CN111353705B - 一种城市轨道交通多场段进路管理系统及综合管控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市轨道交通多场段进路管理系统及综合管控系统，进路管理系统包括进路管理模块和进路控制模块；进路管理模块按照最短走行原则和平行进路原则为各作业计划选择进路路径、进路触发位置及触发时机；进路控制模块根据进路路径、站场进路集合以及站场动态表示信息搜索出合法的进路集；根据控制设备管辖范围与作业区域将进路集分解为独立的作业指令；并根据作业顺序与相关约束条件对作业指令进行拓扑排序；当达到触发时机时自动生成进路指令并将其发送给相应控制设备，控制列车进路；本发明提高了进路办理的及时性和准确性，防止错办、误办和漏办，提高车辆段内调车效率及安全水平；并提高了地铁车辆基地的技术装备水平和作业效率。

Description

一种城市轨道交通多场段进路管理系统及综合管控系统

技术领域

本发明属于城市轨道交通控制技术领域，更具体地，涉及一种城市轨道交通多场段进路管理系统及综合管控系统。

背景技术

地铁车辆基地主要负责地铁全线的车辆检修、基础设施综合维修、物资运输、员工培训管理等任务，为正线的行车安全和高水平的客运服务提供安全和质量保证。地铁车辆基地具有生成任务多样、作业性质复杂、生产组织管理难度大等特点；相对于正线，车辆基地的运营和维修作业在时间和空间上高度集合；并且随着正线行车间隔逐步缩短、应急故障情况增多，对车辆基地的生产组织和应急反应能力等方面的要求越来越高。

为了改变地铁车辆基地的技术装备水平相对落后局面，提高作业效率及安全，实现地铁车辆段/停车场综合自动化。针对我国地铁车辆基地(包括车辆段、停车场)的技术装备及管理水平落后的现状，目前已经研究开发了城市轨道交通综合自动化系统，虽然该系统提高了车辆基地的生产管理的信息化和自动化，但是该系统还存在以下缺点：

(1)系统需要协调和控制诸如车辆检修、施工、收发车、调车等大量作业计划，以上计划间难免出现时间或空间上的冲突；目前的解决办法是在作业计划下达之前进行冲突检测，或者计划执行过程中出现冲突时再进行计划调整，导致场段内的工作过程被暂停或打乱，影响轨道交通的正常运作；

(2)现有方案中，当发生了大面积晚点、场段内股道故障等情况时，系统只能够转换为手动模式，由值班人员参与进来手动进行调整，降低了自动化执行的程度，同时在应急情况下，值班人员的操作容易出错，且一般在系统中无法留下痕迹，事故调查比较困难等。

发明内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种城市轨道交通多场段进路管理系统及综合管控系统，通过对作业计划进行分解、排序，在指令生成阶段减少各指令之间的时间冲突，预先对时间有冲突的计划进行调整，直至时间上的冲突完全解决，降低后续指令执行过程中出现冲突的可能性；然后对作业指令进行自动调优与择机下发，提高了进路办理的及时性和准确性，防止错办、误办和漏办，提高车辆段内调车效率及安全水平。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种城市轨道交通多场段进路管理系统，包括进路管理模块和进路控制模块；

所述进路管理模块用于按照最短走行原则和平行进路原则为各作业计划选择进路路径、进路触发位置及触发时机；

所述进路控制模块用于根据作业计划的进路路径、站场进路集合以及站场动态表示信息搜索出合法的进路集；根据控制设备管辖范围信息与作业区域划分信息将所述进路集分解为独立的作业指令；并根据作业顺序与相关约束条件对所述作业指令进行拓扑排序，生成指令序列；将所述指令序列中的各作业指令转换为对应的进路指令并按序发送给相应控制设备，控制列车进路。

优选的，上述城市轨道交通多场段进路管理系统，其进路控制模块还用于以作业时间最短和/或平行进路为约束条件对指令序列中各作业指令的进路路径、触发时机进行动态调整。

优选的，上述城市轨道交通多场段进路管理系统还包括结果反馈模块；

所述结果反馈模块用于实时跟踪作业指令的执行结果，并将其上传给调度指挥层。

优选的，上述城市轨道交通多场段进路管理系统，所述作业计划包括列车作业计划和调车作业计划；其中，列车作业计划包括终到、始发列车作业；调车作业计划包括解体、编组、取送、摘挂、整理、调机单机走行作业；

所述进路路径包括源股道、出发端、目标股道、进入端及经由线路；

所述相关约束条件包括进路触发位置、触发时机、机车、技检进度、股道占用状态。

按照本发明的另一个方面，还提供了一种城市轨道交通多场段综合管控系统，该系统包括上述任一项所述的进路管理系统，还包括：调度计划管理单元、生产信息管理单元、场段运作控制模式切换单元、图形化操控管理单元、信息推送单元和运行状态监测单元；

所述调度计划管理单元用于获取或生成车辆检修计划、施工计划、收发车计划和调车计划，并对各计划的执行过程进行监控；

所述生产信息管理单元用于获取或生成生产计划，将所述生产计划推送给关联的作业人员，并实时监控各项生产计划的完成进度；

所述场段运作控制模式切换单元用于根据用户选择指令切换场段内作业计划的控制方式；

所述图形化操控管理单元用于创建多场段的可视化操作平面，自动生成股道、道岔、信号机、列车位置信息；对作业计划进行模拟，或者根据模拟过程反向生成对应的作业计划；

所述信息推送单元与移动客户端通信连接，用于获取用户注册信息并赋予不同用户相应的访问权限；根据所述访问权限将系统运行信息发送给已注册用户；

所述运行状态监测单元用于实时监测场段内服务器、工作站、终端、网络通信设备的工作状态，并在出现异常时自动生成报警信息。

优选的，上述城市轨道交通多场段综合管控系统，其调度计划管理单元包括车辆检修计划管理模块、施工信息管理模块、收发车计划管理模块、调车计划管理模块、现车管理模块及运行图管理模块；

