高速铁路运营调度系统教材课件.ppt

1、路漫漫其悠远路漫漫其悠远高速铁路运营调度系统教材1.概述 高速铁路运输组织的目的是在满足旅客需求的基础上提高铁路固定设备、活动设备和人力资源的使用效率，并保持良好的运输秩序和运营效果。运输组织的一般流程如下图：列车开行方案 1.通过客流调查，正确分析预测旅客运输市场需求；2.综合考虑线路、车站、信号、动车组等技术设备条件，计算、确定列车运行的各种参数；3.根据运输系统自身的实际情况和市场需求情况确定经营方针、经营策略 基于上述结果具体编制旅客的输送框架计划，即为列车开行方案。列车开行方案 1.综合运输计划：列车运行图、动车组运用计划、乘务员运用计划。2.高速铁路列车运行质量主要由综合运输计划决

2、定 2.高速铁路运输计划 2.1列车开行方案 列车开行方案是编制列车列车开行方案是编制列车运行图的基础运行图的基础,开行方案的优开行方案的优劣直接影响客运服务质量和铁劣直接影响客运服务质量和铁路经营效益。目前路经营效益。目前,我国旅客我国旅客列车开行方案的编制基本沿用列车开行方案的编制基本沿用既有线凭人工经验的方法既有线凭人工经验的方法,适适应我国高速铁路特点的旅客列应我国高速铁路特点的旅客列车开行方案优化理论亟待提高车开行方案优化理论亟待提高。新列车运行图开行方案 京沪高铁开行动车组列车京沪高铁开行动车组列车50对对 其中时速其中时速300公里直通高速动车组列车公里直通高速动车组列车35对，

3、分对，分别为：北京南至上海虹桥别为：北京南至上海虹桥23对、北京南至南京南对、北京南至南京南1对、对、天津西至上海虹桥天津西至上海虹桥2对、北京南至杭州对、北京南至杭州4对、天津西至杭对、天津西至杭州州1对、济南西至杭州对、济南西至杭州1对、上海虹桥至青岛对、上海虹桥至青岛3对。对。时速时速250公里动车组列车公里动车组列车15对，分别为：北京南对，分别为：北京南至上海虹桥至上海虹桥3对、天津西至上海虹桥对、天津西至上海虹桥1对、北京南至徐州对、北京南至徐州东东1对、济南西至上海虹桥对、济南西至上海虹桥1对、北京南至南京南对、北京南至南京南1对、对、北京南至福州北京南至福州1对、郑州至上海虹桥

4、对、郑州至上海虹桥3对、郑州至济南对、郑州至济南1对、徐州东至温州南对、徐州东至温州南0.5对、苍南至徐州东对、苍南至徐州东0.5对、温州对、温州南至合肥南至合肥0.5对、合肥至江山对、合肥至江山0.5对、江山至南京南对、江山至南京南0.5对、对、南京南至金华西南京南至金华西0.5对。对。沪宁高铁开行动车组列车103对其中时速300公里高速动车组列车75对，分别为：南京（南）至上海高速动车组列车37对，南京（南）至上海虹桥高速动车组列车25对，常州至上海高速动车组列车2对，无锡至上海高速动车组列车5对，苏州至上海高速动车组列车6对。时速300公里跨线高速动车组列车5对。时速250公里动车组列车

5、23对。沪杭高铁开行动车组列车83对其中本线时速300公里高速动车组列车33对，为上海虹桥至杭州开行高速动车组列车，车次范围G7301至G7330、G7401至G7436次。跨线高速动车组列车15对，包括上海至杭州开行跨线高速动车组列车4对，车次范围G7361至G7368次。南京至杭州跨线高速动车组列车5对，车次范围G7381至G7390次。时速200公里动车组列车35对。（据东方早报）2.2列车运行图 列车运行图，表示列车在铁路各区间运行时刻及在各车站停车和通过时列车运行图，表示列车在铁路各区间运行时刻及在各车站停车和通过时刻的线条图。列车运行图规定了列车占用区间的次序，列车在每一车站出发、

