编组站自动化系统.ppt

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1、编组站工作自动化,本课程主要内容编组站自动化系统概述编组站系统模型编组站信息系统设计编组站综合自动化系统的体系结构设计编组站综合自动化系统的通信接口设计调车作业信息处理编组站调度指挥决策支持系统,第一章 概 论第一节 编组站自动化系统的作用和构成,一、编组站自动化系统（YACS）的作用 编组站是铁路运输网络上的关键节点，是制造列车的工厂，铁路列车在编组站的停留时间占车辆周转时间的三分之一以上。编组站工作是由不同部门，多项工种联劳协作来完成的。各级指挥人员既要进行频繁的计划、组织与协调工作，又要及时、准确地发布指挥命令；既要进行浩繁的信息处理工作，又要考虑动态变化的环境影响和各种随机要素的干扰，

2、因此，系统的复杂性已经超过了人工能够掌握和控制的限度。,过去，由于设备、技术落后，运营管理沿袭传统的方式，作业效率低，加之“大动脉”长期处于超负荷状态，站内作业全靠手工来完成，对浩繁的信息处理，瞬间的动态变化和各种随机因素的调整，全靠人脑掌握和控制，致使编组站工作人员过分地消耗脑力和体力，造成编组站工作经常处于被动地位。随着改革开发和经济的迅速发展，铁路运量日益增大，编组站的作业量也相应地逐年递增，仅从设备和旧的作业方式上挖潜，已不能适应国民经济发展的需要，而必须采用现代信息技术、计算机设备、运用新的运输组织和运营管理方式来提高作业效率和编组站的综合运输能力，广泛地采用货车管理信息系统及编组站

3、自动化系统，是彻底摆脱编组站工作被动局面的根本出路之一。,90年代以来，随着系统科学的发展，计算机技术和现代通讯技术的日益完善以及现代化管理的客观需要，信息系统已成为国民经济重要而且不可缺少的组成部分。作为一种能创造价值的企业资源，信息已成为影响生产力、竞争力和社会经济的重要因素。铁路交通运输生产能力，安全和效率在很大程度上取决于信息的获取、处理和利用。铁路运输系统具有广域性、分散性、连续性和管理的集中性、实时性等特点。只有依靠信息的正确、完整、及时，才能保证这个铁路运输系统的协调、高效和安全。现代信息技术突飞猛进地发展，冲击着世界各个角落，各行各业越来越重视信息技术的应用，我国铁路运输企业正

4、在发生着一场以全路运输管理计算机化为主要特征的深刻变革。,实现不同程度，不同规模的编组站作业自动化是扩大铁路运输能力的重要途径之一。它可以加快推峰速度，提高驼峰溜放车辆的安全连挂率，减少调机下峰整理次数，以显著提高编组站解体能力。加强作业计划的及时性和准确性，以全面地提高作业效率，加快货车周转，减少作业和人身事故，以保证安全。还可以改善劳动条件，减轻劳动强度，以实现文明生产。,二、我国编组站现状:全路现有编组站46个，从实现作业自动化程度来看可以分为三类：1、已采用编组站信息处理系统（YIS）以及过程控制系统（PCS）的编组站；2、采用计算机辅助管理或控制部分作业的编组站；3、完全采用手工方式

5、完成全部作业的编组站。,编组站信息系统的发展经历了以下三个阶段：1、传统手工阶段 编组站运输生产过程和运营管理工作全部或主要用手工操作来完成。2、初步现代化阶段 编组站的运输生产过程和运营管理工作基本使用计算机来辅助，初步现代化编组站应具有编组站管理信息系统（YIS）和过程控制系 统（PCS）。3、现代化阶段编组站运输生产过程和运营管理工作主要使用计算机辅助完成，使编组站的行车工作、调车工作、计划指挥及统计分析等综合地实现自动控制和实时处理，以代替人们在日常工作中的繁重体力劳动和繁琐脑力劳动。现代化编组站应具有编组站管理信息系统（YIS），过程控制系统（PCS）,调度监督系统（CTC），车辆跟

6、踪系统(RCT)，车号自动识别系统等。,三、编组站自动化系统的构成,（一）编组站自动化系统的工作过程 整个编组站自动化系统的工作过程是：列车到达前由计算机网络将到达列车确报送入信息处理系统。信息处理计算机将确报翻译。划号打印成编组顺序表送给调度指挥人员，并预先编制列车解体作业钩计划；列车到达时，过程控制系统，根据列车到达计划和控制表，自动排列列车到达进路；列车到达后，向系统报告到达时刻，然后核对到达车辆是否与确报一致，并根据核对结果修改系统存储的确报信息。根据实际的到达列车信息修改预先编制的解体作业钩计划，并将钩计划送入过程控制系统；,过程控制系统安构计划控制驼峰进行解体作业（包括调车进路和溜