所述车辆检修计划管理模块具有第一对外接口，通过所述第一对外接口获取车辆检修计划，或者根据外部输入的计划信息生成车辆检修计划，形成车辆检修计划列表；并根据所述车辆检修计划列表制定排班计划、生成检修工单并将所述检修工单派送给所述排班计划中指定的检修人员；

车辆检修计划编制过程中，根据任务完成情况动态计算调整后续车辆的检修计划，考虑了周末和法定节假日的特殊要求，周末和节假日尽可能少的安排检修任务，而且同时要满足现场检修任务的需要；

所述施工信息管理模块具有第二对外接口，通过所述第二对外接口获取施工计划，或者根据外部输入的计划信息生成施工计划，形成施工计划列表；并根据所述施工计划的施工进度实时更新对应施工计划的状态。

所述收发车计划管理模块具有第三对外接口，通过所述第三对外接口获取正线计划运行图并根据所述正线计划运行图编制不同时间段的收发车计划，或者根据外部输入的计划信息生成收发车计划，并通过内部接口将所述收发车计划回传到进路控制数据库；并用于根据外部输入的计划调整信息对已生成的收发车计划进行更改；并用于执行各收发车计划之间的冲突检查，当发生冲突时生成冲突提示或错误代码；

所述调车计划管理模块用于根据车辆检修计划、施工计划、收发车计划生成可执行的调车计划并将所述调车计划下发给对应的调车作业岗位；并实时采集各调车计划的执行进度，实现全过程监控；

所述现车管理模块用于根据收发车计划、调车计划的执行状态，结合联锁系统相关信息对场段内现车的位置、状态及属性进行动态更新并以图形方式实时展示；

所述运行图管理模块用于接收、存储、显示当天计划运行图和实际运行图，当实际运行图中的正线回库车与计划运行图中的车号不一致时发出预警信息。

优选的，上述城市轨道交通多场段综合管控系统，其生产信息管理单元包括生产计划管理模块、交接班管理模块；

所述生产计划管理模块用于获取生产计划，形成按时间排序的生产计划列表，并将所述生产计划推送给关联的作业人员；所述生产计划包括车辆检修计划、施工计划、收发车计划；并用于实时监控各项生产计划的完成进度，如在设定时间内未完成则生成报警信息；

所述交接班管理模块用于记录当值人员在当值期间的交接事项。

优选的，上述城市轨道交通多场段综合管控系统，其场段运作控制模式切换单元提供了人工控制模式、自控模式、集控模式和信息管理模式。

优选的，上述城市轨道交通多场段综合管控系统，其车辆检修计划中包括设备基础信息、检修修程及其度量参数、车辆运行公里数；

所述第一对外接口与工程生产管理系统通信连接；

所述第二对外接口与施工调度管理系统通信连接；

所述第三对外接口与自动列车监控系统通信连接；

所述收发车计划的内容包括表号、车号、出车位置、开车/收车时刻、联络线、出/入段线路、车辆状态、车号识别、前期/后续作业状态、延误、停泊位置。

优选的，上述城市轨道交通多场段综合管控系统，其特生产计划列表包括计划编号、计划名称、计划内容、计划日期、计划类型、作业部门、作业负责人以及作业人员。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明提供的城市轨道交通多场段进路管理系统及综合管控系统，通过对作业计划进行分解、排序，在指令生成阶段减少各指令之间的时间冲突，预先对时间有冲突的计划进行调整，直至时间上的冲突完全解决，降低后续指令执行过程中出现冲突的可能性；然后对作业指令进行自动调优与择机下发，实现了所有进路办理的全自动化，即列车出入库进路和调车进路的办理时机和办理路径控制全部做到依计划自动办理，取代人工操作办理；最重要的是，提高了进路办理的及时性和准确性，防止错办、误办和漏办，提高车辆段内调车效率及安全水平。

(2)本发明提供的城市轨道交通多场段进路管理系统及综合管控系统，实现了车辆检修管理的自动化，司机派班管理的自动化，行车调度与控制的自动化，提高了地铁车辆基地的技术装备水平和作业效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的综合管控系统的组成结构示意图；

图2是本发明实施例提供的进路控制的数据与流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是本发明实施例提供的综合管控系统的组成结构示意图；参见图1，该城市轨道交通多场段综合管控系统包括调度计划管理单元、生产信息管理单元、场段运作控制模式切换单元、进路管理单元、图形化操控管理单元、信息推送单元和运行状态监测单元；其中，

调度计划管理单元用于获取或生成车辆检修计划、施工计划、收发车计划和调车计划，并对各计划的执行过程进行监控；调度计划管理单元实现车场调度计划管理的信息化、自动化，为调车计划的安排、执行提供支撑，作为检修调度、检修班组人员、洗车/保洁人员的检车及保洁计划支撑。调度计划管理单元将输入的车辆检修计划、施工信息、收发车计划、调车计划现车管理及运行图的数据传输给进路管理单元，作为进路排列的约束条件，确保段场内车辆安全、高效运行。

本实施例中，调度计划管理单元包括车辆检修计划管理模块、施工信息管理模块、收发车计划管理模块、调车计划管理模块、现车管理模块及运行图管理模块；

车辆检修计划管理模块具有第一对外接口，本实施例中，第一对外接口与工程生产管理系统通信连接；通过该第一对外接口从工程生产管理系统获取车辆检修计划，实现车辆检修计划的同步；或者根据外部输入的计划信息生成车辆检修计划，形成车辆检修计划列表；并根据车辆检修计划列表制定排班计划、生成检修工单并将检修工单派送给排班计划中指定的检修人员；

