铁路行车调度集中系统中的自动控制问题研究

摘要

铁路运输是国民经济的大动脉，除了完成日常的客货运输任务以外，还担负着落实国家宏观经济调控政策、保障社会稳定和国家安全的重要职责。随着国民经济的发展，铁路运能和运量之间的矛盾仍然日益突出。传统的铁路运输调度指挥模式已经无法满足国民经济高速发展的要求。在信息技术快速发展的今天，采用先进的科学技术，提高调度管理水平，实现铁路运输调度信息资源共享是实现铁路跨越式发展的重要措施，也是保证铁路运输安全畅通，充分挖掘现有运输潜力，实现我国铁路现代化建设的重要内容。
　　 调度集中系统(Centralized Traffic Control System，CTC)是综合了通信、信号、运输组织、现代控制、计算机、网络等多学科技术，实现调度中心(调度员)对某一区段内的信号设备进行集中控制，对列车运行直接指挥和管理的技术装备。分散自律调度集中系统是采用智能化分散自律设计原则，以列车运行调整计划控制为中心，兼顾列车与调车作业的高度自动化的调度指挥系统。
　　 本文总结我国铁路运输调度指挥的发展历程，分析传统调度集中不能很好的适应我国铁路实际的原因，总结出我国铁路发展调度集中的必要性，并以胶济线应用为实例，详细分析我国铁路运输组织模式及运输作业特点，总结繁忙干线铁路运输作业规律，研究调度集中自动控制的实现，并且分析调度集中系统的应用对传统运输组织模式所带来的巨大变革。论文的主要工作有：
　　 (1)总结了国内外调度集中发展的历史历程，分析了国外调度集中在我国运用过程中存在的问题及我国传统调度集中系统技术上存在的缺陷。提出了研制适合我国铁路实际需要的分散自律调度集中系统的必要性及迫切性。
　　 (2)分析了我国铁路运输调度指挥组织结构及运输调度指挥主要工作，重点说明了行车调度工作流程。提出了分散自律调度集中基本概念，及运输调度对调度集中系统的需求。
　　 (3)详细分析了调度集中系统列车进路远程自动控制基本原理，提出了列车进路控制模型及列车进路控制中相关《站细》纳入调度集中控制原则。
　　 (4)提出了分散自律调车控制模型，并分析了调车控制三种操作方式解决调车分散自律纳入调度集中控制的原理。
　　 (5)提出了调度集中系统结构，并说明了调度集中系统运用给铁路运输调度指挥模式及运输组织带来的变化。
　　 (6)通过胶济干线调度集中系统的实际具体应用说明调度集中系统结构、功能、运用情况。并由此说明了调度集中在铁路调度调度指挥的重要意义。
　　 (7)总结分析调度集中研究结论及下一步研究的工作。
　　 论文研究了调度集中技术的关键问题，也是本论文的创新点：
　　 (1)在繁忙干线实现列车进路的自动控制。调度集中采用“图”的观念来实现对远程信号的直接控制，这是调度指挥上的一项重要创新及突破，这样的创新定位于需求对象的岗位工作设计，确保调度员在他所关注的图的操作上实现了对远程列车进路的控制。
　　 (2)采用分散自律原理，实现调车进路的分散自动控制。分散自律调车纳入控制解决了调车作业离散性问题，将调度集中构建成了一个大的网络平台，无论操作者位置在何处，均实现了调车作业的集中纳入控制。
　　 (3)调度集中应用所带来的铁路运输组织的变化。调度集中系统的应用提出一系列技术创新和管理创新的理念，为铁路繁忙铁路干线实现调度指挥现代化创造了条件。调度集中不仅仅是调度指挥的手段及工具，同时其本身也是铁路运输全新的运营管理模式和运营管理组织。
　　 (4)调度集中采用车站自律机数据库，将车站《站细》中的行车作业数据纳入调度集中控制，保证了调度指挥操作的规范性及安全性。
　　 通过对以上四个调度集中系统的核心问题研究，解决了调度集中行车指挥的关键问题。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究发展及使用现状

