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1、新丰镇编组站综合自动化系统电务处王耀杰摘要：从设计思路、设计目标和系统构成、系统实现功能、系统创新、实施步骤等方面简要介绍了由西安局、中国铁道科学研究院和铁道部信息中心联合研制开发的新一代编组站综合自动化系统（SAM）O关键词：编组站信息控制自动化元月6日西安局组织了近万人的新丰镇编组站站改大会战，开通了新建陇海线和相关的联络线、发车线，同时开通了通信信号、接触网设备。随后，经SAM课题组连续两昼夜的奋战，开通了新丰镇编组站综合自动化系统（简称为SAM：SymhetiCAUtOmatiOnofMarShaningyard）中的人工集中操作模式，迈开了新丰镇SAM系统建设的第一步。一、SAM系统
2、的设计思路1、编组站自动化系统现状1989年，我国建成第一个编组站（郑州北上行场）自动化系统。包括：驼峰作业过程自动控制、编组站货车管理信息系统、枢纽调度监督、编组场尾部平面调车微机集中联锁、站内无线通信五大系统。近年来编组站自动化又有了较大的改进，但是，依然存在以下严重的不足：1）编组站内部及与路网之间信息不能共享，严重影响其综合效益的提高。2）编组站计划和调度管理，以及不少作业环节的自动化程度不高。3）未做到管控一体化。4）没有决策与优化。2、SAM系统实现的目标SAM系统的核心是遵循铁路信息化总体规划要求，从编组站整体效益出发,建成功能完善、结构合理、技术先进、管理科学、经济合用、安全可
3、靠，具有中国特色的铁路编组站智能化、信息化、自动化的管理和控制系统，实现编组站全面的信息化和高度的自动化。1）提高编组站解编能力，使我国编组站的总体技术达到世界先进水平。2）将编组站内已经成熟的各种管理和控制系统集成为一个整体，实现信息的整合、完善、准确、安全、畅通和共享。3）管控一体化：将编组站现车管理、作业计划、调度指挥与作业过程自动控制有机地结合在一起，实现站内各子系统间的信息共享，泯灭编组站内部的信息孤岛。4）局站一体化：把编组站融入路网，将SAM系统与TDCS、TMIS,上级管理部门、以及其它相关系统有机地结合在一起，建立开放的信息平台。5）在信息化的基础上，实时统计和分析各类运营技
4、术指标，及时发出预警信息，支持编组站经营、管理、决策科学化。6）提高编组站各项作业的自动化程度：实现站内机车、车辆实时跟踪；计划的自动编制与自动执行；接、发车和调车进路的自动罗列。7）采用集中管理、分散控制的模式，实现编组站作业的适度集中和人机互动。8）提高系统的可靠性、可用性、可维护性、安全性（RAMS）,确保系统能长期不间断地运行。9）实现系统监测、环境监控、系统在线诊断、设备工况评估、自动校准、远程诊断、远程监控、作业过程回放等功能，支持维修科学化。二、SAM系统构成新丰镇编组站SAM系统设计层次结构，如图一所示。路局运输信息管理系统路局TDCS系联 锁 系 统驼 峰 控 制调 机 安
5、全停车器控制支持系统网监电络测源系系系统统统图一新丰镇编组站SAM系统层次结构示意图SAM系统的运营管理与决策支持层包括统计分析、调度指挥与管理、货运管理,通过TMIS、TDCS网络，与路局运输信息管理系统连接，充分共享信息，实现“局-站一体化”的设计理念。SAM系统的调度指挥与管理，通过作业计划自动执行与集中控制层(编组站调度集中)，与作业过程自动控制系统连接，充分共享信息，实现“管-控一体化”的设计理念。系统技术支持为SAM系统提供网络和数据库环境，保证信息交互的实时和流畅。系统安全和综合监控为SAM系统安全、有效地运行提供保证。SAM系统由25个子系统组成。新丰镇SAM系统又可分为编组站