车辆检修计划管理模块支持对调取的车辆检修计划进行编辑调整，也可人工录入检修计划，支持EXCEL格式文件的导入、导出；车辆检修计划中包括设备基础信息、检修修程及其度量参数、车辆运行公里数等信息；在车辆检修计划管理模块中，可以实现车辆设备基础信息的管理及分类、检修修程设定、修程度量参数设定、车辆运行公里数录入、排班管理、检修计划编制、计划性检修工单管理、消息推送、车辆计划检修信息设置等；车辆设备基础信息包括设备编码、设备名称、线路、线段、位置、专业、系统、设备类别、型号规格、资产权属单位、归口管理部门、物资名称、物资编码、物资分类名称、资产专用名称、所有系统维一识别编码、品牌、生产厂家、出厂日期；其他字段可自行拓展。设备分类可以按照设备位置、设备归属部门、设备专业等条件划分为不同的层级。车辆设备的检修修程包含修程编号、车辆型号、修程代号、修次、周期天数、运行里程、偏差里程、检修天数、修程类型、使用状态、优先级、作业单位编号、作业单位名称、覆盖修程、作业开始时间、作业结束时间、维修内容、作业区域、段内作业要求、模板编号、模板名称等；修程度量参数的内容包含作业单位编号、作业单位名称、参数名称、参数原则值、参数允许值、是否启用、上年车辆平均运行公里数、节假日是否延长检修日期、修程是否每天生成工单等；车辆运行公里数包含作业单位编号、作业单位名称、车辆号、作业时间、总的运行公里数、系统内公里数、单位、牵引能耗、系统内牵引能耗、单位、再生能耗、系统内再生能耗、单位、辅助能耗、系统内辅助能耗、单位、填写人、填写时间、修改人、修改时间等内容；计划性检修工单管理是根据检修计划表自动生成相应的计划性检修工单，检修工作必须在允许周期内完成并关闭工作，若未在允许周期内完成计划检修工作，产生警告消息自动发送给管理层人员。消息推送包含计划性检修工作消息提前推送、计划性检修警告推送、计划性检修完成情况推送。车辆计划检修信息设置根据车辆检修计划表设定车辆的停放地点、是否需要调车、检修时间、检修地点等内容，实现车辆计划检修与进路自动排列、调车安排的关联。

施工信息管理模块具有第二对外接口，本实施例中，该第二对外接口与施工调度管理系统通信连接；通过所述第二对外接口从施工调度管理系统获取施工计划，实现施工计划的同步；或者根据外部输入的计划信息生成施工计划，形成施工计划列表；并根据所述施工计划的施工进度实时更新对应施工计划的状态。

收发车计划管理模块具有第三对外接口，本实施例中，该第三对外接口与自动列车监控系统通信连接；通过所述第三对外接口从自动列车监控系统获取正线计划运行图并根据所述正线计划运行图编制不同时间段的收发车计划，或者根据外部输入的计划信息生成收发车计划，并通过内部接口将所述收发车计划回传到进路控制数据库；并用于根据外部输入的计划调整信息对已生成的收发车计划进行更改；并用于执行各收发车计划之间的冲突检查，当发生冲突时生成冲突提示或错误代码。

收发车计划管理模块按照算法规则自动计算出的最优方案，显示列车阶段/日计划列表，并默认显示当日的接发车计划时刻表。时刻表根据现车、检车计划、正线运行图衔接，通过内部接口将收发车计划传回到进路控制数据库，作为进路控制的算法判断规则之一。

收发车计划的内容包括：表号、车号、出车位置、开车/收车时刻(计划/实际)、联络线、出/入段线路、车辆状态、车号识别、前期/后续作业状态、延误、停泊位置等信息。另外，收发车计划管理模块将生成的收发车计划保存到收发车数据中，并与其他生产作业计划进行冲突检查，保存时会根据前置生成的时刻表进行优化，可选择建议结果，或强制新增。另外可在运行图外添加车号/车次，例如工程车进入正线。在列表中用颜色显示不同车次的状态，颜色提示按照用户需求进行开发；当回库列车进入出入段线时，收发车计划管理模块能根据回库列车的实际时刻表调整收车计划。

调车计划管理模块用于根据车辆检修计划、施工计划、收发车计划生成可执行的调车计划并将所述调车计划下发给对应的调车作业岗位；并实时采集各调车计划的执行进度，实现全过程监控；

调车计划管理模块同步收发车计划、车辆检修计划、洗车等其它作业计划、施工及停电等信息作为基础数据，根据算法规则自动生成合理、可执行的调车计划。根据车辆检修计划匹配车辆检修修程等相关信息，在调车计划详情中可查看到该信息。根据系统预设的调车作业相关岗位自动下达调车计划。

调车计划管理模块支持图形化展示调车计划，并支持图形化操控，界面上提供可操作的按钮，鼠标点击操作按钮，根据算法规则动态显示在图形上。点击页面上的下达操作指令，可将指令下达到司机端和其他相关岗位，经过确认环节后进行执行，并可动态显示和管理调车计划执行的全过程：

(1)计划执行岗位：场调、信号楼值班员

(2)列表上显示调车计划的执行状态，实现关键节点如下达、确认、执行的全过程监控；在具体详情里显示操作人、操作时间、操作项。行车执行后形成的行车日志，统一纳入统计报表，回传到生产信息管理数据库中。