7、放进路的自动控制，无线遥控推峰，溜放车组的间隔控制及车辆与股道车辆的连挂控制），并将解体作业结束信息返回给信息处理系统；信息处理系统根据控制系统返回的信息移动存储器中的货车信息实现站内货车追踪管理；根据调车股道车辆集结情况编制编组作业钩计划，将该计划送入过程控制系统；过程控制系统按计划排列编组作业进路，完成列车编组工作并将信息返回给信息处理系统；信息处理系统按实际执行的编组作业钩计划移动存储器中的车辆信息并编制出发列车编组顺序表；过程控制系统按发车计划排列发车进路，新编列车按运行图规定时刻出发；向信息处理系统输入列车出发时刻，自动向前方编组站发出确报信息；将出发列车信息从实时存储信息中移入批处

8、理存区；系统将根据积累的资料编制车站货车统计表报。,（二）过程控制系统 从图111中可以看出，编组站作业过程控制包括进 路自动控制和驼峰溜放作业自动控制两部分。1、进路自动控制 进路自动控制是指除驼峰溜放进路以外的列车到发、调 车作业和机车出入库的进路自动控制，包括：（1）列车到达进路自动控制 根据班计划规定的到达列车计划和存储的列车进路 表，以及由前方站发来的要求案例列车到达进路的信 息，由计算机控制站内电气集中设备，自动排列列车 到达进路，并开放到达信号。（2）列车出发进路自动控制 根据班计划规定的出发列车计划，当列车编组作业结 束后，由出发场值班员操作发车进路开关，启动计算 机按出发进路

9、存储表指示的信息，控制站内电气集中 设备，自动排列列车出发进路，并开放出站信号机。,（3）调车进路自动控制 调车进路自动控制包括站内除驼峰溜放进路外的调车作业进路自动控制，计算机根据信息处理系统送入的调车作业钩计划和存储的调车进路表，在调车人员送入要求准备调车进路的信息后，控制站内电气集中设备，自动排列每钩作业的调车进路。（4）机车走行进路自动控制 机车走行进路自动控制包括推峰机车、驼峰尾部调车机车和机车出入库等作业的进路自动控制，由现场人员操纵进路排列开关，请求排列机车走行进路，计算机根据请求信息和存储的机车走行进路表，控制站内电气集中设备，自动排列机车走行进路。,2、驼峰溜放作业自动控制

10、驼峰溜放作业自动控制是编组站自动化系统中过程控制的核心部分，包括推峰机车速度的自动控制，溜放钩车的速度自动控制和溜放进路的自动排列（1）推峰机车速度自动控制 控制系统电子计算机根据信息处理系统送入的列车解体作业钩计划，按每钩车的长度、重量、溜放股道中前钩车的位置，计算确定该车的推送速度，通过无线电遥控装置，自动控制驼峰机车的启、停及每钩车的推进速度，以提高解体作业效率。,（2）溜放钩车的速度控制 溜放钩车的速度控制是驼峰溜放作业自动控制的核心所在，其目的是保证钩车间必要的间隔和保证溜放车组以允许的速度与股道内停留的车辆安全连挂。计算机根据钩计划钩车的参数，在溜放过程中实时测重、测长、测阻、测风

11、力、测速度，计算确定各个位置的减速器和其他调车工具的出口速度并进行自动控制，以保证钩车间必要的作业间隔和与股道内车辆的安全连挂。（3）钩车溜放进路的自动控制 在驼峰溜放作业过程中，计算机根据解体作业钩计划和存储的进路表，利用两个车的间隔时间控制驼峰自动集中设备，自动排列溜放进路。,（三）信息处理系统 信息处理系统是编组站综合自动化的核心与灵魂，是编组站所有作业的依据和控制者。编组站的技术作业是非常繁杂的过程，实际上编组站是一个动态变化、影响因素很多的随机服务系统，这个系统可分为到达作业子系统、解体作业子系统、编组作业子系统、出发作业子系统和发车子系统。如图112所示。,在这个随机服务系统中，每