1.2.1 国外CTC发展状况

1.2.2 国内CTC发展状况

1.2.3 国内外CTC研究综述分析

1.3 分散自律调度集中系统发展的必要性

1.3.1 我国传统调度集中存在的问题

1.3.2 国外调度集中适应性问题

1.3.3 分散自律调度集中系统的特点

1.4 论文研究的目标及关键问题

1.4.1 本文主要研究内容

1.4.2 关键问题及研究方法

1.5 本章小结

第2章 铁路运输组织及调度集中需求分析

2.1 铁路调度概况

2.1.1 铁路运输调度组织机构的设置

2.1.2 铁路局调度主要职责范围

2.1.3 车站调度主要职责范围

2.2 列车调度工作分析

2.2.1 列调工作任务

2.2.2 列调工作特点分析

2.2.3 铁路车站运输组织

2.3 铁路运输流程总结

2.4 调度集中运输需求

2.4.1 调度集中在调度中心的相关需求

2.4.2 调度集中在车站的相关需求

2.5 分散自律系统基本概念

2.5.1 分散自律系统的生物学背景

2.5.2 分散自律系统定义

2.6 分散自律调度集中解决的主要问题

2.6.1 分散自律调车方式

2.6.2 繁忙干线上分散自律调度集中系统面临的主要矛盾

2.6.3 解决繁忙干线分散调车纳入问题的模型

2.7 本章小结

第3章 调度集中列车进路自动控制

3.1 现有列车作业控制方式

3.2 列车运行图

3.3 列车进路调度集中控制模型

3.3.1 调度区段、区间模型

3.3.2 车站模型

3.3.3 车站列车到发模型

3.4 列车进路调度集中控制流程

3.5 调度集中列车作业

3.6 调度集中控制模式

3.7 调度集中列车控制条件

3.8 本章小结

第4章 分散自律调车作业控制

4.1 调车作业纳入分散自律调度集中系统

4.1.1 进路冲突的时间隔离

4.1.2 进路冲突检测模型

4.1.3 列车接发模型

4.1.4 调车进路冲突检测模型

4.1.5 基于进路冲突检测模型的进路自动办理及计划报警

4.1.6 进路冲突检测是计划调整的基础

4.2 分散自律调车操作方式

4.3 分散自律的三种调车操作方式

4.4 分散自律调车作业

4.5 分散自律调车作业控制的专家系统和自学习

4.5.1 专家系统与自学习理论

4.5.2 推论器的工作原理

4.5.3 规则的修正

4.6 本章小结

第5章 调度集中系统结构及运输作业变化

5.1 调度集中系统结构

5.1.1 调度集中调度中心系统

5.1.2 车站系统

5.2 调度集中运输作业的变化

5.2.1 调度中心作业的变化

5.2.2 车站作业的变化

5.3 调度集中安全性分析及实现

5.3.1 调度集中安全性需求分析

5.3.2 调度集中系统安全性设计要点

5.3.3 平台和网络安全性

5.4 本章小结

第6章 繁忙干线调度集中系统的应用

6.1 胶济线运输组织特点分析

6.1.1 胶济线调度中心运输组织结构

6.1.2 胶济线车站情况

6.2 胶济线调度集中系统的运输组织方案构建

6.2.1 调度区段设置方案

6.2.2 调度指挥运用的全新界定

6.2.3 调度集中控制下车站的全新界定

6.3 繁忙铁路干线调度集中系统构建

6.3.1 胶济线调度集中系统功能

6.3.2 与调度集中相结合系统

6.4 繁忙铁路干线调度集中系统应用研究结论

6.5 本章小结

第7章 结论和进一步的研究工作

7.1 论文研究结论及创新点

7.2 需要进一步研究的工作

7.3 本章小结

参考文献

致谢

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果