng) 編組作業(yè)子系統(tǒng) 出發(fā)作業(yè)子系統(tǒng)和發(fā)車子系統(tǒng) 如圖1 1 2所示 17 18 在這個隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng)中 每個子系統(tǒng)有自己的輸入流和服務(wù)機(jī)構(gòu) 各自的服務(wù)機(jī)構(gòu)遵循一定的排隊規(guī)則 每個子系統(tǒng)間有著特定的相互關(guān)系 如圖1 1 3所示 圖1 1 3各子系統(tǒng)輸入流 服務(wù)機(jī)構(gòu)及排隊規(guī)則圖 19 這個排隊系統(tǒng)是一個等待的服務(wù)系統(tǒng) 在5個子系統(tǒng)中所發(fā)生的排隊等待是串行的和不可逾越的 因此要提高編組站的整體效率 必須配套地減少各個子系統(tǒng)的等待服務(wù)時間 任何一個環(huán)節(jié)的延誤都可能吞掉其它環(huán)節(jié)產(chǎn)生的效益 這個排隊系統(tǒng)還是一個隨機(jī)性較大的服務(wù)系統(tǒng) 產(chǎn)生隨機(jī)的因素很多 如每日到達(dá)列車的數(shù)量 到達(dá)時刻 車輛的組成都不盡相同 都有隨機(jī)性 因而車輛的集結(jié) 列車的編組出發(fā)都帶有隨機(jī)性 加之氣候條件 人為因素的影響 使整個編組站的技術(shù)作業(yè)鉤車一個隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng) 也就是說車站的組織 指揮工作必須適應(yīng)隨機(jī)變化的要求 所以 最大限度地減少各個子系統(tǒng)的等待服務(wù)時間和最大限度地靈活適應(yīng)隨機(jī)變化的要求 就成為設(shè)計編組站信息處理系統(tǒng)的總的目標(biāo) 20 為了實現(xiàn)這個總目標(biāo) 我們進(jìn)一步分析編組站貨車作業(yè)的信息流程 編組站辦理的貨車作業(yè)大體上可分為無調(diào)中轉(zhuǎn)和有調(diào)中轉(zhuǎn)車 無調(diào)中轉(zhuǎn)車 隨無改編中轉(zhuǎn)列車或部分改變中轉(zhuǎn)列車到達(dá) 在該站進(jìn)行到發(fā)技術(shù)作業(yè)后 又隨原列車?yán)^續(xù)運行的貨車 有調(diào)中轉(zhuǎn)車 隨到達(dá)解體列車到達(dá)或隨部分改變中轉(zhuǎn)列車到達(dá) 在該站經(jīng)過到達(dá)作業(yè) 解體作業(yè) 同去向的車輛集結(jié) 再經(jīng)過編組作業(yè)組成新的列車 經(jīng)出發(fā)作業(yè)進(jìn)入路網(wǎng)運行 編組站信息處理流程見圖1 1 4 21 22 編組站信息處理系統(tǒng)的構(gòu)成包括硬件 系統(tǒng)軟件 應(yīng)用軟件及聯(lián)機(jī)系統(tǒng) 1 硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)包括主機(jī)系統(tǒng) 終端系統(tǒng) 打印機(jī)系統(tǒng) 聯(lián)機(jī)微機(jī)系統(tǒng) 1 主機(jī)系統(tǒng) 包括工作主機(jī) 備用主機(jī) 雙機(jī)管理部件以保證連續(xù)不斷的工作 2 終端系統(tǒng) 主要是用戶終端 分布于全站各作業(yè)點 可以達(dá)幾十臺 3 打印系統(tǒng) 主要是分布于各調(diào)車作業(yè)點的鉤計劃專用打印機(jī)以及計劃圖表打印機(jī) 4 聯(lián)機(jī)微機(jī)系統(tǒng) 用于擴(kuò)充系統(tǒng)的功能 某些作業(yè)可在微機(jī)上完成 23 2 系統(tǒng)軟件編組站信息處理系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件建立在一般的操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上 但由于一般操作系統(tǒng)是一個公用軟件系統(tǒng) 系統(tǒng)開銷較大 為了減少系統(tǒng)開銷 適應(yīng)實時系統(tǒng)的要求 對原操作系統(tǒng)做適當(dāng)改造 加強(qiáng)存儲管理 文件管理 程序管理和設(shè)備管理 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖1 1 5所示 24 25 3 應(yīng)用軟件系統(tǒng)應(yīng)用軟件系統(tǒng)構(gòu)成如圖1 1 6所示 主要內(nèi)容包括以下幾方面 1 確報信息處理子系統(tǒng) 包括確報的接入 校驗 規(guī)范化 劃號 翻譯 打印等功能 2 調(diào)車作業(yè)計劃編制子系統(tǒng) 包括解體作業(yè)鉤計劃 編組作業(yè)鉤計劃 取送車作業(yè)鉤計劃及摘掛列車作業(yè)鉤計劃的編制 3 現(xiàn)車管理子系統(tǒng) 包括站內(nèi)車輛追蹤管理和對車輛各種方式的查詢 4 出發(fā)作業(yè)處理子系統(tǒng) 出發(fā)列車信息的形成及列車編組順序表的編制 5 統(tǒng)計分析子系統(tǒng) 按小時 按車場 按作業(yè)過程進(jìn)行統(tǒng)計 積累有關(guān)資料進(jìn)行統(tǒng)計表報的編制和作業(yè)分析 6 站調(diào)輔助決策子系統(tǒng) 包括車流推算 日班計劃和階段計劃的編制 