編組站自動(dòng)化系統(tǒng)

編組站工作自動(dòng)化

交通運(yùn)輸學(xué)院

主講人：彭其淵教授

本課程主要內(nèi)容編組站自動(dòng)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(jì)編組站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)編組站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的通信接口設(shè)計(jì)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)

第一章概論

第一節(jié)編組站自動(dòng)化系統(tǒng)的作用和構(gòu)成一、編組站自動(dòng)化系統(tǒng)（YACS）的作用編組站是鐵路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)上的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，是制造列車的工廠，鐵路列車在編組站的停留時(shí)間占車輛周轉(zhuǎn)時(shí)間的三分之一以上。編組站工作是由不同部門，多項(xiàng)工種聯(lián)勞協(xié)作來完成的。各級(jí)指揮人員既要進(jìn)行頻繁的計(jì)劃、組織與協(xié)調(diào)工作，又要及時(shí)、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(dòng)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。過去，由于設(shè)備、技術(shù)落后，運(yùn)營管理沿襲傳統(tǒng)的方式，作業(yè)效率低，加之“大動(dòng)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(duì)浩繁的信息處理，瞬間的動(dòng)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(dòng)地位。隨著改革開發(fā)和經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，鐵路運(yùn)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(jì)算機(jī)設(shè)備、運(yùn)用新的運(yùn)輸組織和運(yùn)營管理方式來提高作業(yè)效率和編組站的綜合運(yùn)輸能力，廣泛地采用貨車管理信息系統(tǒng)及編組站自動(dòng)化系統(tǒng)，是徹底擺脫編組站工作被動(dòng)局面的根本出路之一。

90年代以來，隨著系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展，計(jì)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(jià)值的企業(yè)資源，信息已成為影響生產(chǎn)力、競(jìng)爭(zhēng)力和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的重要因素。鐵路交通運(yùn)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(yùn)輸系統(tǒng)具有廣域性、分散性、連續(xù)性和管理的集中性、實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)。只有依靠信息的正確、完整、及時(shí)，才能保證這個(gè)鐵路運(yùn)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(gè)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(yùn)輸企業(yè)正在發(fā)生著一場(chǎng)以全路運(yùn)輸管理計(jì)算機(jī)化為主要特征的深刻變革。

實(shí)現(xiàn)不同程度，不同規(guī)模的編組站作業(yè)自動(dòng)化是擴(kuò)大鐵路運(yùn)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(jì)劃的及時(shí)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(dòng)條件，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，以實(shí)現(xiàn)文明生產(chǎn)。二、我國編組站現(xiàn)狀:

全路現(xiàn)有編組站46個(gè)，從實(shí)現(xiàn)作業(yè)自動(dòng)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(jì)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。

編組站信息系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了以下三個(gè)階段：

1、傳統(tǒng)手工階段

編組站運(yùn)輸生產(chǎn)過程和運(yùn)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(yùn)輸生產(chǎn)過程和運(yùn)營管理工作基本使用計(jì)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(yùn)輸生產(chǎn)過程和運(yùn)營管理工作主要使用計(jì)算機(jī)輔助完成，使編組站的行車工作、調(diào)車工作、計(jì)劃指揮及統(tǒng)計(jì)分析等綜合地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和實(shí)時(shí)處理，以代替人們?cè)谌粘９ぷ髦械姆敝伢w力勞動(dòng)和繁瑣腦力勞動(dòng)?，F(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(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)等。三、編組站自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)成（一）編組站自動(dòng)化系統(tǒng)的工作過程整個(gè)編組站自動(dòng)化系統(tǒng)的工作過程是：列車到達(dá)前由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將到達(dá)列車確報(bào)送入信息處理系統(tǒng)。信息處理計(jì)算機(jī)將確報(bào)翻譯。劃號(hào)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(jì)劃；列車到達(dá)時(shí)，過程控制系統(tǒng)，根據(jù)列車到達(dá)計(jì)劃和控制表，自動(dòng)排列列車到達(dá)進(jìn)路；列車到達(dá)后，向系統(tǒng)報(bào)告到達(dá)時(shí)刻，然后核對(duì)到達(dá)車輛是否與確報(bào)一致，并根據(jù)核對(duì)結(jié)果修改系統(tǒng)存儲(chǔ)的確報(bào)信息。根據(jù)實(shí)際的到達(dá)列車信息修改預(yù)先編制的解體作業(yè)鉤計(jì)劃，并將鉤計(jì)劃送入過程控制系統(tǒng)；過程控制系統(tǒng)安構(gòu)計(jì)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(dòng)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(dòng)存儲(chǔ)器中的貨車信息實(shí)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(jì)劃，將該計(jì)劃送入過程控制系統(tǒng)；過程控制系統(tǒng)按計(jì)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(shí)際執(zhí)行的編組作業(yè)鉤計(jì)劃移動(dòng)存儲(chǔ)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(jì)劃排列發(fā)車進(jìn)路，新編列車按運(yùn)行圖規(guī)定時(shí)刻出發(fā)；向信息處理系統(tǒng)輸入列車出發(fā)時(shí)刻，自動(dòng)向前方編組站發(fā)出確報(bào)信息；將出發(fā)列車信息從實(shí)時(shí)存儲(chǔ)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(jì)表報(bào)。（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(dòng)控制和駝峰溜放作業(yè)自動(dòng)控制兩部分。