6、信息管理系统和编组站集中控制系统及支持系统。1、新丰镇编组站信息管理系统：新丰镇编组站计划、调度、现车管理、货运和统计以“车站2.0”(YIS2.0)版本为基础，根据SAM系统的技术要求，进行二次开辟，满足SAM系统的功能要求。车站信息管理信息涵盖了调度指挥与现车管理、货运管理、运营管理与决策支持等功能，此外还包括与其他相关系统的接口。2、编组站集中控制系统新丰镇编组站集中控制与表示系统由集中控征服务器、通信服务器、大屏幕调度表示以及诸多调度集中终端构成，采用双机热备、双网络通道确保系统可靠、安全运行。集中控制与表示系统是SAM系统实现“管控一体化”的核心环节，它具有计算机联锁的全部操控功能。
7、其控制模式有自动控制模式、人工控制模式和场控模式及集中辅助模式。在自动控制模式下，编组站集中控制系统将自动分解、自动调整作业计划，适时自动办理进路、自动调整、自动取销进路。站内所有设备均由编组站集中控制系统自动控制、自动生成指令序列，自动执行，如遇特殊情况可人工干预，人控优先。在人工控制模式下，值班员（信号员）在站调楼集中操作台办理进路。在场控模式下，值班员（信号员）分散到各信号楼，按传统的作业方式办理进路。在集中辅助模式下，值班员（信号员）在站调楼辅助工作站办理进路，相当于场控模式。1）联锁系统下行到达场、编尾、出发场计算机联锁设备利旧。为适应SAM系统编组站集中控制和信息共享整体环境，其操
8、作终端通过控制信息网与编组站集中控制系统信息交互，接收编组站集中控制下达的操作命令，传送站场表示信息。新建上行到达场、编尾、出发场采用三重冗余TYjlIK9型容错计算机联锁系统。在站调中心机房设置集中控制主机。在上行到达场设置联锁主机、监控机，控制上行到达场和交换场的上行咽喉，在上行峰尾楼设置联锁主机、监控机，控制上行出发场和上行编尾，而在上行出发场设置联锁远程扩展机笼。2）驼峰自动化控制系统新建上行TBZKn型驼峰自动化控制系统，包括驼峰调车进路、溜放速度、溜放进路自动控制及其它与驼峰自动化相关的配套设备。TBZKn型驼峰自动化控制系统采用分散控制、集中管理的模式，将驼峰作业按功能划分为驼峰
9、进路控制和驼峰溜放速度控制二部份。各部份由独立的计算机完成，并由计算机局域网构成统一的分布式计算机控制系统。3）编组站调车机车无线综合安全控制系统系统采用GSM-R无线传输方式及机车安全防护控制技术，将站内调车机车进行的作业与地面信号联锁，实现机车在推峰作业及车站调车作业时的遥控功能，并在机车上实时显示推峰进路及信号、调车进路及信号、作业单等。系统由地面设备、车上设备组成。地面设备由地面主机、接口设备、点式查询应答器、电务维修终端等组成。系统地面设备分设在上下行驼峰控制机房、上行峰尾机房及下行出发场机房，可同时对到达场、调车场、出发场、交换场的多台调车机车的调车作业进行安全防护；并对到达场的推
10、峰机车进行遥控及自动控制。4）停车器控制系统下行峰尾停车器及其控制设备利旧改造，上行峰尾停车器控制系统新建，采用WTZK-99调车场尾部停车防溜自动控制系统，实行自动控制。在SAM整体条件下,其操作控制功能合并入编组站集中控制系统。两台控制计算机，连同双套安全智能I/O,以及相关的网络通信设备容纳在一个标准尺寸的机柜内，机柜安装在编尾信号楼计算机机房的设备间内，其维修机安装在机房的操作维修间。相关的继电接口安装在信号楼内。3、支持系统SAM的支持系统为网络系统、信号设备微机监测与环境监测系统、编组站集中监测系统、站场视频监控系统、电源系统等。1）网络系统新丰镇编组站计算机网络系统包括：控制信息
11、网、综合信息网及GSM-R无线通信网，其中控制信息网要实现编组站内集中控制、调车机车等实时控制，该控制信息网单独成网，通过安全设施与综合信息网相联；综合信息网要满足传输视频监控信息（包括公安、列检、商检、车站）、机房环境监控信息、生产数据和办公自动化数据的需要。（1）控制信息网控制信息网络是专为编组站设计的工业级控制网络系统，为编组站调度集中控制、计算机联锁、驼峰自动控制、调车机车综合安全控制系统、停车器控制等控制系统提供可靠的信道，构建信息共享平台。新丰镇编组站控制网采用工业以太网双环冗余结构（千兆）技术构建主干网络，即在站调大楼控制中心及各场共9个节点间敷设一条12（4）芯单模光纤，9个主