(3)根据调车计划安排确定执行开始时间，经场调确认后方可执行，对计划执行情况自动报点，支持手动报点。

(4)场调在调车计划执行过程中可随时干预执行进程或修改计划，调车作业相关岗位如场调、信号楼值班员等能随时查询调车计划执行进度。如出现列车故障等问题影响已安排计划的执行，系统能及时按最优方案调整计划，同时支持人工调整计划。

(5)采用自动学习逻辑编码方式，可以基于计划现车人工或自动编制调车计划，在场调人员确认后，可以按照计划顺序自动执行调车作业；

(6)系统支持值班员在人机界面上，手工拖动需要转线的车辆图标到目标区域的方式编制调车计划；同时也支持根据车辆检修调度的检修计划，自动生成调车计划；

(7)编制调车计划时，系统会根据调车内容，结合调车区域，选择合适的调车机，满足向无电区域调车的需求；

(8)调车作业时系统通过与无线电台接口，自动实现调车作业打钩，并自动触发下一勾进路的功能；

(9)系统根据调车计划安排调车机的运用，同时具备对调车机的管理，包括整备状态、故障状态、待命状态等；

通过界面操作，点击“查找列车”选项，在弹出的对话框中选择相应的列车，则通过移动站场图，该列车将显示在界面中心，可以显示本车的状态信息。

现车管理模块用于根据收发车计划、调车计划的执行状态，结合联锁系统相关信息对场段内现车(电客车、工程车)的位置、状态及属性进行动态更新并以图形方式实时展示。

运行图管理模块用于接收、存储、显示当天计划运行图和实际运行图，当实际运行图中的正线回库车与计划运行图中的车号不一致时发出预警信息。

现车管理模块接收、更新、维护内部通用最新运行图，显示数据同步成功状态，若未成功，可点击“手动同步”按钮进行数据的再次获取，获取时显示百分比。显示当天计划运行图和实际运行图，可查看历史计划运行图和历史实际运行图。若正线回库车与图定车号不一致，系统能提前预警。

生产信息管理单元用于获取或生成生产计划，将所述生产计划推送给关联的作业人员，并实时监控各项生产计划的完成进度；本实施例中，生产信息管理单元包括生产计划管理模块、交接班管理模块；

生产计划管理模块用于获取生产计划，形成按时间排序的生产计划列表，并将所述生产计划推送给关联的作业人员；所述生产计划包括车辆检修计划、施工计划、收发车计划；并用于实时监控各项生产计划的完成进度，如在设定时间内未完成则生成报警信息；生产计划列表包括计划编号、计划名称、计划内容、计划日期、计划类型、作业部门、作业负责人以及作业人员。

交接班管理模块用于记录当值人员在当值期间的交接事项。

具体的，生产信息管理单元根据运营公司业务部门的具体需求，定制各类统计报表及图表，实现全面反映车辆段各种生产活动的计划与实际执行进度，以及相互间的关系；实现作业任务精准、高效地下达与反馈。

生产信息管理单元支持全面的综合分析，综合分析是基于OLAP的多维分析技术。综合分析内容包括客户分析、收益分析、业务量分析、新业务综合分析一些综合性较强的分析等。分析维度包括时间、地区、申请类型、用户性质、用户状态、通话类型、受理方式等。综合分析根据某个分析主题，选择与主题相关的维度，进行多维度分析。综合分析提供灵活多样的展现方式，常用的展现方式有：固定(预定义)报表、图表、即席查询、多维动态分析等。

除了生产计划管理之外，生产信息管理单元还具备交接班管理、生产指标统计、异常预警、基于数据筛选生成各种统计报表，以及决策支持、情景再现、记录操作日志、电子归档等功能。其中，情景再现具体是实现操作界面回放功能，还原业务执行过程，用于追溯调度计划调整与执行等重要业务的执行情况。

系统实时记录操作界面过程，用户可通过选择时间段，查看操作界面的回放视频。在当前回放的视频中，显示的当前操作用户；根据用户的不同权限，视频可以提供暂停、截图、下载的功能。

场段运作控制模式切换单元用于根据用户选择指令切换场段内作业的控制方式；本实施例中，场段运作控制模式切换单元提供了人工控制模式和自动化控制模式；具体的，自动化控制模式实现各种专业调度指挥、信息交换、信息集中存储及现场监控一体化。在该方式下，大屏幕显示现场信息，调度员依靠工作站编制计划并交换信息，并可选择完全监控(FMC)模式及信息管理模式(IM)状态，实现自动/集中办理进路功能。本实施例中，自动化控制模式包括自控模式(FMC_auto模式)、集控模式(FMC_centr模式)信息管理模式(IM模式)。

一、FMC_auto模式(自控模式)：指计算机完全替代人工操作实现进路自动办理与操作。

车辆段作业以FMC_auto模式为主，FMC_centr模式为的降级模式，“人工控制方式”为“热备”的运营模式。各种专业调度员通过系统编制、修改计划，交换信息，集中存储信息及并通过大屏幕监控现场作业。计算机完全替代人工操作实现进路自动办理与操作。值班员、信号员在信号楼通过联锁界面校核联锁进路。

若因故无法自动办理进路，可以采用集控界面人工补充办理进路，不影响行车和运营作业。

若发生系统性故障，可以在联锁界面上一键操作，转换至后备“传统方式”，从而按老规矩、老办法继续使用，不影响和间断行车运营。

二、FMC_centr模式(集控模式)：是指在集控界面上实现与联锁界面几乎完全相同的进路手动操作与办理。

车辆段作业以FMC_centr模式为主，IM模式作为降级模式，“人工控制方式”为“热备”的运营模式。各种专业调度员通过系统编制、修改计划，交换信息，集中存储信息及并通过大屏幕监控现场作业。值班员在集控界面上实现与联锁界面几乎完全相同的进路手动操作与办理，信号员在信号楼通过联锁界面校核联锁进路。