6、刻的线条图。列车运行图规定了列车占用区间的次序，列车在每一车站出发、到达或通过的时刻，在区间的运行时分，在车站的停站时分以及列车的重量到达或通过的时刻，在区间的运行时分，在车站的停站时分以及列车的重量和长度等。运行图还规定了线路、站场、机车、车辆等设备的运用，以及与和长度等。运行图还规定了线路、站场、机车、车辆等设备的运用，以及与行车有关各部门的工作。因此，列车运行图是铁路运输工作的综合计划和行行车有关各部门的工作。因此，列车运行图是铁路运输工作的综合计划和行车组织的基础，是协调铁路各部门和单位按一定程序进行活动的工具。车组织的基础，是协调铁路各部门和单位按一定程序进行活动的工具。列车运行图是

7、运用坐标原理描述列车运行时间、空间关系，表示列车在列车运行图是运用坐标原理描述列车运行时间、空间关系，表示列车在铁铁路路各各区间区间运行时间及在各车站停车和通过时间的线条图。横坐标表示时间，运行时间及在各车站停车和通过时间的线条图。横坐标表示时间，纵坐标表示各分界点（车站），如甲、乙、丙、丁。斜线表示列车，斜线上纵坐标表示各分界点（车站），如甲、乙、丙、丁。斜线表示列车，斜线上的数字表示车次。列车运行图按时间坐标，根据不同用途，可分为的数字表示车次。列车运行图按时间坐标，根据不同用途，可分为2分格运行分格运行图（即垂直线每格表示图（即垂直线每格表示2分钟）、分钟）、10分格运行图、小时格运行图

8、。按列车运行分格运行图、小时格运行图。按列车运行图的特点可分为平行运行图和非平行运行图，以及单线运行图、双线运行图、图的特点可分为平行运行图和非平行运行图，以及单线运行图、双线运行图、单双线运行图，成对运行图和不成对运行图，连发运行图和追踪运行图。单双线运行图，成对运行图和不成对运行图，连发运行图和追踪运行图。使用范围使用范围 （1）铁路铁路内部使用的列车运行图。它是内部使用的列车运行图。它是铁铁路路组织运输生产的依据，是实现组织运输生产的依据，是实现“按图行车按图行车”的技的技术组织措施，是确保铁路运输产品质量的基础。术组织措施，是确保铁路运输产品质量的基础。在我国，通常以图形的列车运行图形

9、式提供使用。在我国，通常以图形的列车运行图形式提供使用。（2）社会使用的列车运行图。它对）社会使用的列车运行图。它对铁路铁路来说是铁来说是铁路运输产品的供销计划，而对社会用户来说，则路运输产品的供销计划，而对社会用户来说，则是旅客安排旅行计划、货主安排货物销售计划的是旅客安排旅行计划、货主安排货物销售计划的依据。目前在我国，有旅客列车时刻表和依据。目前在我国，有旅客列车时刻表和“五定五定”班列时刻表两种列车运行图供社会使用。旅客列班列时刻表两种列车运行图供社会使用。旅客列车时刻表和班列时刻表都应在新运行图实行之前车时刻表和班列时刻表都应在新运行图实行之前向社会公布。向社会公布。区间正线数区间正

10、线数（1）单线运行图。在单线区段，上下行方向列）单线运行图。在单线区段，上下行方向列车都在同一正线上运行，因此，两个方向列车必车都在同一正线上运行，因此，两个方向列车必须在车站上进行交会。须在车站上进行交会。（2）双线运行图。在双线区段，上下行方向列）双线运行图。在双线区段，上下行方向列车在各自的正线上运行，因此，上下行方向列车车在各自的正线上运行，因此，上下行方向列车的运行互不干扰，可以在的运行互不干扰，可以在区间区间内或车站上交会。内或车站上交会。但列车的越行必须在车站上进行。但列车的越行必须在车站上进行。（3）单双线运行图。在有部分双线的区段，单）单双线运行图。在有部分双线的区段，单线线