12、个子系统有自己的输入流和服务机构，各自的服务机构遵循一定的排队规则，每个子系统间有着特定的相互关系。如图113所示。图113 各子系统输入流、服务机构及排队规则图,这个排队系统是一个等待的服务系统，在5个子系统中所发生的排队等待是串行的和不可逾越的。因此要提高编组站的整体效率，必须配套地减少各个子系统的等待服务时间，任何一个环节的延误都可能吞掉其它环节产生的效益。这个排队系统还是一个随机性较大的服务系统，产生随机的因素很多，如每日到达列车的数量、到达时刻、车辆的组成都不尽相同，都有随机性，因而车辆的集结、列车的编组出发都带有随机性，加之气候条件、人为因素的影响，使整个编组站的技术作业钩车一个随

13、机服务系统，也就是说车站的组织、指挥工作必须适应随机变化的要求。所以，最大限度地减少各个子系统的等待服务时间和最大限度地灵活适应随机变化的要求，就成为设计编组站信息处理系统的总的目标。,为了实现这个总目标，我们进一步分析编组站货车作业的信息流程。编组站办理的货车作业大体上可分为无调中转和有调中转车。无调中转车：随无改编中转列车或部分改变中转列车到达，在该站进行到发技术作业后，又随原列车继续运行的货车。有调中转车：随到达解体列车到达或随部分改变中转列车到达，在该站经过到达作业、解体作业、同去向的车辆集结，再经过编组作业组成新的列车，经出发作业进入路网运行。编组站信息处理流程见图114。,编组站信

14、息处理系统的构成包括硬件、系统软件、应用软件及联机系统。1、硬件系统 硬件系统包括主机系统、终端系统、打印机系统、联机 微机系统。（1）主机系统：包括工作主机、备用主机，双机管理部件 以保证连续不断的工作。（2）终端系统：主要是用户终端，分布于全站各作业点，可以达几十台。（3）打印系统：主要是分布于各调车作业点的钩计划专用 打印机以及计划图表打印机。（4）联机微机系统：用于扩充系统的功能，某些作业可在 微机上完成。,2、系统软件 编组站信息处理系统的系统软件建立在一般的操作系统基础上，但由于一般操作系统是一个公用软件系统，系统开销较大，为了减少系统开销，适应实时系统的要求，对原操作系统做适当改

15、造，加强存储管理、文件管理、程序管理和设备管理。系统软件结构如图115所示。,3、应用软件系统 应用软件系统构成如图116所示，主要内容包括以下几方面。（1）确报信息处理子系统：包括确报的接入、校验、规范化、划号、翻译、打印等功能。（2）调车作业计划编制子系统：包括解体作业钩计划、编组作业钩计 划、取送车作业钩计划及摘挂列车作业钩计划的编制。（3）现车管理子系统：包括站内车辆追踪管理和对车辆各种方式的查 询。（4）出发作业处理子系统：出发列车信息的形成及列车编组顺序表的 编制。（5）统计分析子系统：按小时、按车场、按作业过程进行统计，积累 有关资料进行统计表报的编制和作业分析。（6）站调辅助决

16、策子系统：包括车流推算、日班计划和阶段计划的编 制。,4、联机系统 联机系统主要包括与过程与过程控制系统（Process Control System,简称PCS）通信软件，与全路运输管理信息系统通过数据传输网络的通信软件。以上各项内容在以后的各章中予以详述。,第二节 中国编组站自动化系统的特点及分阶段实现,编组站自动化系统在国外铁路经过了30年的发展，其技术日臻完善，从50年代开始陆续实现驼峰溜放进路和速度控制的单项自动化，1964年美国在盖脱威编组站建成世界上第一个较完整的编组站自动化系统，此后又陆续建成阿根帝恩、西科罗特等编组站。与此同时，德国、法国、加拿大、前苏联等国都花费了很大的人力

17、、物力致力于编组站自动化系统的建设，取得了良好的效果。日本在编组站自动化系统的建设方面起步较晚但发展很快，首先于1968年建成郡山自动化编组站，以后又陆续建成高崎等自动化编组站，其中历时5年于1976年完成的武藏野编组站的自动化程度，处于当时世界领先地位。特别值得一提的是，日本铁路曾进行了编组站标准自动化系统的研究，这对减少重复研制，提高设计质量具有重要的意义。,中国铁路编组站自动化系统的研究工作始于70年代，目前已有十几个编组站实现了不同程度的自动化，大多水平较低，制式多样，其中1988年完成的郑州北编组站自动化系统是国内第一个建立起来的过程控制系统与信息处理系统联机工作的较完善的编组站自动