1、進(jìn)路自動(dòng)控制

進(jìn)路自動(dòng)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(dòng)控制，包括：

（1）列車到達(dá)進(jìn)路自動(dòng)控制

根據(jù)班計(jì)劃規(guī)定的到達(dá)列車計(jì)劃和存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)控制站內(nèi)電氣集中設(shè)備，自動(dòng)排列列車

到達(dá)進(jìn)路，并開放到達(dá)信號(hào)。

（2）列車出發(fā)進(jìn)路自動(dòng)控制

根據(jù)班計(jì)劃規(guī)定的出發(fā)列車計(jì)劃，當(dāng)列車編組作業(yè)結(jié)

束后，由出發(fā)場(chǎng)值班員操作發(fā)車進(jìn)路開關(guān)，啟動(dòng)計(jì)算

機(jī)按出發(fā)進(jìn)路存儲(chǔ)表指示的信息，控制站內(nèi)電氣集中

設(shè)備，自動(dòng)排列列車出發(fā)進(jìn)路，并開放出站信號(hào)機(jī)。

（3）調(diào)車進(jìn)路自動(dòng)控制

調(diào)車進(jìn)路自動(dòng)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(dòng)控制，計(jì)算機(jī)根據(jù)信息處理系統(tǒng)送入的調(diào)車作業(yè)鉤計(jì)劃和存儲(chǔ)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(dòng)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(dòng)控制

機(jī)車走行進(jìn)路自動(dòng)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(dòng)控制，由現(xiàn)場(chǎng)人員操縱進(jìn)路排列開關(guān)，請(qǐng)求排列機(jī)車走行進(jìn)路，計(jì)算機(jī)根據(jù)請(qǐng)求信息和存儲(chǔ)的機(jī)車走行進(jìn)路表，控制站內(nèi)電氣集中設(shè)備，自動(dòng)排列機(jī)車走行進(jìn)路。2、駝峰溜放作業(yè)自動(dòng)控制

駝峰溜放作業(yè)自動(dòng)控制是編組站自動(dòng)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(dòng)控制，溜放鉤車的速度自動(dòng)控制和溜放進(jìn)路的自動(dòng)排列

（1）推峰機(jī)車速度自動(dòng)控制

控制系統(tǒng)電子計(jì)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(jì)劃，按每鉤車的長度、重量、溜放股道中前鉤車的位置，計(jì)算確定該車的推送速度，通過無線電遙控裝置，自動(dòng)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。（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(dòng)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(jì)算機(jī)根據(jù)鉤計(jì)劃鉤車的參數(shù)，在溜放過程中實(shí)時(shí)測(cè)重、測(cè)長、測(cè)阻、測(cè)風(fēng)力、測(cè)速度，計(jì)算確定各個(gè)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(dòng)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(dòng)控制

在駝峰溜放作業(yè)過程中，計(jì)算機(jī)根據(jù)解體作業(yè)鉤計(jì)劃和存儲(chǔ)的進(jìn)路表，利用兩個(gè)車的間隔時(shí)間控制駝峰自動(dòng)集中設(shè)備，自動(dòng)排列溜放進(jìn)路。（三）信息處理系統(tǒng)

信息處理系統(tǒng)是編組站綜合自動(dòng)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(shí)際上編組站是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化、影響因素很多的隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng)，這個(gè)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。在這個(gè)隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng)中，每個(gè)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(duì)規(guī)則，每個(gè)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(duì)規(guī)則圖子系統(tǒng)輸入流服務(wù)機(jī)構(gòu)排隊(duì)規(guī)則到達(dá)作業(yè)子系統(tǒng)接入到達(dá)解體列車到達(dá)作業(yè)人員一個(gè)列檢組－單隊(duì)列多個(gè)列檢組－多隊(duì)列解體作業(yè)子系統(tǒng)到達(dá)作業(yè)結(jié)束列車駝峰單溜－單隊(duì)列多溜－多隊(duì)列編組作業(yè)子系統(tǒng)集結(jié)車流編組調(diào)車機(jī)車一臺(tái)機(jī)車－單隊(duì)列多臺(tái)機(jī)車－多隊(duì)列出發(fā)作業(yè)子系統(tǒng)編組完成車列出發(fā)作業(yè)人員一個(gè)列檢組－單隊(duì)列多個(gè)列檢組－多隊(duì)列發(fā)車子系統(tǒng)出發(fā)作業(yè)完成列車發(fā)車區(qū)段單區(qū)段－單隊(duì)列多區(qū)段－多隊(duì)列這個(gè)排隊(duì)系統(tǒng)是一個(gè)等待的服務(wù)系統(tǒng)，在5個(gè)子系統(tǒng)中所發(fā)生的排隊(duì)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(gè)子系統(tǒng)的等待服務(wù)時(shí)間，任何一個(gè)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(gè)排隊(duì)系統(tǒng)還是一個(gè)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(shí)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(gè)編組站的技術(shù)作業(yè)鉤車一個(gè)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(gè)子系統(tǒng)的等待服務(wù)時(shí)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(jì)編組站信息處理系統(tǒng)的總的目標(biāo)。

為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)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(yùn)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(yùn)行。

編組站信息處理流程見圖1－1－4。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(diǎn)，

可以