11、区间区间和双线区间各按单线运行图和双线运行图和双线区间各按单线运行图和双线运行图的特点铺画运行线。的特点铺画运行线。列车运行速度列车运行速度（1）平行运行图。在同一）平行运行图。在同一区间区间内，同一方向列车的内，同一方向列车的运行速度相同，且列车在运行速度相同，且列车在区间区间两端站的到、发或通过两端站的到、发或通过的运行方式也相同，因而列车运行线相互平行。的运行方式也相同，因而列车运行线相互平行。（2）非平行运行图。在运行图上铺有各种不同速度）非平行运行图。在运行图上铺有各种不同速度的列车，且列车在区间两端站的到、发或通过的运行的列车，且列车在区间两端站的到、发或通过的运行方式不同，因而列

12、车运行线不相平行。方式不同，因而列车运行线不相平行。上下行方向列车数上下行方向列车数（1）成对运行图。这是上下行方向列车数相等的列）成对运行图。这是上下行方向列车数相等的列车运行图。车运行图。（2）不成对运行图。这是上下行方向列车数不相等）不成对运行图。这是上下行方向列车数不相等的列车运行图的列车运行图 同方向列车运行方式（1）连发运行图。在这种运行图上，同方向列车的运行以站间区间为间隔。单线区段采取这种运行图时，在连发的一组列车之间不能铺画对向列车。（2）追踪运行图。在这种运行图上，同方向列车的运行以闭塞分区为间隔，在装有自动闭塞的单线或双线区段上采用。上述分类都是针对列车运行图的某一特点而

13、加以区别的。实际上，每张运行图都有多方面的特点，例如某一区段的列车运行图，它既是双线的、非平行的，又是追踪的。2.3 动车组运用计划 铁路动车组运用计划是铁路旅客运输最基本的铁路动车组运用计划是铁路旅客运输最基本的运输计划之一，对运用计划自动编制算法，不少运输计划之一，对运用计划自动编制算法，不少专家、学者在进行不断深入研究以高速铁路为背专家、学者在进行不断深入研究以高速铁路为背景对我国高速铁路动车组的使用问题进行了研究，景对我国高速铁路动车组的使用问题进行了研究，认为动车组不固定区段使用是动车组最佳的使用认为动车组不固定区段使用是动车组最佳的使用方式，并对动车组的运用与检修等一些问题进行方式

14、，并对动车组的运用与检修等一些问题进行了模拟分析。作者在日本铁道综合研究所进行博了模拟分析。作者在日本铁道综合研究所进行博士后研究期间，对动车组运用问题进行了更为深士后研究期间，对动车组运用问题进行了更为深入的研究，对不同种类的动车组运用问题，开发入的研究，对不同种类的动车组运用问题，开发了运用计划的自动编制算法，这些工作将对铁路了运用计划的自动编制算法，这些工作将对铁路今后动车组的运用有一今后动车组的运用有一 定的参考价值。本文介绍动车组运用计划的含义、定的参考价值。本文介绍动车组运用计划的含义、种类、条件及评价标准和假日运用计划自动编制种类、条件及评价标准和假日运用计划自动编制的一个算法。

15、的一个算法。下面用简单的例子说明动车组运用计划及运用规则。设定图1为需要完成的列车运行图，日常检修和定期检修只能在车站（或离车站最近的车辆基地）进行，编制出的动车组运用计划，如图所示。2.4 乘务员运用计划 乘务员包括动力乘务员（司机）和列车乘乘务员包括动力乘务员（司机）和列车乘务员（列车员）。务员（列车员）。国外铁路主要采用轮乘制，尤其是以动车国外铁路主要采用轮乘制，尤其是以动车组方式运行的高速列车。组方式运行的高速列车。乘务运用计划是动力车乘务员（组）的综乘务运用计划是动力车乘务员（组）的综合乘务计划，确保列车开行计划的实现。合乘务计划，确保列车开行计划的实现。乘务计划主要分为乘务日计划和

