摘要：通過對城市軌道交通互聯互通運營特徵的分析，城市軌道交通現有基於單線方式的行車調度系統已經無法滿足跨線運行要求。結合城市軌道交通互聯互通線網行車調度系統設計理念與設計思路，提出線網行車調度系統的框架設計，從全網行車信息收集與共享、網絡化運行圖編制與管理、線路間運營統籌與協調、全網故障監測與應急處理4個方面，對實現線網行車調度系統的關鍵技術進行分析，爲城市軌道交通互聯互通行車調度系統建設提供借鑑和參考。
關鍵詞：城市軌道交通；互聯互通；線網行車調度系統
1城市軌道交通線網行車調度系統的設計理念與思路
城市軌道交通行車調度系統是城市軌道交通運營管理的核心繫統，它通過與底層軌旁控制系統及車載控制系統配合，實現列車運行計劃編制、列車運行狀態監視、列車運行調整、軌旁設備的監視與控制等重要功能，是調度員進行城市軌道交通行車調度管理的重要工具[1]。城市軌道交通行車調度系統與國家鐵路網絡化的運行模式不同，既有的城市軌道交通系統基本爲獨立設計、單線運行，各條線路的信號系統彼此獨立，因而各條線路之間的行車調度系統之間也是彼此孤立。這樣，導致線路之間不能夠互聯互通，帶來了線路之間的設備不能共享、空閒線路上的車輛也不能調配到繁忙線路、維護與操作人員不能互換、旅客跨線換乘不便等一系列問題。軌道交通互聯互通是軌道交通網絡的一種運營方式，實現不同線路的軌道、車輛、供電、信號、通信、屏蔽門及運營組織能夠相互兼容，車輛能夠跨線運行，從而節約資源，降低成本，提高資源使用效率和旅客服務質量[2]。因此，需要通過構建互聯互通的城市軌道交通網絡，有效解決線網行車調度系統。
1.1設計理念
（1）線網行車調度系統是互聯互通全網行車調度指揮系統的一個組成部分，它與各線的線路行車調度系統共同構成全網行車調度指揮系統。各線路行車調度系統基於傳統的自動列車監控系統，可以獨立負責本線路內行車調度指揮功能，包括列車運行計劃加載、列車識別與跟蹤、列車運行進路辦理、本線內的列車運行調整等功能。（2）線網行車調度系統需要提供互聯互通線路的統一計劃編制，並提供給各線路使用。線網行車調度系統需要確保提供給各線路使用計劃的正確性和一致性；線網行車調度系統需要具備宏觀線路監視功能。線網行車調度系統與各線路行車調度系統進行接口，獲取各線路現場設備狀態信息、列車運行信息、運行計劃執行情況等。線網行車調度系統的監視內容與含義需要與線路調度系統保持一致。（3）線網行車調度系統需要具備線網列車運行晚點及故障的在線監測功能，並能夠第一時間通知給線網調度員。線網調度系統需要具備跨線運行調整能力，以及故障情況下應急處置能力；線網行車調度系統故障不應該影響各線路系統的獨立運營。
1.2設計思路
線網行車調度系統主要功能是面向線網全局而不是單條線路，因此在系統功能設計與佈局上，需要更多地從全局角度進行考慮，以方便調度員的使用。線網行車調度系統需要同時接入多條線路，其處理的數據量遠遠大於單條線路，而且還要對將來線路的擴展及增加進行考慮，因而應增強線網行車調度系統設備的性能及軟件的處理性能，可以借鑑既有自動列車監控系統的軟硬件技術，包括採用計算機平臺、信息傳送與接口機制、站場圖顯示，以及運行圖繪製技術等。
2城市軌道交通線網行車調度系統的框架設計
根據互聯互通線路對跨線行車調度功能的需要，結合線網行車調度系統的設計原則及設計思路，實現對線網互聯互通的統一計劃編制及全網調度的協調處理。線網行車調度系統劃分爲線網計劃子系統和線網調度子系統2個業務子系統，以及線路接口子系統和外部接口子系統2個接口子系統。線網行車調度系統框架結構如圖1所示。
2.1線網計劃子系統