12、节点处分别设置两台交换机，楼宇间采用一条单模光纤构成环型主干网络。环网上交换机间的连接采用HIPER-REg(超级冗余环)技术，实现交换机之间路线冗余。(2)综合信息网综合信息网络系统主要实现站内计算机现代化管理，并实现与铁路计算机广域网络的高速接入，完成与TMIS.TDCS等数据交换以及与上级铁路部门的数据传输。网络覆盖范围包括：站调大楼，8个信号(设备)楼，以及站场周边的车辆、机务部门。(3)GSM-R无线通信网GSM-R编组站综合无线通信系统包括GSM-R网络系统设备、SAM系统中有关GSM-R接口设备、车载无线收发设备、固定台设备、机车台和便携台等设备。新丰镇到发场各新设1个04型BT
13、S、1个BSC、1个PCU、1个M2000网管，构成编组站GSM-R无线基站子系统。新丰镇编组站站场无线GSM-R通信系统实现的业务有平面调车、机车监控、车号、商检业务。2)监测系统：(1)信号微机监测系统新丰镇编组站信号设备微机监测子系统由信号采集机、站机、全站监测服务器以及监测终端构成。(2)机房环境监控系统信号机房环境监控系统，主要针对信号楼内的空调设备、机房环境进行监测。通过对房屋内环境(温度、湿度、烟雾、门磁)、空调电源(电压、电流)、空调控制(手动、自动)、进行监测和控制。可实现对机械房屋的环境、空调设备进行监控，从而极大的提高信号系统的安全可靠性。现场环境采集分机通过接口模块接入
14、车站微机监测站机或者由监控站机经综合信息网上传至站调监控中心。站调监控中心可随时查询各车站信号机械房屋的运行情况，同时保存监测信息。(3)编组站集中监测系统系统接入信号设备微机监测、编组站调度集中表示信息及控制信息网络状态监测信息。(4)站场视频监控系统新丰镇编组站SAM视频监控子系统结构是两级结构，它是由站调楼视频监控系统中心（中心控制设备），上、下行编组场、到达场、出发场视频监控分站设备联网组成。3）电源系统站调楼电源室引入两路380V（60KVA）电源，经过切换稳压后分别接入SAM系统的各系统的UPS设备，为SAM系统供电。在新建的上行系统信号楼分别设一套智能型电源系统，为各场信号联锁设
15、备、电码化设备、微机监测设备、驼峰控制设备及驼峰室外机车设备、停车器控制设备、场间联系供电，并设有计算机联锁系统、驼峰控制系统主机所需要的UPS电源。三、SAM系统功能1、路局与编组站的信息交互SAM系统与路局18个子系统接口，交换相关信息，从而实现局站一体化的设计思想。2、运营管理与决策支持1）决策支持：支持车站领导对全站资源、安全和技术运营方案进行科学管理。2）计划与统计分析：在计算机中检查日班和阶段计划的完成情况,并进行计划的调整。3）资源管理：现对各种资源（含：人力、设备）的管理。4）技术管理：建立车站作业细则数据库，使站细文本电子化。3、计划及调度管理1）站调系统：（1）自动编制日班
16、计划，自动填写日班计划作业大表。（2）自动编制车站阶段计划，自动铺画车站技术作业大表、推算车流，生成解体和编组方案。2）钩计划及区长系统：自动编制调车作业钩计划并掌控计划的执行。3）确报信息收发与处理：从TMlS接收路局转发的预确报；实现到发确报与ATIS信息的匹配；提供到、发确报编辑、卡控校验、无报列车录入功能；自动形成出发列车确报及发报功能；提供基于到/发报及历史的各种查询、打印；转发直通列车确报。4）现车管理与查询：提供多模式、图形化、便捷的现车查询功能。5）编组站综合“回放”及全预见性“推放”：把系统按实际时序存贮在数据库中所有动态信息，按需求进行“回放”，以发现问题和差错，找出原因和