16、月度计划。乘务计划主要分为乘务日计划和月度计划。3.世界各国高速铁路的调度系统 高速铁路调度指挥涉及运输组织、机车车辆、通信信号、供电、安全监控、救援旅客服务等多学科，直接影响高速铁路调度指挥模式选择的原因主要是高速铁路的运营模式。国外高速铁路调度指挥模式基本划分为三种类型：一类是以日本为代表，通过构建各专业综合调度系统以适应高速客运专线的特点和需求；第二类为德国模式，其调度系统是以地区为中心建立调度控制中心，而不是以高速线为中心；第三类是以法国和西班牙为代表，线路为目标建立控制中心，基本沿袭既有铁路的传统模式 日本新干线运输组织特点 日本新干线不仅在技术装备上达到了很高的水平，其运输组织也达

17、到了世界一流水平。日本全国的旅客列车时刻表是一个月发布一次，除了大的运行图调整以外，每个月发布的旅客列车时刻表并没有太大的变化。我国的旅客列车时刻表基本上是以年为周期来发布的。这种以月度为单位发布旅客列车时刻表的方式也突破了我们的惯常思维，也就是旅客列车不能随便更改开行时间的思维。实际上，在客运专线上全部运行客车，有一部分旅客列车就和既有线上运行的货车一样，是可以随着客流或者线路的情况而随时变化的，重要的是要做到让旅客了解列车时刻表的变动，要做到以人为本，变化的列车在时刻表中可以单独表示或者以红色、添加星号等显著的方式来表示。目前，新干线列车已实现了高峰期4分钟追踪连发，而且高峰期可持续两个小

18、时以上。日本新干线运输组织主要有以下几个日本新干线运输组织主要有以下几个特特点：点：(1)一是新干线列车采取分段运输的模式，一般不跨线运行；(2)采用规格化运行的运输组织方式；(3)列车编组自由、灵活又相对固定；(4)车站站场规模小但利用率高，列车立折时间短；(5)预留备用线、主要以顺延晚点方式解决列车晚点问题，大力压缩晚点时间，实现高正点率。6)白天运行，夜间维修，互不干扰。3.2日本高速铁路运营调度系统日本高速铁路运营调度系统日本新干线调度系统的构建适应高速铁路运行的特点，充分考虑了高速日本新干线调度系统的构建适应高速铁路运行的特点，充分考虑了高速行车所伴随的高风险性及行车安全对调度系统的

19、依赖性，突出了安全的行车所伴随的高风险性及行车安全对调度系统的依赖性，突出了安全的重要地位；充分考虑了高速旅客有效重要地位；充分考虑了高速旅客有效利用时间的强烈愿望，把正点作为工作核心。构建了集各专业功能为一利用时间的强烈愿望，把正点作为工作核心。构建了集各专业功能为一体的综合调度系统。体的综合调度系统。该系统以运输计划为龙头，该系统以运输计划为龙头，综合了与行车有关的各方面的内容，使整个调度指挥系统全面协调地工综合了与行车有关的各方面的内容，使整个调度指挥系统全面协调地工作。日本高速铁路采用标准轨，与既有线（窄轨）形成两个独立系统，作。日本高速铁路采用标准轨，与既有线（窄轨）形成两个独立系统

20、，故其高速铁路故其高速铁路调度指挥基本上是采用独立的系统。调度指挥基本上是采用独立的系统。日本新干线调度指挥系统的构建适应高速铁路运行的特点：日本新干线调度指挥系统的构建适应高速铁路运行的特点：充分考虑了高速行车所伴随的高风险性及行车安全对调度系统的依赖性，充分考虑了高速行车所伴随的高风险性及行车安全对调度系统的依赖性，突出了安全的重要地位；日本新干线按线（东海道山阳）和区域（东日突出了安全的重要地位；日本新干线按线（东海道山阳）和区域（东日本公司）分别设置单独的调度指挥系统，无国家级统一调度指挥中心；本公司）分别设置单独的调度指挥系统，无国家级统一调度指挥中心；东海道山阳新干线与既有线完全独

