摘要：通過對城市軌道交通互聯互通運營特徵的分析，城市軌道交通現有基於單線方式的行車排程系統已經無法滿足跨線執行要求。結合城市軌道交通互聯互通線網行車排程系統設計理念與設計思路，提出線網行車排程系統的框架設計，從全網行車資訊收集與共享、網路化執行圖編制與管理、線路間運營統籌與協調、全網故障監測與應急處理4個方面，對實現線網行車排程系統的關鍵技術進行分析，為城市軌道交通互聯互通行車排程系統建設提供借鑑和參考。
關鍵詞：城市軌道交通；互聯互通；線網行車排程系統
1城市軌道交通線網行車排程系統的設計理念與思路
城市軌道交通行車排程系統是城市軌道交通運營管理的核心繫統，它通過與底層軌旁控制系統及車載控制系統配合，實現列車執行計劃編制、列車執行狀態監視、列車執行調整、軌旁裝置的監視與控制等重要功能，是排程員進行城市軌道交通行車排程管理的重要工具[1]。城市軌道交通行車排程系統與國家鐵路網路化的執行模式不同，既有的城市軌道交通系統基本為獨立設計、單線執行，各條線路的訊號系統彼此獨立，因而各條線路之間的行車排程系統之間也是彼此孤立。這樣，導致線路之間不能夠互聯互通，帶來了線路之間的裝置不能共享、空閒線路上的車輛也不能調配到繁忙線路、維護與操作人員不能互換、旅客跨線換乘不便等一系列問題。軌道交通互聯互通是軌道交通網路的一種運營方式，實現不同線路的軌道、車輛、供電、訊號、通訊、遮蔽門及運營組織能夠相互相容，車輛能夠跨線執行，從而節約資源，降低成本，提高資源使用效率和旅客服務質量[2]。因此，需要通過構建互聯互通的城市軌道交通網路，有效解決線網行車排程系統。
1.1設計理念
（1）線網行車排程系統是互聯互通全網行車排程指揮系統的一個組成部分，它與各線的線路行車排程系統共同構成全網行車排程指揮系統。各線路行車排程系統基於傳統的自動列車監控系統，可以獨立負責本線路內行車排程指揮功能，包括列車執行計劃載入、列車識別與跟蹤、列車執行進路辦理、本線內的列車執行調整等功能。（2）線網行車排程系統需要提供互聯互通線路的統一計劃編制，並提供給各線路使用。線網行車排程系統需要確保提供給各線路使用計劃的正確性和一致性；線網行車排程系統需要具備巨集觀線路監視功能。線網行車排程系統與各線路行車排程系統進行介面，獲取各線路現場裝置狀態資訊、列車執行資訊、執行計劃執行情況等。線網行車排程系統的監視內容與含義需要與線路排程系統保持一致。（3）線網行車排程系統需要具備線網列車執行晚點及故障的線上監測功能，並能夠第一時間通知給線網排程員。線網排程系統需要具備跨線執行調整能力，以及故障情況下應急處置能力；線網行車排程系統故障不應該影響各線路系統的獨立運營。
1.2設計思路
線網行車排程系統主要功能是面向線網全域性而不是單條線路，因此在系統功能設計與佈局上，需要更多地從全域性角度進行考慮，以方便排程員的使用。線網行車排程系統需要同時接入多條線路，其處理的資料量遠遠大於單條線路，而且還要對將來線路的擴充套件及增加進行考慮，因而應增強線網行車排程系統裝置的效能及軟體的處理效能，可以借鑑既有自動列車監控系統的軟硬體技術，包括採用計算機平臺、資訊傳送與介面機制、站場圖顯示，以及執行圖繪製技術等。
2城市軌道交通線網行車排程系統的框架設計
根據互聯互通線路對跨線行車排程功能的需要，結合線網行車排程系統的設計原則及設計思路，實現對線網互聯互通的統一計劃編制及全網排程的協調處理。線網行車排程系統劃分為線網計劃子系統和線網排程子系統2個業務子系統，以及線路介面子系統和外部介面子系統2個介面子系統。線網行車排程系統框架結構如圖1所示。
2.1線網計劃子系統