線網計劃子系統負責全網運行計劃的編制，是互聯互通跨線運行組織的基礎系統。線網計劃子系統包括線網計劃編制軟件和線網計劃數據管理軟件。（1）線網計劃編制軟件。提供互聯互通所有線路列車計劃運行圖的編制，包括平日運行計劃編制、週末運行計劃編制，以及節假日運行計劃編制。能夠編制單條線路的運行計劃，也能夠編制跨線列車運行計劃。能夠對多條線路之間的跨線計劃進行銜接檢查，以保證跨線計劃的連續性與一致性，並能夠滿足車輛與線路等基礎設施的性能條件。（2）線網計劃數據管理軟件。爲線網計劃編制軟件提供數據管理服務，包括數據信息的查詢，獲取與存儲。保證數據存儲的一致性與可靠性，爲線網計劃子系統與線網調度子系統之間數據交互提供支持。
2.2線網調度子系統
線網調度子系統負責全網列車實時運行狀態的監視與告警，是互聯互通跨線運行的總體協調和指揮系統。線網調度子系統包括線網在線運行圖軟件、線網站場監控軟件、線網調度命令軟件、線網應用服務軟件和線網調度數據管理軟件。（1）線網在線運行圖軟件。從各條線路獲取當前班次的基本運行圖、計劃運行圖及實際運行圖。基於運行圖視角統一監視全網列車運行狀態和早晚點信息；密切監控列車跨線運營過程及早晚點情況；對列車跨線運營與計劃產生嚴重偏移並可能導致運行銜接問題時，自動進行提示告警；提供對重點列車的運行監視，提供歷史運行圖查詢功能。（2）線網站場監控軟件。從各條線路獲取實時現場設備信號狀態信息，列車位置及狀態信息；統一監視全網信號機、道岔、進路狀態；統一監視全網運行列車位置、駕駛模式、運行等級，以及早晚城市軌道交通互聯互通線網行車調度系統的研究張德明點狀態；統一監視全網站臺屏蔽門、扣車、跳停、倒計時狀態；對列車跨線運行的進行重點監視；收集全線列車運行告警信息，並對影響跨線運營的告警進行重點提示。（3）線網調度命令軟件。提供調度命令編輯、調度命令保存、調度命令下達、調度命令回執接收功能；支持線網調度員與線路調度員之間的命令傳遞；提供配套調度命令模板定製、歷史調度命令查詢功能。（4）線網應用服務軟件。線網調度子系統的後臺核心支持軟件，負責匯聚各線路信息，並轉發給線網在線運行圖軟件、線網站場監控軟件，以及線網調度命令軟件等業務模塊。同時，將線網在線運行圖軟件、線網站場監控軟件，以及線網調度命令軟件的相關作業指令發送給各線路調度系統；進行後臺服務運算，支持跨線列車晚點與故障檢測功能。（5）線網調度數據管理軟件。提供線網調度子系統的數據庫管理服務，包括數據信息的查詢、獲取與存儲；保證數據存儲的一致性與可靠性，爲線網調度子系統與線網計劃子系統之間數據交互提供支持。
2.3線路接口子系統
每條線路對於一套線路接口軟件，接收各條線路的站場表示信息、列車位置信息、列車狀態信息、當班基本運行圖信息、當班計劃運行圖及當班實際運行圖等信息，並進行相應的格式與協議轉換，提供給線網應用服務器軟件進行處理。同時，將線網行車調度子系統的.相關信息，進行反向協議轉換後，傳遞給各線路行車調度系統。
2.4外部接口子系統
外部接口子系統包括大屏幕接口軟件和對外接口軟件。（1）大屏幕接口軟件提供對線網調度大屏幕系統的支持。根據線網行車調度大屏幕的佈局特徵，將全局性系統信息整理後提供給大屏幕系統進行顯示。（2）對外接口軟件提供對外信息共享功能。將線網行車調度系統的運行計劃信息、站場表示信息、事件告警信息及相關歷史信息，根據需要進行轉換處理後，提供給綜合業務，旅客嚮導等外部系統使用。
2.5信息總線
信息總線爲各子系統軟件之間的信息交換提供統一的消息通道，完成線網計劃及線網調度功能[3]，支持線路延伸及與外部系統交換信息的接口擴展，提供統一的數據存儲與數據共享功能。
3城市軌道交通線網行車調度系統的關鍵技術
3.1全網行車信息收集與共享
對全網行車信息的收集與共享是建立線網行車調度系統的基礎。具體從行車信息的收集、行車信息的顯示及行車信息的共享3個方面進行考慮。（1）行車信息的收集。從各條線路獲取行車信息，包括列車的運行狀態、軌道的佔用情況、區間的佔用情況、進路的排列情況和屏蔽門的開放情況等。針對線路之間的差異性，需要定義統一的協議，包括傳遞的信息類型、信息結構、信息的含義，以便形成接口的標準化[4]。（2）行車信息的顯示。合理進行站場顯示畫面組織和佈局，使調度員能夠方便進行各條線路的站場運行狀態的切換，方便查看宏觀的線網布局，也能快速地切換到單個車站；能夠對全網在線列車進行分類顯示。（3）行車信息的共享。與各線路子系統及其他機構共享整個線網的列車運行信息，通過制定統一的信息總線框架，保證對線路接口及外系統接口的靈活性和可擴展性[5]。