26 27 4 聯(lián)機(jī)系統(tǒng)聯(lián)機(jī)系統(tǒng)主要包括與過程與過程控制系統(tǒng) ProcessControlSystem 簡稱PCS 通信軟件 與全路運輸管理信息系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的通信軟件 以上各項內(nèi)容在以后的各章中予以詳述 28 第二節(jié)中國編組站自動化系統(tǒng)的特點及分階段實現(xiàn) 編組站自動化系統(tǒng)在國外鐵路經(jīng)過了30年的發(fā)展 其技術(shù)日臻完善 從50年代開始陸續(xù)實現(xiàn)駝峰溜放進(jìn)路和速度控制的單項自動化 1964年美國在蓋脫威編組站建成世界上第一個較完整的編組站自動化系統(tǒng) 此后又陸續(xù)建成阿根帝恩 西科羅特等編組站 與此同時 德國 法國 加拿大 前蘇聯(lián)等國都花費了很大的人力 物力致力于編組站自動化系統(tǒng)的建設(shè) 取得了良好的效果 日本在編組站自動化系統(tǒng)的建設(shè)方面起步較晚但發(fā)展很快 首先于1968年建成郡山自動化編組站 以后又陸續(xù)建成高崎等自動化編組站 其中歷時5年于1976年完成的武藏野編組站的自動化程度 處于當(dāng)時世界領(lǐng)先地位 特別值得一提的是 日本鐵路曾進(jìn)行了編組站標(biāo)準(zhǔn)自動化系統(tǒng)的研究 這對減少重復(fù)研制 提高設(shè)計質(zhì)量具有重要的意義 29 中國鐵路編組站自動化系統(tǒng)的研究工作始于70年代 目前已有十幾個編組站實現(xiàn)了不同程度的自動化 大多水平較低 制式多樣 其中1988年完成的鄭州北編組站自動化系統(tǒng)是國內(nèi)第一個建立起來的過程控制系統(tǒng)與信息處理系統(tǒng)聯(lián)機(jī)工作的較完善的編組站自動化系統(tǒng) 中國鐵路編組站自動化工作與世界各國比較起來有自己的特點 有三多三少 即編組站數(shù)量多 改編車流多 車站布置式樣多 現(xiàn)代化的設(shè)備少 技術(shù)人員少 國家投資少 30 編組站的數(shù)量多 目前路網(wǎng)性編組站有46個 地方性編組站有86個 這就決定了編組站自動化的任務(wù)非常艱巨 進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)研究具有非常重要的意義 眾多的編組站處在路網(wǎng)的關(guān)鍵地點 控制著全路車流的咽喉 也就決定了編組站自動化系統(tǒng)對建立全路運輸管理信息起著關(guān)鍵性的作用 編組站改編車流多 我過大型編組站日出入車流達(dá)2萬多輛 改編車流占70 以上 國外的大型編組站出入車流一般為數(shù)千輛 而且由于我國的運輸組織工作的特點 為了適應(yīng)大車流的需要 采取了一系列的技術(shù)組織措施 使作業(yè)的組織指揮和作業(yè)控制比國外復(fù)雜得多 特別是信息處理系統(tǒng)變得非常復(fù)雜 要求功能非常強(qiáng) 才能滿足生產(chǎn)的需要 車站布置式樣多 目前只有少數(shù)大型編組站的平面布置采用雙向縱列式 還有許多編組站為單向縱列式或橫列式 或介于兩者之間 總之式樣很多 還處于發(fā)展階段 這給編組站自動化系統(tǒng)的推廣帶來了很多困難 現(xiàn)代化的設(shè)備少 技術(shù)人員少 國家投資少 許多編組站調(diào)度人員仍然靠的是一支筆 一塊橡皮 一張表 主要靠拼人力來提高效率 自動化的基礎(chǔ)很差 站場改造任務(wù)很重 要想一步到位實現(xiàn)綜合自動化非常困難 資金與技術(shù)力量都不可能 31 由于以上特點 就決定了要實現(xiàn)我國鐵路編組站自動化必須分階段實施 大體上分為三個階段 一 建立編組站信息處理系統(tǒng)第一階段主要是實現(xiàn)以現(xiàn)車管理 鉤計劃編制為核心的實時信息處理系統(tǒng) 編組站信息處理系統(tǒng) ManagementInformationSystem 簡稱MIS 主要功能包括信息從收集與上報 確報處理 鉤計劃的編制 現(xiàn)車管理及統(tǒng)計分析五部分 其中信息的收集與上報部分主要是為鐵路運輸管理信息系統(tǒng)服務(wù) 必須滿足運輸管理信息系統(tǒng)對基層站段的信息要求 32 首先建立信息處理系統(tǒng)的原因有以下幾點 1 信息處理系統(tǒng)受站場設(shè)備的配置影響較小 在許多編組站尚未完全定型 需要進(jìn)一步改造的條件下 建立過程控制系統(tǒng)是非常困難的 建立信息處理系統(tǒng)則完全可能 待站場改造后對信息處理系統(tǒng)的修改比較容易 2 信息處理系統(tǒng)資金投入較少 全面推廣在資金投入上完全可能 3 信息處理系統(tǒng)在軟件標(biāo)準(zhǔn)化的前提下 在技術(shù)上有可能在較短時間內(nèi)在全國編組站全面推廣 4 信息處理系統(tǒng)建設(shè)周期短 對運輸生產(chǎn)組織指揮能發(fā)揮重大作用 特別是編組站信息處理系統(tǒng)是全路運輸管理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ) 為了盡快建成全路運輸管理信息系統(tǒng) 首先要盡快在編組站建立信息處理系統(tǒng) 這個階段稱之為單項自動化階段 33 二 建立信息處理系統(tǒng)與過程控制系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)