18、化系统。中国铁路编组站自动化工作与世界各国比较起来有自己的特点，有三多三少，即编组站数量多，改编车流多，车站布置式样多，现代化的设备少，技术人员少，国家投资少。,编组站的数量多。目前路网性编组站有46个，地方性编组站有86个，这就决定了编组站自动化的任务非常艰巨，进行标准研究具有非常重要的意义，众多的编组站处在路网的关键地点，控制着全路车流的咽喉，也就决定了编组站自动化系统对建立全路运输管理信息起着关键性的作用。编组站改编车流多。我过大型编组站日出入车流达2万多辆，改编车流占70以上，国外的大型编组站出入车流一般为数千辆。而且由于我国的运输组织工作的特点，为了适应大车流的需要，采取了一系列的技

19、术组织措施，使作业的组织指挥和作业控制比国外复杂得多，特别是信息处理系统变得非常复杂，要求功能非常强，才能满足生产的需要。车站布置式样多。目前只有少数大型编组站的平面布置采用双向纵列式，还有许多编组站为单向纵列式或横列式，或介于两者之间。总之式样很多，还处于发展阶段，这给编组站自动化系统的推广带来了很多困难。现代化的设备少，技术人员少，国家投资少。许多编组站调度人员仍然靠的是一支笔、一块橡皮、一张表，主要靠拼人力来提高效率，自动化的基础很差，站场改造任务很重，要想一步到位实现综合自动化非常困难，资金与技术力量都不可能。,由于以上特点，就决定了要实现我国铁路编组站自动化必须分阶段实施，大体上分为

20、三个阶段。一、建立编组站信息处理系统 第一阶段主要是实现以现车管理，钩计划编制为核心的实时信息处理系统。编组站信息处理系统（Management Information System,简称MIS）主要功能包括信息从收集与上报、确报处理、钩计划的编制、现车管理及统计分析五部分，其中信息的收集与上报部分主要是为铁路运输管理信息系统服务，必须满足运输管理信息系统对基层站段的信息要求。,首先建立信息处理系统的原因有以下几点：1、信息处理系统受站场设备的配置影响较小，在许多编组 站尚未完全定型。需要进一步改造的条件下，建立过程 控制系统是非常困难的，建立信息处理系统则完全可 能，待站场改造后对信息处理系

21、统的修改比较容易。2、信息处理系统资金投入较少，全面推广在资金投入上完 全可能。3、信息处理系统在软件标准化的前提下，在技术上有可能 在较短时间内在全国编组站全面推广。4、信息处理系统建设周期短，对运输生产组织指挥能发挥 重大作用，特别是编组站信息处理系统是全路运输管理 信息系统的基础，为了尽快建成全路运输管理信息系 统，首先要尽快在编组站建立信息处理系统。这个阶段称之为单项自动化阶段。,二、建立信息处理系统与过程控制系统的联机处理系统 单项自动化的效益是很有限的，要发挥自动化系统的整体效益，必须建立信息处理与过程控制系统的联机处理。许多人重视过程控制，轻视信息处理从观念是完全错误的。过程控制

22、固然重要，特别是驼峰自动化，对提高编组解体能力非常重要，但毕竟是编组站的局部环节，而且所需要的解体钩计划和编组顺序表的信息如果靠人工编制和输入，由于工作量很大，不但容易出错，而且很难保证及时，影响过程控制系统的发挥。但如果只有信息处理系统，同样也只能发挥有限的作用。固然信息处理系统是对编组站作业进行全面管理，但调车计划的执行完全靠人工完成，同样不能充分发挥信息处理系统的作用。所以，只有实现了信息处理系统与过程控制系统的联机处理，才能称之为形成了编组站自动化系统。这个阶段称之为联机处理阶段。,三、智能处理阶段 在信息处理系统中很重要的部分是计划管理与调度指挥，包括日班计划、阶段计划、调车作业计划

23、的编制，以及调车场、到发场股道的使用方案等。这一部分是提高编组站作业效率的关键所在，也是最能体现中国特色的部分。如何应用计算机解决车站的计划管理和调度指挥问题是国内外尚未完全解决的问题，即使应用较多的钩计划编制软件，也大多停留在解体作业构计划的编制，而且基本上是模拟人工作业的方法，峰尾编组作业钩计划的编制，国内外尚未解决完全由计算机编制的算法。要解决这些问题，只能借助于人工智能和决策科学，将计划管理与调度指挥作为决策问题来研究，应用决策的理论和方法在各种可能的复杂条件下，找出最佳决策方案，将几代人积累的非常有效的调度指挥经验，加以总结提高，做为专家的知识纳入系统，形成编组站计划管理和调度指挥的智能决策支持系统。,