三、信息管理模式(IM)：

具备各种专业调度指挥、信息交换、信息集中存储及现场监控等信息管理功能，但不具备控制功能。联锁系统由信号员在信号楼根据调度计划人工办理进路。独立存在的联锁系统、人机界面和联锁功能将永久保留，而且较其它模式优先，可随时切换IM模式或“传统方式”降级使用。系统增设的集控界面及对应的集控/自控功能，与联锁界面平行存在，在IM模式(管控脱离模式)下，系统集控界面只有信息监督功能，没有控制功能，不影响联锁设备的正常工作。FMC与IM模式可以根据需要，在保证行车安全及作业安全条件下，可以进行相互切换，也可在保证行车安全及作业安全条件下，向“传统工作方式”转换。

车辆段作业以下的IM模式为主，“传统方式”为“热备”的运营模式，不涉及进路自动控制。各种专业调度员通过系统编制、修改计划，交换信息，集中存储信息及并通过大屏幕监控现场作业。联锁系统由信号员在信号楼根据调度计划人工办理进路。

随时可恢复“传统方式”，因此，要求系统与传统信息记录之间仍然保持信息同步，但尽可能采用自动同步，即城市轨道交通多场段综合管控系统将信息随时导出，分以下几种情况：

(1)如果传统调度信息化采用通用办公软件，例如Excel、Word等文件格式记录调度信息，对此系统可以定期导出和自动生成其形式和内容与之完全相同的文件，确保任何情况下可以转换到重拾传统手段进行调度，不发生信息断档。

(2)传统上若个别调度岗位采用了定制信息化软件，则系统将定时导出可被识别的数据，例如导出数据库文件或xml格式文件等，供定制软件随时接管该数据接续使用。

(3)如果传统信息记录模式采用纸张或黑/白板(例如记录现车的占线板)，则人为按老办法持续记录不间断，以备不时之需。

进路管理系统包括进路管理模块、进路控制模块和结果反馈模块；

进路管理模块用于按照最短走行原则和平行进路原则为各作业计划选择进路路径、进路触发位置及触发时机；本实施例中，作业计划包括列车作业计划和调车作业计划；其中，列车作业计划包括终到、始发列车作业；调车作业计划包括解体、编组、取送、摘挂、整理、调机单机走行作业；进路路径包括源股道、出发端、目标股道、进入端及经由线路；

进路控制模块用于根据作业计划的进路路径、站场进路集合以及站场动态表示信息搜索出合法的进路集；根据控制设备管辖范围信息与作业区域划分信息将所述进路集分解为独立的作业指令；并根据作业顺序与相关约束条件对所述作业指令进行拓扑排序，生成指令序列；相关约束条件包括进路触发位置、触发时机、机车、技检进度、股道占用状态。当达到所述触发时机时自动生成进路指令并将其发送给相应控制设备，控制列车进路。

作为本实施例的一个优选实例，进路控制模块还用于以作业时间最短和/或平行进路为约束条件对指令序列中各作业指令的进路路径、触发时机进行动态调整。

结果反馈模块用于实时跟踪作业指令的执行结果，并将其上传给调度指挥层。

进路管理单元实现了所有进路办理的全自动化，即列车出入库进路和调车进路的办理时机和办理路径控制全部做到依计划自动办理，取代人工操作办理；最重要的是，提高了进路办理的及时性和准确性，防止错办、误办和漏办，提高行车安全水平。

进路管理模块按照最短走行原则和平行进路原则选择相关进路，实现自动择路，并保留调度员人工介入的功能；同时系统会根据调车计划、时刻表计划能自动的选择进路的触发时机，保证符合计划要求、按照顺序进行；在保证安全的前提下，保证效率。当列车进路和调车进路相冲突时，以列车进路优先原则进行进路自动控制。

进路管理模块能接收自动列车监控系统(Automatic Train Supervision，ATS)所下达的正线列车运行调整计划，依据正线列车运行调整计划自动生成车辆段/停车场列车进路指令并适时执行；自动完成并实现列车在车辆段内(含试车线及具有计轴的所有区域)列车车组号的连续追踪；具备在车辆段转换轨处停车和不停车情况下的自动从ATS获取列车识别号功能。并且能够根据出入库计划自动设置进路触发位置，自动触发停车列检库至转换轨之间的列车进路和移库列车进路，以提高车辆段出入库运行效率。

根据从ATS系统中获取出入库计划中指定的列车进入正线运营时间，提前若干时分(可配置)，当列车进入到出入段线的某一个区段时，自动触发到转换轨的列车进路，命令列车运行至转换轨处后，移交正线ATS控制，按照时刻表进行列车计划正常运营。

当列车正线运营结束，回到转换轨停稳时，根据出入库计划中指定的列车回库停车列检线，自动触发到停车列检线的列车进路，命令列车运行至停车列检线处后，列车的运行任务标识被清除。对同一个触发点只能识别一条进路，所以只能自动触发每条库线与转换轨之间默认的列车进路，变通进路需要人工确认后自动触发功能。

发车作业：根据从ATS系统中获取当日运行图，从车辆检修模块中获取可投入运营的车辆等信息；根据ATS时间要求，系统可以自动或人工的安排发车顺序与车次；同时可以临时增加车次；

收车作业：根据ATS的运行图确认回段的计划安排，同时结合第二天的运行计划、车辆检修计划等内容，自动或人工的排列回段列车进路；采用高逻辑算法，综合考虑第二天发车的顺序安排、车辆检修安排等，达到合理的安排回段列车停车位，减少后续调车作业。