3.2網絡化運行圖編制與管理
在傳統線路情況下，運行圖是按照單條線路運行交路進行設計[6]。在互聯互通情況下，線路是網狀的，運行圖的數據組織、編輯、生成及正確性檢查都需要從網絡化角度進行考慮。（1）網絡化運行圖的數據組織。可以參照單線情況，以運行線爲基礎建立數據存儲結構。網絡化運行圖不同於單線運行圖，這裏的運行線需要定義屬於哪條線路和是否跨線；跨線運行線需要明確定義線路之間的銜接關係，線路與線路之間同時需要定義共同的圖號標識。（2）網絡化運行圖的編輯。需要在單畫面上對多張運行圖進行同時顯示，能夠明確區分跨線交路；需要在多圖同時存在的情況下方便對跨線交路及本線交路的運行線進行編輯，包括增加運行線、刪除運行線、修改停站時間等。（3）網絡化運行圖自動生成。需要根據用戶設定的跨線運行交路、本線運行交路、各時間段運行密度及出入段等參數要求，自動生成網狀列車運行圖；需要提供用戶進行人工修改的手段。（4）網絡化運行圖智能檢查。需要對人工或者自動生成的網狀運行圖進行自動檢查，包括跨線交路的銜接、車輛的出入庫是否與計劃方式一致，以及是否存在跨線列車與本線列車運行衝突等情況。
3.3線路間運營統籌與協調
互聯互通線網情況下的運行組織遠遠複雜於單線情況下的運行組織，線網行車調度系統需要支持網絡化的運行組織與運行調整，主要從以下3個方面進行考慮。（1）運行計劃的統一下達。每班運行前，線網調度員需要統一指定當日運行圖，並通過線網行車調度系統統一下達給線路行車調度系統執行；線網行車調度系統需要保證下達給各條線路計劃的一致性。（2）輕微晚點下的運行調整。輕微晚點情況下，以本線調整爲主。線路行車調度系統及時將本線調整情況彙總給線網行車調度系統，保持對線路晚點及調整情況的實時監視。（3）嚴重晚點下的運行調整。嚴重晚點情況下，需要由線網調度員牽頭，組織各線路調度員，制訂全網運行調整計劃。線網行車調度系統需要支持調整列車停站時間，變更跨線列車運行交路，臨時增開或者取消跨線列車等運行調整措施[7]。線網行車調度系統需要支持對全網計劃進行統一變更，並由各線路行車調度系統確認後生效。
3.4全網故障監測與應急處理
通過設置全網故障自動監測、操作接管，以及調度指令傳遞等功能，爲線網調度員提供應急處理方法與手段。（1）全網故障自動監測。對全網系統運行狀況進行監測，對故障進行分類報警。重點對列車跨線運行情況進行監測，通過對列車位置的實時跟蹤，結合相應的列車運行計劃，對跨線列車接入和交出情況進行判斷。如果發生接入或者交出嚴重晚點，順序錯誤等情況，立刻發出告警信息。（2）操作接管。正常情況下，線網調度員只負責線路設備及運營狀況的監視，所有控制作業由線路調度員完成。緊急情況下，線網調度員可以具備對扣車等部分功能的操作接管。（3）調度指令傳遞。通過線網行車調度系統與線路行車調度系統之間建立日常的信息交互通道[8]，保證調度員能夠迅速進行調度指令的發送，並反饋信息接收狀態。針對典型情況制定專用的信息模板，提升緊急情況下的應急處置能力。
4結束語
城市軌道交通互聯互通不僅僅是設備接口協議的標準化和設備的互換問題，也改變原有城市軌道交通以單線爲基礎的行車調度指揮模式。因此，建立一個線網行車調度系統，以處理網絡化條件下列車跨線運行相關問題，成爲城市軌道交通互聯互通系統建設的一個基本需求。通過對線網行車調度系統的系統設計理念與設計思路，線網行車調度系統的框架結構及線網行車調度系統的關鍵技術分析，爲城市軌道交通互聯互通行車調度系統建設提供借鑑和參考。