17、制定纠错措施。把系统从当前状态开始，到指定的未来时间为止进行预见性推放”，借以检查预编计划执行过程中和执行以后，路线、调车设备、机车及车辆位置的变化情况，对预编的调车作业计划进行客观评价。6）统计分析与预警：系统提供日/班、阶段各类运营技术指标的统计；自动生成日报、月报、季报、年报、以及统计分析报告，经人工审查确定后自动上报。提供现车保有量的统计数据，必要时发出各场能力预警。7）至U、发作业技术支持与掌控SAM系统在列车进站咽喉外方适当位置设立车辆装载安全监测系统（安全门），检测超载、偏载、超限、蓬布、车门、铅封等状态；把车辆部门的HMIS系统、车号自动识别ATlS、AEl装置、红外线热轴探测
18、和其它车辆安全监测设备集成，共享检测结果信息。8）基础信息维护系统提供图形化的维护手段和界面可对编组站基础字典进行修改。4、作业计划自动执行与集中控制SAM系统的作业计划自动执行与集中控制功能由“编组站调度集中控制”设备来完成。实现在车站调度楼内对到、编、发各场的信号设备进行集中控制。1）计划接收通过计算机网络自动接收车站计划及调度指挥系统下达的作业计划与命令。2）计划执行顺序的排定与动态调整编组站调度集中按有关规定、计划的优先级、邻站接发车信息、到发作业进度信息、调机实时跟踪信息等，自动调整计划和进路指令的执行时机与顺序。调机所有作业也纳入计划管理。3）进路自动控制编组站调度集中按照接/发列
19、车和调车作业计划，选择执行计划所需要的进路。根据调机所挂车列的长度，合理确定进路的始终端。并适时地发出进路始终端镂钮命令。通过计算机联锁和驼峰过程控制系统，自动办理进路。进路包括列车到达进路、列车出发进路、本务机车出/入库进路、驼峰推送进路、驼峰调车与溜放进路、编尾调车进路、编尾平面溜放进路、取送调车进路、以及调机转场、转线进路等。4）进路选择与进路冲突处理当站内各种进路选排发生冲突时，按接/发车作业优先于调车和本务机车出入库作业原则处理；本务机车通过咽喉与调车进路冲突时，按占用时间先后，安排本务机车进路和调车进路；基本进路发生冲突时，可搜索迂回进路。5）调车机车集中调度指挥调机及其调车组从站
20、调系统接收调车作业计划；编组站调度集中在下达进路控制命令的同时，通过实时信息无线网，向调机及其调车组下达作业开始通知；调机遥控和综合安全监控系统向调机提供站场图形和进路罗列、信号开放等信息。6）作业计划执行监督与作业实绩自动返回通过作业实绩的反馈，自动获得列车实际到达、出发时间、本务机实际走行路线、调车作业计划的执行情况、起止时间等信息，将有关信息报路局行调，填写行车日志，并在站调的作业大表上描绘实际线。7）控制模式具有自动控制模式、人工集中控制模式、场控模式及辅助集中模式。5、作业过程自动控制1）计算机联锁在SAM系统中，计算机联锁通过控制系统安全信息网，接收编组站调度集中给出的进路始终端控
21、制命令，实现在站调楼控制中心集中、自动控制进路。计算机联锁系统能完成全部联锁功能，人机界面信息处理功能；输入、输出和执行控制功能；自动检测与诊断功能；其他功能（非进路调车控制、平面溜放调车控制、站内道口控制、与调度集中、调度监督和其它系统接口、设备工作状态监测等）。2）驼峰作业过程自动控制系统可以自动接收并贮存解体钩计划，提供便捷的人工输入和修改钩计划的手段，自动返回作业实绩报告。系统具有控制解体计划执行的各种手段，包括：启动、暂停、恢复、终止或者取销解体钩计划。系统可以自动检测钓鱼、摘错钩、追钩、错道、预警侧撞、途停、满线、堵门等情况的发生，正确处理并发出相应的报警信息，当发生危及调车安全的