21、立，东海道山阳新干线与既有线完全独立，调度系统完全独立，并设立了备用中心；东日本公司的部分高速列车下调度系统完全独立，并设立了备用中心；东日本公司的部分高速列车下既有线运行既有线运行（既有线改造，在既有线上列车运行速度较低）与既有线调度指挥系统（既有线改造，在既有线上列车运行速度较低）与既有线调度指挥系统间相互协调；基于对可靠性、实时性、安全性等不同要求，各子系统采间相互协调；基于对可靠性、实时性、安全性等不同要求，各子系统采用不同网络通道相连接。用不同网络通道相连接。日本高速铁路运行图3.3法国高速铁路运营调度系统法国高速铁路运营调度系统3.4德国高速铁路运营调度系统德国高速铁路运营调度系统

22、4.我国高速铁路运营调度系统设计我国高速铁路运营调度系统设计客运调度系统组成可分为：客运调度系统组成可分为：1 1供电调度子系统供电调度子系统供电调度子系统实时监视牵引供电系统运行状态、设备带电状态，监视牵供电调度子系统实时监视牵引供电系统运行状态、设备带电状态，监视牵引供电设备技术状态，对故障信息分类归档，并与列车调度、运输计划、引供电设备技术状态，对故障信息分类归档，并与列车调度、运输计划、综合维修等子系统相互配合，保证正常供电及维修断电，实现列车安全、综合维修等子系统相互配合，保证正常供电及维修断电，实现列车安全、高效地运行。高效地运行。2 2旅客服务调度子系统旅客服务调度子系统旅客服务

23、调度子系统实时掌握运输计划、列车运行、动车运用旅客服务调度子系统实时掌握运输计划、列车运行、动车运用等信息等信息,全方位监控列车晚点情况，并在列车运行紊乱时制订列车运行调整全方位监控列车晚点情况，并在列车运行紊乱时制订列车运行调整方案、旅客疏运和，安置方案发布紧急旅客服务信息，为旅客提供更高品方案、旅客疏运和，安置方案发布紧急旅客服务信息，为旅客提供更高品质、更具人性化的服务。质、更具人性化的服务。3 3综合维修调度子系统综合维修调度子系统综合维修调度子系统实时监督基础设备和设施的状态协调监督执行线路、综合维修调度子系统实时监督基础设备和设施的状态协调监督执行线路、供电系统和通信信号系统等固定

24、设备设施的综合维修计划。供电系统和通信信号系统等固定设备设施的综合维修计划。4 4防灾安全监控子系统防灾安全监控子系统防灾安全监控子系统主要对管辖范围内的基础设施、自然灾害进行实时监防灾安全监控子系统主要对管辖范围内的基础设施、自然灾害进行实时监测对各种监测信息进行汇总、分析、处理对灾害或安全隐患进行测对各种监测信息进行汇总、分析、处理对灾害或安全隐患进行预警预警,并提并提出相应的处理建议。出相应的处理建议。系统体系结构图 基于逻辑层次化、组件化、面向服务和事件驱动等设计理念基于逻辑层次化、组件化、面向服务和事件驱动等设计理念,设设计的客专运调系统体系结构由计的客专运调系统体系结构由5层构成即

25、运行环境、技术平台、业层构成即运行环境、技术平台、业务处理平台、安全保障体系和运营维护体系务处理平台、安全保障体系和运营维护体系。此外，客专运调系统需要以下系统提供技术支撑和相关信息此外，客专运调系统需要以下系统提供技术支撑和相关信息:供电系统、综合维修作业系统、信号系统、防灾安全监控系统、供电系统、综合维修作业系统、信号系统、防灾安全监控系统、通信系统、视频监控系统、客运服务系统、乘务管理系统、票务通信系统、视频监控系统、客运服务系统、乘务管理系统、票务系统、车辆维修管理系统、综合检测系统及既有线调度系统等。系统、车辆维修管理系统、综合检测系统及既有线调度系统等。运行环境运行环境提供系统正常