自动选排列车进路遵循的基本原则是：基本进路优先于变更进路。自动排列列车进路时检查的条件包括：车号、车次(方向)、列车长度、车辆类型、股道用途、道岔弯股进路的最大允许速度等；对于多方向场段，当同时有多列列车需要选择进路时,系统能按照运行计划优先选排合适进路；

自动选排调车进路遵循的基本原则是：按不影响正线列车、最短走行径路、先基本后变更的优先原则。多条进路同时办理时，优先考虑平行进路。

同时系统会根据调车计划、时刻表计划能内容自动的选择进路的出发时机，保证符合计划要求、按照顺序进行；在保证安全的前提下，保证效率。当列车进路和调车进路相冲突时，以列车进路优先原则进行进路自动控制。

自动选排调车进路考虑的因素主要有：车号、车辆类型(有电或无电)、是否施工封锁、车列长度、信号机坐标等场段参数。系统可以根据调车计划表、现车位置及调车员的反馈自动完成车辆段内调车任务。调车进路控制模块可以自动根据调车计划排列调车进度，从联锁系统获取列车走行位置，从数字无线列调接口获得调车员反馈、确认信息，自动排列后续调车进路。可以减少值班员操作工作量，并可以运用高效算法协调调车进路与列车进路之间冲突(例如列车进路优先)，提高车辆段内调车效率及安全。

当进路执行过程中发生不同故障时，反馈至计划，并提示到调度员界面上，自动或手工产生相应的处理对策。对于相应的故障系统将进行光电以及语音提示进行相应的警告提示，同时以图形化的形式对各部分故障进行相应的提示。

图2是本发明实施例提供的进路控制的数据与流程图，参见图2，进路控制是车辆段/停车场系统实现管控一体化结合的核心环节，是管理信息系统与联锁控制系统承上启下的桥梁。作业计划自动执行是进路控制系统的核心重要功能，是实现车辆段/停车场综合自动化的重要标志。

作业计划自动执行功能由进路控制模块实现，即自动接收车站计划调度层的接发车计划，以及现场的作业进度与设备状态，运用智能算法确定最优作业执行方案，选择最佳时机进行自动作业。鉴于车辆段/停车场作业的复杂性、重要性，对作业计划的自动执行提出了先进性、实时性、安全性、可靠性、适应性和灵活性等方面的较高要求。因此，实现作业计划自动执行的模块具有以下特点：先进、实时、安全的算法，稳定、可靠、可扩展的内核，灵活、自适应的外部接口。系统进路安排采用白名单制度，将联锁表导入系统作为数据库，所有进路相关操作都要与联锁表的进路信息进行比对，联锁表中未出现的进路信息将不予发送。

进路控制单元上接计划调度层，接收其下达的作业计划与命令；下接过程控制层，向其下达可执行命令；进路控制单元实现了自动分解作业计划、生成指令序列、进路作业指令自动调优和择机下达、控制计算机联锁进行进路自动办理等功能，实现车辆段/停车场作业控制自动化；作业计划自动执行的实现包括以下三部分：

(1)作业计划转换成控制设备可执行的作业指令

系统自动接收调度指挥层下达的作业计划，根据作业计划中的路径信息(源股道、出发端、目标股道、进入端及经由线路)、站场进路集合以及站场动态表示信息搜索出合法的进路集；根据作业计划中的机车动力信息分配机车；根据控制设备管辖范围信息与作业区域划分信息，将进路集划分为相对独立的作业执行单元，即作业指令；最后根据作业顺序与其他约束条件如时间、机车、车辆、技检进度、股道占用情况等对作业指令进行拓扑排序。采取指令分解与排序的主要目的是为了在指令生成阶段减少各指令之间的时间和空间冲突，预先对有冲突的计划进行调整，直至冲突完全解决，降低后续指令执行过程中出现冲突的可能性；然后，获取工程生产管理系统、施工管理、停送电等信息，对空间上有冲突的计划进行调整或者取消，以满足冲突检测的需求。

车辆段/停车场作业任务产生自调度指挥层，以作业计划(如接车计划、发车计划、取送计划、到发线使用计划、调机运用和整备计划等)的形式下达给相关作业岗位。在车辆段/停车场综合自动化条件下，作为调度指挥层的综合管理信息系统将这些计划信息送至进路控制单元，进路控制单元将它们整合在一起，以带约束条件的作业任务形式呈现。同时，进路控制单元在将这些作业任务转换为作业指令集时，应将其作业内容表达为分阶段的、控制系统可识别的作业指令，应将作业的约束条件表达为作业指令的刚性排序和触发时间约束。

车辆段/停车场进路作业的类型可分为两类：列车作业、调车作业。其中列车作业包括终到、始发列车作业；调车作业包括解体、编组、取送、摘挂、整理、调机单机走行等作业。

车辆段/停车场接发列车工作接受控制中心行调与车场调的双层指挥。控制中心行调下达的阶段计划是列车作业任务的主要信息来源，车场调编制的到发线使用计划是列车作业任务的重要补充。

调度计划目前是通过ATS下达的。其与列车作业相关的主要信息有：列车车次、转换轨到发时分、站停时分、列车运行进路、列车折返信息；调度计划中包含了列车出库和入库信息以及相应的到发时分，并提供了相应的股道已经进路的具体走行计划。

车辆段/停车场调车作业依据的是车站站调根据阶段计划编制的调车作业单，其信息分为两部分：车号、车辆类型(有电或无电)、是否施工封锁、车列长度、信号机坐标；根据场段需要执行的调度计划确定执行时间、执行顺序、优先级等。

