高速列车运行控制及运营调度系统概述

1.3　高速列车运行控制及运营调度系统概述

1.3.1　列车运行控制系统

列车运行控制系统（即列控系统）能够确保列车间不发生碰撞，并能够控制通过特殊区段列车的速度，在极大程度上能避免可预见性危险的发生。对于突发的危险以及不可预测的自然灾害的预警和防护，是通过安全监控调度系统的快速反应机制来实现的，而安全监控调度系统的安全输出也需要通过列控系统来实现。对于安全与防灾这一顶层指标，要求列控系统本身能安全可靠工作，能在突发危险时安全输出实时性，为实现对不可预见性危险的第一时间列车控制提供保障。为保证京沪高速铁路列控系统的可靠性，采用多种容错和避错技术，如形式化方法、仿真方法以及测试方法等，减少列控系统软件中的潜在错误，以提高系统软件运行的可靠性和实时性。自然灾害监控系统以及安全监控调度系统一旦发现并确认了突发性危险以及不可预测的自然灾害后，会直接将危险情况信息发送至列车运行控制系统，使得列车在最短的时间内进行制动，尽量避免列车进入或越过危险区域。因此，列控系统必须对突发危险信息迅速执行安全输出，第一时间实现对列车的控制。

列车运行控制系统是由大量的电子、电磁设备组成。在复杂的电磁环境中，列控系统易受到电磁干扰，尤其是来自高速列车的大功率供电以及用电设备所产生的强电磁场干扰，特别容易导致列控系统的通信失败、安全计算机出现故障等。

对高速铁路列控系统来说，电磁干扰一般来源于：①钢轨牵引回流；②高速列车牵引系统带来的重复尖脉冲；③接触网以及其他供电设备的工频磁场；④接触网网压波动产生的磁场变化；⑤空调等大功率用电设备；⑥各种车内用电以及无线发射设备；⑦铁路外界的干扰。

针对这些干扰源，列控系统采取下列防护措施：保证核心安全设备能够采取屏蔽和接地等干扰防护措施；对于最易受到干扰的GSM－R网络、应答器等无线通信设备，采用增加发射功率、引入校验码等技术，保证通信的可靠性和正确性；与牵引供电设备或大功率电器接近的设备和走线，应进行布局优化，制定适当的分隔距离以及采取相应的屏蔽、接地保护等措施。

1.3.2　运营调度系统

针对安全与防灾要求，运营调度系统中的安全监控调度子系统主要任务是对各类危及行车安全的原始信息及经过该系统初步处理后的信息，经确认及筛选后连同处理意见（控制标准）分送有关调度子系统。对可能发生的危及行车安全的自然灾害、人为灾害和设备故障做出预测，实时指挥调度列车群按图安全运行。当系统中出现未能避免的重大事故，或发生危及行车安全的严重灾害时，迅速组织相关部门和机构进行全面的救援减灾工作，降低因事故带来的损失，实时指挥调度列车群恢复运行。

1.综合一体化的高速铁路运输安全监控预警系统

根据现场安装的各种监测设备，监视危及行车安全的主要自然灾害（地震、风、雪、降水、洪水）、突发事故、侵入物、长大隧道以及固定设施（路堤滑移沉降和牵引供电）的状态，建立高速铁路运输安全综合监控信息库，集中存储监测数据和事故案例、线路地理信息、各专业的安全与维修管理数据、与运输安全相关的基础数据和规章数据等，形成高速铁路运输安全数据中心，形成对各种灾害的安全监控和预警系统，按不同的时间窗进行统计分析，提供相关报表和图像并通过综合调度中心下达行车、救援以及维修管理等命令。此系统主要分为三个功能模块。

（1）环境、气象监控模块。主要监视危及行车安全的自然灾害、气象灾害等，及时与行车调度系统取得联系，做好预防、救援以及维修工作。

（2）灾害、事故现场监视模块。在发生自然灾害及事故的情况下，通过安全监控系统可在综合调度中心的大屏幕及该系统的屏幕上显示现场图像。监视现场的变化，并结合相关信息，为灾害、事故的抢险、求援、抢修提供依据。

（3）安全预警管理模块。将各监测点及通过车站信息处理中心传上来的信息进行实时处理，分门别类并按有关阈值进行标定，然后分别传送给列车运行调度、电力调度和综合维修调度等子系统；对各种自然灾害信息按不同的时间窗进行统计分析，提供相关报表和图像；对常见的事故提出预警等级，与沿线地方气象台站及地震台站保持联系，获取其近期、远期预报信息，并上报上级管理部门，形成对灾害的初步安全预警功能。

2.事故条件下综合调度系统

由于高速列车运行速度快、有些路线较长，事故发生会对人身安全、高速列车的运行及整个高速路网的运输造成巨大影响。要最大程度地减少事故损失必须建立统一的行车事故灾难应急救援指挥系统，整合行车设备状态信息、地理信息、沿线视频信息，并结合行车事故灾害现场动态图像信息和救援预案，建立铁路运输安全综合信息库，在最短的时间内为抢险救援提供决策支持。这项工作主要体现在以下几方面。

（1）建立高效的信息获取与传输系统。京沪高速铁路安全保障系统可能涉及到文字、数字、音频、视频、图片等视听信息，信息种类繁多且量大。需要对相关信息进行分布式管理，降低高速列车群开行状态等安全相关信息的传送代价，提高系统的可靠性，保证应急救援时通信的畅通。最大可能地为列车安全监控及应急处置系统提供优质、高效、安全、稳定的数据服务。

（2）建立高密度、高速度列车运行状态下突发事件的应急救援指挥系统。高密度、高速度运营条件下，及时、快速的响应和正确的应急救援措施对减少事故的损失，控制不良事态的发展至关重要。需要对突发事件的相关因素进行特征建模和模糊知识表达，识别安全敏感关键因素，形成规范化、高适应度的推理规则，准确预测列车运行环境的发展和突发事件的演化过程，及时采取合理的应急预案，与各相关部门进行联动指挥，优化调配应急救援资源。根据各种安全要素的关联性、事故现场感知的实时性、现场监视的多维性分析，为安全防灾救援人员提供综合知识和完善的信息服务，降低突发事件对高速列车群运行的影响程度和波及范围，极大地提高对高速列车群开行的可控能力。

（3）高速列车行车恢复指挥系统。以高速铁路系统救援资源布局与配置为基础，建立典型突发事件下的救援恢复应对方案模拟仿真平台，搞好高速列车自行回送、重联回送及大功率机车牵引回送等的组织计划，为尽快恢复按图行车提供决策支持。

1.3.3　客运服务系统

对于旅客流量大、列车密度高的高速铁路，为了保证旅客出行的安全，避免突发危险、犯罪事件以及异常事件发生，在站台、候车厅以及周边等人员集中的场所建立视频监控系统，为旅客出行安全提供保证。京沪高速铁路的视频监控系统能够有效地降低犯罪事件发生率并起到对犯罪分子的震慑作用，为突发事件的实时处理以及救援创造条件。对于视频监控系统应重点搞好以下工作：提高视频监控系统的可靠性与实时性，保证视频的传输质量；避免外界对其造成的干扰，并严格禁止未授权的人员与其他终端对其使用、访问、篡改或者毁坏，并且具有防侵入等防护功能；改善灯光照明系统，定期清理监视仪，及时清除障碍物，保证自身能获得更好、更准确的信息。