26、运行的软件和硬件环境是系统运行环境运行环境提供系统正常运行的软件和硬件环境是系统工作的基础平台。软件环境主要包括数据共享和存储平台，数据工作的基础平台。软件环境主要包括数据共享和存储平台，数据传输和安全服务平台网络和操作系统平台。硬件环境是指整个系传输和安全服务平台网络和操作系统平台。硬件环境是指整个系统的硬件构成主要包括各种网络设备、服务器、工作站、存储设统的硬件构成主要包括各种网络设备、服务器、工作站、存储设备、大屏幕显示设备及外围设备等。备、大屏幕显示设备及外围设备等。客专运调系统采用的数据共享和存储平台是基于智能型自我管客专运调系统采用的数据共享和存储平台是基于智能型自我管理机制构架的

27、集群化数据库服务器和存储区域网。智能型自我管理机制构架的集群化数据库服务器和存储区域网。智能型自我管理机制是指能够识别并自动执行日常维护任务理机制是指能够识别并自动执行日常维护任务(如数据优化、更新、如数据优化、更新、重建索引、备份与恢复等重建索引、备份与恢复等),并能进行自我监控、自我诊断生成服务并能进行自我监控、自我诊断生成服务器告警信息，同时，还对告警信息提供相关建议性的解决办法器告警信息，同时，还对告警信息提供相关建议性的解决办法。客专运调系统采用的数据共享和存储平台是基于智能型自我管理机制构架客专运调系统采用的数据共享和存储平台是基于智能型自我管理机制构架的集群化数据库服务器和存储区

28、域网。智能型自我管理机制是指能够识别的集群化数据库服务器和存储区域网。智能型自我管理机制是指能够识别并自动执行日常维护任务并自动执行日常维护任务(如数据优化、更新、重建索引、备份与恢复等如数据优化、更新、重建索引、备份与恢复等),并能进行自我监控、自我诊断生成服务器告警信息，同时，还对告警信息并能进行自我监控、自我诊断生成服务器告警信息，同时，还对告警信息提供相关建议性的解决办法。提供相关建议性的解决办法。系统体系特点：系统体系特点：系统体系结构特点客运专线高安全、高速度、高密度、高正点率、高计划系统体系结构特点客运专线高安全、高速度、高密度、高正点率、高计划性、高服务、综合维修等特点性、高服

29、务、综合维修等特点客专运调系统在进行系统体系结构设计时需重点考虑的问题。本系统体系客专运调系统在进行系统体系结构设计时需重点考虑的问题。本系统体系结构的构思主要参考日本的结构的构思主要参考日本的COSMOS系统系统8但在具体设计上又与其有很大但在具体设计上又与其有很大的区别的区别,客专运调系统的体系结构设计具有以下客专运调系统的体系结构设计具有以下3个主要特点。个主要特点。1)分散自律特性分散自律特性分散配置管理类子系统和控制类子系统管理类和控制类子系统之间采用分散配置管理类子系统和控制类子系统管理类和控制类子系统之间采用100Mbps的自律分散网络连接，信息分享，此外如果部分子系的自律分散网

30、络连接，信息分享，此外如果部分子系统异常禁用统异常禁用的情况下的情况下也可将对其他子系统的影响缩小在最小限度也可将对其他子系统的影响缩小在最小限度,体现了自律分散的构体现了自律分散的构思。思。2）信息一元化管理）信息一元化管理管理类子系统和控制类子系统中的信息将实现管理类子系统和控制类子系统中的信息将实现一元化管理一元化管理即通过并发推理即通过并发推理的消息触发机制确保各子系统间信息的互联互通、数据共享。的消息触发机制确保各子系统间信息的互联互通、数据共享。3)管控一体化管控一体化根据系统总体通过计划实绩这一连续作业流程以及从运输计划指挥列车运根据系统总体通过计划实绩这一连续作业流程以及从运输计划指挥列车运行这两个基本观点，决定了管理类子系统和建筑类子系统必须实现管控。行这两个基本观点，决定了管理类子系统和建筑类子系统必须实现管控。路漫漫其悠远路漫漫其悠远