(2)作业指令的调优与适时下达

在满足约束条件下，对某些作业项的作业指令方案、作业指令的走行路径、执行时机进行适当调整，寻找整体较优方案，以实现平行作业，压缩整体作业耗费时间，提高运输效率的要求。尤其是咽喉区作业，经常会占用关键区段，会影响其它(如洗车、调机走行)等作业的执行，通过更换平行进路的方式，释放其他作业执行空间，同时本计划也可以同时执行，相互之间不会影响，从而实现提高运输效率的需求。

本功能通过动态的计算进路条件，对于有空间冲突的进路A和B进行更高级别的判断，1、需要先判断A和B是否存在着次优的路径，如果没有则判定为冲突，

2、如果A有次优路径，同时B与A的次优路径不相冲突，则此时A进路自动调整为次优进路，B按照原方案执行，

3、如果A有次优进路，但是与B进路冲突，则看B是否有次优路径，如果没有，则同2步骤，继续寻找第三路径。

4、如果A有次优进路，但是与B进路冲突，则看B是否有次优路径，如果B有次优进路，且相互不冲突，则系统自动调整进路计划。

按照此原则，直至找出A和B的所有可能的进路，判断他们是否冲突，如果冲突，则推迟B计划的执行，如果不冲突，则调整A和B的执行路径，从而达到提高效率的目的。在满足执行条件及时机要求时，系统即时将作业指令以控制命令方式下达到相应控制设备，控制现场作业，实现自动执行。

(3)作业执行结果的实时反馈

在作业指令下达后，跟踪作业指令的执行结果以及作业实绩，推动作业执行过程前进，并将跟踪结果上报到调度指挥层。

(4)应急情况下计划动态调整

现有方案中，当发生了大面积晚点、场段内股道故障等情况时，系统只能够转换为手动模式，由值班人员参与进来手动进行调整，降低了自动化执行的程度，同时在应急情况下，值班人员的操作容易出错，且一般在系统中无法留下痕迹，事故调查比较困难等。

为了解决这些问题，本方案根据现场实际情况动态调整作业计划，例如重新计算收发车时间和收车地点，使得系统在应急情况下仍然能够保持自动化运行，减少人为参与。

通过获取正线实迹运行图，当计划外的客车退出正线运营，进入到出入段线时，系统提示有非计划车回段，并同时自动计算出最优的存放地点用于计划执行。在系统运行时，系统会对所有可以接车的股道按照优先级别进行排序，当需要占用非计划股道时，则首先安排最优股道。同时充分考虑后续正常出入的列车回库的需求，将影响降到最低。

同样，在计划执行过程中，某一股道故障或者不具备接车条件时，系统自动计算推荐剩余股道之中的最优股道，同时考虑不影响其它收发车作业的正常进行。

本方案重点实现作业计划自动执行的两个方面，一是车辆段/停车场作业任务分解转换为作业指令，二是作业指令的动态调优问题；作业执行结果的实时反馈是根据联锁和ATS实时反馈的结果推动作业执行过程的前进。

图形化操控管理单元用于创建多场段的可视化操作平面，自动生成股道、道岔、信号机、列车位置信息；对作业计划进行模拟，或者根据模拟过程反向生成对应的作业计划；图形化操控管理单元的具体功能如下：

(1)综合显示：图形化的操作界面，涵盖车辆段或车场整体布局，在该模块上可实时显示股道、道岔、信号、进路、列车的使用或占用情况及相关参数；支持点击、拖拽、任务查看等功能(包含区段封锁等功能)；

(2)作业预演：根据现有调度计划，能自动进行作业预演，实现计划执行的程序模拟，并可人工干预预演进程，完成预演后的计划，可反向生成对应的调度计划；

(3)综合预警：对施工情况、作业条件限制等进行综合预警，对自动/人工计划进行校验，保证计划的实现；对影响作业的突发事件，能自动提供变更预案，在确认后能自动转入后续计划。

信息推送单元与移动客户端通信连接，用于获取用户注册信息并赋予不同用户相应的访问权限；根据访问权限将系统运行信息发送给已注册用户；如系统的运行信息、故障信息、报警信息，场内部局信息，调试计划，司机打卡情况等，并对不同用户开放不同的访问权限。移动平台保证自身的网络、数据安全，对系统关键信息进行加密管理，实现关键信息的加解密保存；系统数据完整，有效防止信息被非法修改。

运行状态监测单元用于实时监测场段内服务器、工作站、终端、网络通信设备的工作状态，并在出现异常时自动生成报警信息。

(1)信号系统监测：实现与ATS信号系统的连接状态、上行数据、下行数据状态的监控，实现异常的情况的自动报警。

(2)联锁系统监测：实现与联锁控制系统的连接状态、上行数据、下行数据状态的监控，准确反馈指令下发的对象情况，并实现异常的情况的自动报警。

(3)其他接口监测：实现包括工程生产管理系统、施工调度系统的网络、通讯、数据等状态的全监控，并实现异常情况的自动报警。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种城市轨道交通多场段进路管理系统，其特征在于，包括进路管理模块和进路控制模块；

所述进路管理模块用于按照最短走行原则和平行进路原则为各作业计划选择进路路径、进路触发位置及触发时机；该进路管理模块还用于实现列车在车辆段内的列车车组号的连续追踪，具备在车辆段转换轨处停车和不停车情况下的自动从自动列车监控系统获取列车识别号的功能；并且根据出入库计划自动设置进路触发位置，自动触发停车列检库至转换轨之间的列车进路和移库列车进路；