線網計劃子系統負責全網執行計劃的編制，是互聯互通跨線執行組織的基礎系統。線網計劃子系統包括線網計劃編制軟體和線網計劃資料管理軟體。（1）線網計劃編制軟體。提供互聯互通所有線路列車計劃執行圖的編制，包括平日執行計劃編制、週末執行計劃編制，以及節假日執行計劃編制。能夠編制單條線路的執行計劃，也能夠編制跨線列車執行計劃。能夠對多條線路之間的跨線計劃進行銜接檢查，以保證跨線計劃的連續性與一致性，並能夠滿足車輛與線路等基礎設施的效能條件。（2）線網計劃資料管理軟體。為線網計劃編制軟體提供資料管理服務，包括資料資訊的查詢，獲取與儲存。保證資料儲存的一致性與可靠性，為線網計劃子系統與線網排程子系統之間資料互動提供支援。
2.2線網排程子系統
線網排程子系統負責全網列車實時執行狀態的監視與告警，是互聯互通跨線執行的總體協調和指揮系統。線網排程子系統包括線網線上執行圖軟體、線網站場監控軟體、線網排程命令軟體、線網應用服務軟體和線網排程資料管理軟體。（1）線網線上執行圖軟體。從各條線路獲取當前班次的基本執行圖、計劃執行圖及實際執行圖。基於執行圖視角統一監視全網列車執行狀態和早晚點資訊；密切監控列車跨線運營過程及早晚點情況；對列車跨線運營與計劃產生嚴重偏移並可能導致執行銜接問題時，自動進行提示告警；提供對重點列車的執行監視，提供歷史執行圖查詢功能。（2）線網站場監控軟體。從各條線路獲取實時現場裝置訊號狀態資訊，列車位置及狀態資訊；統一監視全網訊號機、道岔、進路狀態；統一監視全網執行列車位置、駕駛模式、執行等級，以及早晚城市軌道交通互聯互通線網行車排程系統的研究張德明點狀態；統一監視全網站臺遮蔽門、扣車、跳停、倒計時狀態；對列車跨線執行的進行重點監視；收集全線列車執行告警資訊，並對影響跨線運營的告警進行重點提示。（3）線網排程命令軟體。提供排程命令編輯、排程命令儲存、排程命令下達、排程命令回執接收功能；支援線網排程員與線路排程員之間的命令傳遞；提供配套排程命令模板定製、歷史排程命令查詢功能。（4）線網應用服務軟體。線網排程子系統的後臺核心支援軟體，負責匯聚各線路資訊，並轉發給線網線上執行圖軟體、線網站場監控軟體，以及線網排程命令軟體等業務模組。同時，將線網線上執行圖軟體、線網站場監控軟體，以及線網排程命令軟體的相關作業指令傳送給各線路排程系統；進行後臺服務運算，支援跨線列車晚點與故障檢測功能。（5）線網排程資料管理軟體。提供線網排程子系統的資料庫管理服務，包括資料資訊的查詢、獲取與儲存；保證資料儲存的一致性與可靠性，為線網排程子系統與線網計劃子系統之間資料互動提供支援。
2.3線路介面子系統
每條線路對於一套線路介面軟體，接收各條線路的站場表示資訊、列車位置資訊、列車狀態資訊、當班基本執行圖資訊、當班計劃執行圖及當班實際執行圖等資訊，並進行相應的格式與協議轉換，提供給線網應用伺服器軟體進行處理。同時，將線網行車排程子系統的.相關資訊，進行反向協議轉換後，傳遞給各線路行車排程系統。
2.4外部介面子系統
外部介面子系統包括大螢幕介面軟體和對外介面軟體。（1）大螢幕介面軟體提供對線網排程大螢幕系統的支援。根據線網行車排程大螢幕的佈局特徵，將全域性性系統資訊整理後提供給大螢幕系統進行顯示。（2）對外介面軟體提供對外資訊共享功能。將線網行車排程系統的執行計劃資訊、站場表示資訊、事件告警資訊及相關歷史資訊，根據需要進行轉換處理後，提供給綜合業務，旅客嚮導等外部系統使用。
2.5資訊匯流排
資訊匯流排為各子系統軟體之間的資訊交換提供統一的訊息通道，完成線網計劃及線網排程功能[3]，支援線路延伸及與外部系統交換資訊的介面擴充套件，提供統一的資料儲存與資料共享功能。
3城市軌道交通線網行車排程系統的關鍵技術
3.1全網行車資訊收集與共享
對全網行車資訊的收集與共享是建立線網行車排程系統的基礎。具體從行車資訊的收集、行車資訊的顯示及行車資訊的共享3個方面進行考慮。（1）行車資訊的收集。從各條線路獲取行車資訊，包括列車的執行狀態、軌道的佔用情況、區間的佔用情況、進路的排列情況和遮蔽門的開放情況等。針對線路之間的差異性，需要定義統一的協議，包括傳遞的資訊型別、資訊結構、資訊的含義，以便形成介面的標準化[4]。（2）行車資訊的顯示。合理進行站場顯示畫面組織和佈局，使排程員能夠方便進行各條線路的站場執行狀態的切換，方便檢視巨集觀的線網布局，也能快速地切換到單個車站；能夠對全網線上列車進行分類顯示。（3）行車資訊的共享。與各線路子系統及其他機構共享整個線網的列車執行資訊，通過制定統一的資訊匯流排框架，保證對線路介面及外系統介面的靈活性和可擴充套件性[5]。