22、异常情况时，自动关闭驼峰信号。系统具有在线自动校准，设备自检、监测和故障应急处理，并适时发布各种信息的功能。系统自动记录作业过程和人工干预的事件，提供远程诊断，作业过程回放，设备和系统工况评估，关键技术指标和作业量统计等，支持维修管理和故障、事故分析。3）编组场尾部停车自动控制编组场尾部适当位置安装停车器，防止车辆溜逸，保证调车作业安全。4）编组站调车机车无线遥控及综合安全监控系统将驼峰机车遥控、机车信号、调机安全监控三项技术集成在一起，共享编组站信息，通过编组站实时信息无线网，对所有调机进行遥控和安全防护，其控制范围为到达场、编组场、出发场、交换场，遍及计算机联锁控制的整个区域。系统提供驼峰
23、调机全部无线遥控功能，司机只负责单机挂车和试车，其它操作全部由系统根据遥控命令自动完成。系统具备编尾调机现地遥控功能，调车长可以通过手持无线遥控器控制机车运行、挂车；系统与列车运行监控装置结合，实现对调车机车的安全防护功能；在机车显示屏上显示调车进路、调车信号、轨道占用状态，调车钩计划、机车位置、机车速度、限制速度、停车距离、以及机车工作状态等信息，并有语音提示及报警；系统可以防止车列冒进信号、越过规定的停车点、超速运行、超速连挂，从而保证调车安全；系统记录调机作业过程和相关数据，实现作业过程回放。驼峰调机在非推峰作业时，同样具有调机安全监控功能。5）机车、车辆实时跟踪编组站调车机车无线遥控及
24、综合安全监控系统还提供对机车的实时跟踪功能。SAM系统的车辆实时跟踪提供车辆自进站到出发全过程的实时位置和运动轨迹，数据存储在编组站综合数据库中，实行信息共享。根据调车计划，利用驼峰自动控制系统、计算机联锁系统作业实绩反馈信息，实现全站车辆挪移的实时自动跟踪。建立并维护编组站内所有路线的存车顺序表、调车机车挂车顺序表，保证与实际现车的一致性。在编尾到出发场的牵出线上，安装AEl车号自动识别装置，编成列车由编组场转线到出发场时，自动识别车号，与调机挂车顺序表、出发列车编组计划自动核对，发现出入，人工确认并纠正。自动编制出发列车编组顺序表。为无确报的车流（小运转、站内作业车等）提供输入信息的人机界
25、面，人工输入确报、存/挂车顺序表的全部信息。系统提供列车到达和出发报点；每一辆货车在编组站内停留时间，支持精确的车辆中转时间统计计算；站存车、各场存车总数统计数据，支持运营管理。6）脱轨器自动控制为了提高编组站的作业效率，脱轨器的位置不能与进路发生严格的联锁关系。系统借助SAM共享信息，在确保安全的前提下，实现脱轨器的自动控制。脱轨器位置信息，通过编组站综合信息网传输，供编组站调车机车无线遥控及综合安全监控、调度表示等系统共享。在大屏幕显示器上显示脱轨器实时位置。6、货运管理SAM系统为编组站货运管理搭建计算机网络平台，保证路局货调、车站站调、货调、货运车间各岗位间信息畅通；实现计算机辅助编制
26、货运计划；调度、管理和作业的计算机化；运价的自动计算，票据的计算机编制与打印；客户查询和到货自动通知；统计报表的自动编制等功能。7、安全检测与综合监控1）车辆安全综合监测车辆安全综合监测包括：车号自动识别（ATIS、AEl）、车辆装载状态安全监测、红外线轴温探测、货车运行故障动态图象检测等功能。车辆安全综合监测设备安装在进站咽喉处，利用接车进路开通信息、车轮传感器计轴，将测得的结果标记在到达列车确报或者到达线存车顺序表的对应车辆信息中,作为到达场车号、列检、商检重点检查的依据。2）信号设备微机监测驼峰自动控制、计算机联锁、调机无线遥控及综合安全监控、停车自动控制等控制系统本身具有很强的在线诊断
27、功能，通过各自的维修机，将系统诊断信息通过编组站综合实时信息网传输给SAM系统设备维修中心，作为系统监测的重要信息来源。信号设备的微机监测采集其电气特性参数，并对超限、故障进行报警。3）主要作业环节和岗位视频监控在编组站适当位置安装若干摄像机，利用图象压缩、图象处理、硬盘录像和网络传输等技术，使得调度中心各岗位、公安、编组站管理部门以及路局领导部门，可以在调度表示的大屏幕、各自的工作站屏幕上，有选择地显示各场咽喉区、峰顶、溜放线、减速器区段、峰尾牵出线、到达、出发作业区、编组场等处当前或者历史记录图象。4）机房环境监控在站调楼控制中心、设备机房、各现场无人值守设备房内，安装温度、湿度、烟雾、漏