所述进路控制模块用于根据作业计划的进路路径、站场进路集合以及站场动态表示信息搜索出合法的进路集；根据控制设备管辖范围信息与作业区域划分信息将所述进路集分解为独立的作业指令；并根据作业顺序与相关约束条件对所述作业指令进行拓扑排序，生成指令序列；所述相关约束条件包括进路触发位置、触发时机、机车、技检进度、股道占用状态；将所述指令序列中的各作业指令转换为对应的进路指令并按序发送给相应控制设备，控制列车进路。

2.如权利要求1所述的城市轨道交通多场段进路管理系统，其特征在于，所述进路控制模块还用于以作业时间最短和/或平行进路为约束条件对指令序列中各作业指令的进路路径、触发时机进行动态调整。

3.如权利要求1所述的城市轨道交通多场段进路管理系统，其特征在于，还包括结果反馈模块；

所述结果反馈模块用于实时跟踪作业指令的执行结果，并将其上传给调度指挥层。

4.如权利要求1所述的城市轨道交通多场段进路管理系统，其特征在于，所述作业计划包括列车作业计划和调车作业计划；其中，列车作业计划包括终到、始发列车作业；调车作业计划包括解体、编组、取送、摘挂、整理、调机单机走行作业；

所述进路路径包括源股道、出发端、目标股道、进入端及经由线路。

5.一种城市轨道交通多场段综合管控系统，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的进路管理系统，还包括：调度计划管理单元、生产信息管理单元、场段运作控制模式切换单元、图形化操控管理单元、信息推送单元和运行状态监测单元；

所述调度计划管理单元用于获取或生成车辆检修计划、施工计划、收发车计划和调车计划，并对各计划的执行过程进行监控；

所述生产信息管理单元用于获取或生成生产计划，将所述生产计划推送给关联的作业人员，并实时监控各项生产计划的完成进度；

所述场段运作控制模式切换单元用于根据用户选择指令切换场段内作业计划的控制方式；

所述图形化操控管理单元用于创建多场段的可视化操作平面，自动生成股道、道岔、信号机、列车位置信息；对作业计划进行模拟，或者根据模拟过程反向生成对应的作业计划；

所述信息推送单元与移动客户端通信连接，用于获取用户注册信息并赋予不同用户相应的访问权限；根据所述访问权限将系统运行信息发送给已注册用户；

所述运行状态监测单元用于实时监测场段内服务器、工作站、终端、网络通信设备的工作状态，并在出现异常时自动生成报警信息。

6.如权利要求5所述的城市轨道交通多场段综合管控系统，其特征在于，所述调度计划管理单元包括车辆检修计划管理模块、施工信息管理模块、收发车计划管理模块、调车计划管理模块、现车管理模块及运行图管理模块；

所述车辆检修计划管理模块具有第一对外接口，通过所述第一对外接口获取车辆检修计划，或者根据外部输入的计划信息生成车辆检修计划，形成车辆检修计划列表；并根据所述车辆检修计划列表制定排班计划、生成检修工单并将所述检修工单派送给所述排班计划中指定的检修人员；

所述施工信息管理模块具有第二对外接口，通过所述第二对外接口获取施工计划，或者根据外部输入的计划信息生成施工计划，形成施工计划列表；并根据所述施工计划的施工进度实时更新对应施工计划的状态；

所述收发车计划管理模块具有第三对外接口，通过所述第三对外接口获取正线计划运行图并根据所述正线计划运行图编制不同时间段的收发车计划，或者根据外部输入的计划信息生成收发车计划，并通过内部接口将所述收发车计划回传到进路控制数据库；并用于根据外部输入的计划调整信息对已生成的收发车计划进行更改；并用于执行各收发车计划之间的冲突检查，当发生冲突时生成冲突提示或错误代码；

所述调车计划管理模块用于根据车辆检修计划、施工计划、收发车计划生成可执行的调车计划并将所述调车计划下发给对应的调车作业岗位；并实时采集各调车计划的执行进度，实现全过程监控；

所述现车管理模块用于根据收发车计划、调车计划的执行状态，结合联锁系统相关信息对场段内现车的位置、状态及属性进行动态更新并以图形方式实时展示；

所述运行图管理模块用于接收、存储、显示当天计划运行图和实际运行图，当实际运行图中的正线回库车与计划运行图中的车号不一致时发出预警信息。

7.如权利要求5所述的城市轨道交通多场段综合管控系统，其特征在于，所述生产信息管理单元包括生产计划管理模块、交接班管理模块；

所述生产计划管理模块用于获取生产计划，形成按时间排序的生产计划列表，并将所述生产计划推送给关联的作业人员；所述生产计划包括车辆检修计划、施工计划、收发车计划；并用于实时监控各项生产计划的完成进度，如在设定时间内未完成则生成报警信息；

所述交接班管理模块用于记录当值人员在当值期间的交接事项。

8.如权利要求5所述的城市轨道交通多场段综合管控系统，其特征在于，所述场段运作控制模式切换单元提供了人工控制模式、自控模式、集控模式和信息管理模式。

9.如权利要求6所述的城市轨道交通多场段综合管控系统，其特征在于，所述车辆检修计划中包括设备基础信息、检修修程及其度量参数、车辆运行公里数；

所述第一对外接口与工程生产管理系统通信连接；

所述第二对外接口与施工调度管理系统通信连接；

所述第三对外接口与自动列车监控系统通信连接；

所述收发车计划的内容包括表号、车号、出车位置、开车/收车时刻、联络线、出/入段线路、车辆状态、车号识别、前期/后续作业状态、延误、停泊位置。

10.如权利要求7所述的城市轨道交通多场段综合管控系统，其特征在于，所述生产计划列表包括计划编号、计划名称、计划内容、计划日期、计划类型、作业部门、作业负责人以及作业人员。

Images