3.2網路化執行圖編制與管理
在傳統線路情況下，執行圖是按照單條線路執行交路進行設計[6]。在互聯互通情況下，線路是網狀的，執行圖的資料組織、編輯、生成及正確性檢查都需要從網路化角度進行考慮。（1）網路化執行圖的資料組織。可以參照單線情況，以執行線為基礎建立資料儲存結構。網路化執行圖不同於單線執行圖，這裡的執行線需要定義屬於哪條線路和是否跨線；跨線執行線需要明確定義線路之間的銜接關係，線路與線路之間同時需要定義共同的圖號標識。（2）網路化執行圖的編輯。需要在單畫面上對多張執行圖進行同時顯示，能夠明確區分跨線交路；需要在多圖同時存在的情況下方便對跨線交路及本線交路的執行線進行編輯，包括增加執行線、刪除執行線、修改停站時間等。（3）網路化執行圖自動生成。需要根據使用者設定的跨線執行交路、本線執行交路、各時間段執行密度及出入段等引數要求，自動生成網狀列車執行圖；需要提供使用者進行人工修改的手段。（4）網路化執行圖智慧檢查。需要對人工或者自動生成的網狀執行圖進行自動檢查，包括跨線交路的銜接、車輛的出入庫是否與計劃方式一致，以及是否存在跨線列車與本線列車執行衝突等情況。
3.3線路間運營統籌與協調
互聯互通線網情況下的執行組織遠遠複雜於單線情況下的執行組織，線網行車排程系統需要支援網路化的執行組織與執行調整，主要從以下3個方面進行考慮。（1）執行計劃的統一下達。每班執行前，線網排程員需要統一指定當日執行圖，並通過線網行車排程系統統一下達給線路行車排程系統執行；線網行車排程系統需要保證下達給各條線路計劃的一致性。（2）輕微晚點下的執行調整。輕微晚點情況下，以本線調整為主。線路行車排程系統及時將本線調整情況彙總給線網行車排程系統，保持對線路晚點及調整情況的實時監視。（3）嚴重晚點下的執行調整。嚴重晚點情況下，需要由線網排程員牽頭，組織各線路排程員，制訂全網執行調整計劃。線網行車排程系統需要支援調整列車停站時間，變更跨線列車執行交路，臨時增開或者取消跨線列車等執行調整措施[7]。線網行車排程系統需要支援對全網計劃進行統一變更，並由各線路行車排程系統確認後生效。
3.4全網故障監測與應急處理
通過設定全網故障自動監測、操作接管，以及排程指令傳遞等功能，為線網排程員提供應急處理方法與手段。（1）全網故障自動監測。對全網系統執行狀況進行監測，對故障進行分類報警。重點對列車跨線執行情況進行監測，通過對列車位置的實時跟蹤，結合相應的列車執行計劃，對跨線列車接入和交出情況進行判斷。如果發生接入或者交出嚴重晚點，順序錯誤等情況，立刻發出告警資訊。（2）操作接管。正常情況下，線網排程員只負責線路裝置及運營狀況的監視，所有控制作業由線路排程員完成。緊急情況下，線網排程員可以具備對扣車等部分功能的操作接管。（3）排程指令傳遞。通過線網行車排程系統與線路行車排程系統之間建立日常的資訊互動通道[8]，保證排程員能夠迅速進行排程指令的傳送，並反饋資訊接收狀態。針對典型情況制定專用的資訊模板，提升緊急情況下的應急處置能力。
4結束語
城市軌道交通互聯互通不僅僅是裝置介面協議的標準化和裝置的互換問題，也改變原有城市軌道交通以單線為基礎的行車排程指揮模式。因此，建立一個線網行車排程系統，以處理網路化條件下列車跨線執行相關問題，成為城市軌道交通互聯互通系統建設的一個基本需求。通過對線網行車排程系統的系統設計理念與設計思路，線網行車排程系統的框架結構及線網行車排程系統的關鍵技術分析，為城市軌道交通互聯互通行車排程系統建設提供借鑑和參考。