28、水、防盗等传感器、自动灭火和门禁系统，在站调楼维修中心安装集中监控系统主机，采取分散采集、集中管理的方法，对机房的安全和环境实行监控，环境超标或者发生不安全的情况时，自动发出预警和报警信息，人工或者自动处理。5）雷电综合防护SAM系统拟采取的综合防雷措施包括：建造物和现场设备的雷电防护；机房良好的电磁屏蔽；电缆护套良好接地和信号对地绝缘和平衡传输；电源、信号的严格隔离措施；合理布线；采用快速反应的电源和通道防雷设备；降低地线电阻和合理的接地系统设计；提高设备的自身耐冲击能力等综合措施。8、系统技术支持1）网络通信为确保信息的实时、安全与流畅，SAM系统设计了三个主网，它们是：编组站综合信息网、
29、编组站控制系统安全信息网、编组站信息GSM-R无线网。2）编组站综合数据库提供数据库安全管理，制定安全数据库访问策略和权限管理；采用RAC技术，保证数据库的并发性和数据一致性；提供备份策略，对历史数据转储与清理；对应用数据进行定期、异地存储；提供快速、及时的应用系统、环境和数据恢复手段。3）编组站调度表示采用大屏幕调度表示幕墙，集中表示站内所有列车、机车、车辆的作业活动及设备状态信息，包括：车站的作业计划、列车的到/发信息、机车实时位置、股道运用状况、股道存车和调机挂车信息、联锁和驼峰设备状态和测量数据、货场作业状况信息、车流推算信息和各种运营指标完成实绩信息、现场视频图象等。4）系统时钟同步
30、在网络中设置统一的时钟同步服务器，确保系统时钟与TMlS时钟同步,各业务子系统与系统时钟同步，确保SAM系统有条不紊地运行。5）基础数据维护SAM系统提供基础数据的复制功能。TNIS系统有专人负责根据部文电和运输专刊，对基础数据进行维护，将维护信息直接复制到SAM系统的数据库中，并通过多种手段通知车站的系统维护人员。SAM系统还为维护人员提供车站基础数据的维护手段。四、SAM系统特点及技术创新新丰镇编组站综合自动化SAM系统较传统编组站管理与控制系统有以下特点与创新。1、特点1）局站一体化设计，发挥信息化整体效益。2）车站生产过程信息化，提高车站的自动化水平。3）适应新的管理模式，全面支持集中
31、式管理。4）充分信息共享，提高作业效率。5）防止车站责任事故，保证调车安全。6）形成闭环控制，完整准确的统计分析。7）提高作业的智能化，实现编车优化。8）计算机和现场同步，提供准确的实时信息。2、创新点1）调度适应两个机务段新丰镇编组站设有机务段和折返段，由不同的机务值班员管理，系统采用一套程序两个接口方式，对两机务段信息进行管理。2）摘排风管计划系统采用在技术作业开始或者完成后一定时间摘风管的设置，以减少由于列检扣车引起计划变动的可能性。3）货运管理新丰镇编组站管理系统除包括货运生产外，还包括货运制票、货运安全、货杂管理、货运营销车站计划管理等功能。4）外勤挪移信息系统新丰镇编组站外勤挪移信
32、息系统为调车组、列检、商检、车号等提供信息服务。5）新丰镇编组站SAM系统具备自动控制、人工集中、场控及辅助集中控制模式具有极高的灵便性。6）采用控制信息网、综合信息网及GSM-R无线通信网为网络平台，提高了数据传输和交换能力，特别是控制信息网采用了工业标准以太网，是在国内编组站中首次应用。7）编组站调车机车无线遥控及综合安全监控可保证站内作业安全。8）数字调度系统升级为FAS数调系统。五、SAM实施步骤1、建成信息系统和控制系统所需网络。2、将既有的车站1.0系统更新为2.0系统。3、配合站场改造开通人工集中控制模式。4、开通上行驼峰自动化系统及调车机车无线遥控及综合安全监控系统。5、开通上行自动控制模式。6、改造下行系统。7、开通全站自动化系统。
