市域铁路电务车载设备运维平台建设方案研究

王松林 叶一彪 陆志雄

(1.上海申铁投资有限公司,200003,上海; 2.中铁上海设计院集团有限公司,200070,上海;3.上海市域铁路运营有限公司,201102,上海∥第一作者,高级工程师)

根据《上海市轨道交通近期建设规划(2017—2025年)》,上海市域铁路线网络规划立足市域城镇体系和枢纽布局,形成“九射、十三联”的网络形态,总规模约1 157 km。市域铁路车辆的检修需求也将随之迅速增长[1]。根据《上海市市域铁路网规划研究》,上海市域铁路车辆运用检修设施按照“检修集中、运用分散”的设计思路,按照“集约运作、节省资源”要求,考虑项目建设时序,结合市域铁路网车辆检修总规模的需求,提出动车运用及检修设施布局初步方案:在整个市域铁路线网中规划设置动车段1处、动车运用所3处、停车场5处。

近年来,中国国家铁路集团有限公司(以下简称“国铁集团”)大力开展深度融合、修程修制研究,其中在电务车载运维方面重点推进动车组电务车载设备综合维修一体化作业改革工作,逐步构建智能化监测和检测、自动化检修的综合运维系统。在动车组电务车载设备修程修制方面,一是通过检修、检测手段的改进以及运维数据的支撑,推进动车组电务车载设备分层分级分类,实行设备修程修制差异化管理;二是通过平台数据分析,对设备使用状况进行评估,并依据评估结果适当延长检修使用期限。

市域铁路车辆在速度等级、牵引、制动、平面布置、设备设施配置等方面与国铁车辆有着较大的差异,传统的国铁车辆检修基地的检修工艺无法满足市域铁路车辆的检修需求。随着市域动车组的不断开行,市域动车组司机和设备运维人员数量以及运维工作量将快速增加,与动车组运行相关的人员行为管控、各工种人员的协同闭环卡控、车载设备履历信息管理、线路列控数据的体系化管理将越来越重要,因此构建适应市域铁路运营管理的市域铁路电务车载设备智能运维平台,全方位覆盖市域动车组在正线运行和段(运用所/停车场)内作业的各种场景,通过监测提升效率,运用科技保障安全,具有十分重要的意义。

1 国铁与市域铁路列车电务车载设备运维管理的差异

考虑到上海市域铁路与国铁线路“互联互通”的需求[2],列控系统采用国铁制式的CTCS-2+ATO(中国列车控制系统2级+列车自动运行)系统,日常的运营管理、运营设施设备维护维修由上海市域铁路运营有限公司负责,管理与维护模式更接近“国铁模式”。

市域铁路电务车载设备以CTCS-2+ATO系统列控车载设备为主,参照国铁同类装备的运维管理办法,结合市域铁路的特点进行改进。国铁和市域铁路在电务车载设备运维管理方面的差异主要表现在以下几方面:

1) 国铁装备的CTCS-2+ATO系统列控车载设备数量少,运用问题较多;市域铁路设计的CTCS-2+ATO系统列控车载设备的功能与国铁的功能不完全一致。

2) 国铁与市域铁路的管理模式不一样,既有系统不能完全照搬使用。国铁既有系统建设与应用单位的组织机构层级密切相关,每个系统对信息的管理、调阅权限,按照管理使用机构的组织机构设计,而在市域铁路则需要结合市域铁路的管理模式进行重新设计或调整。

3) 国铁既有的电务车载设备的日常检修主要依赖人工巡检。由于设备种类多、巡检设备智能化程度低,因此巡检人员的工作量较大,而且容易漏检。市域铁路车载设备如ATP(列车自动保护)、ATO、CIR(机车综合无线通信设备)、WTD(无线数据传输装置)等,涉及多个厂家,设备类型多样,运维方式不统一,导致检修工作分散,因此需要建立统一的一体化运维平台。

4) 国铁既有的EOAS(动车组司机操控信息分析系统),主要依靠人工进行数据转储和多级数据分析,并依据数据结果对司机的违章行为进行定责。对于音视频多媒体信息,也仅依靠人工进行抽检浏览,不仅耗时耗力,而且因抽检的信息数量有限,覆盖司机作业范围小,分析劳效较低。

5) 国铁共建有DMS(列控车载设备动态监测系统)、ATPMIS(车载设备信息管理系统)、列控数据管理系统和EOAS等4套系统,但各系统间相互隔离,不能共享数据。中国铁路上海局集团有限公司(以下简称“上海局”)4套系统具体配置情况如表1所示。

表1 中国铁路上海局集团有限公司4套系统配置情况

因此,为保证CTCS-2列控车载设备及新增ATO等车载设备的稳定运行及有效监测、维护,需结合上海市域铁路以及市域动车组的特点,开展相关系统的研究设计、样机研制、静动态试验验证和体系化标准输出制定[3],构筑完善的市域铁路电务车载设备的智能运维体系,建成市域铁路电务车载设备动态监测、深度综合运用、智能检修运维平台。

2 市域铁路电务车载设备运维平台设计

市域铁路电务车载设备运维平台的建设应解决国铁在一体化运维中面临的运维系统相互独立、运维智能化程度不高、运用和运维分离等问题,结合市域铁路的管理模式,实现对电务车载设备的一体化运维管控,设备状态的智能化、自动化检测,利用机检替代人检,减少作业人员工作量,提升车载设备运用质量[4]。市域铁路电务车载设备运维平台整体架构如图1所示。

图1 市域铁路电务车载设备运维平台整体架构

市域铁路电务车载设备运维平台应包括列控车载设备动态监测、电务车载设备智能检测、电务车载设备信息管理、列控数据管理和司机操控信息综合监测分析五部分。平台建设内容应覆盖市域铁路动车组电务车载设备日常正线运行、司机介入操控、运行控制中心集中监测、车辆基地日常检修全过程场景以及地面列控数据的闭环校核,做到整体设计、全面覆盖,保障市域铁路动车组电务车载设备的稳定可靠运行,为市域铁路的安全高效运营提供有力支撑。市域铁路电务车载设备运维平台功能模块如图2所示。

图2 市域铁路电务车载设备运维平台功能模块

市域铁路电务车载设备运维平台在车载层应与ATP、ATO、TCR(轨道电路信息读取器)、TCMS(列车控制和管理系统)、车载TAU(列车接入单元)等设备设有接口,并能与其交换数据。为解决国铁4套系统存在的问题,该平台在车载层设计时应采用集中设计方式,将列控车载设备监测和司机操控信息监测进行融合,并新增TCMS数据采集功能,同时扩展ATP、ATO等系统的数据采集功能。市域铁路电务车载设备运维平台车载层设计示意图如图3所示。

图3 市域铁路电务车载设备运维平台车载层设计示意图

市域铁路电务车载设备运维平台应能对ATP、ATO、BTM(应答器传输模块)、TCR(轨道电路信息读取器)等电务车载设备进行一体化运维管控,对动车组电务车载设备的运用跟踪、功能试验、性能指标以及外观等设备状态进行智能化、自动化检测,对设备性能下降或功能异常情况进行报警提示,实现设备隐患预防修,提升车载设备整体运用质量,保障车载设备正常运用。

市域铁路电务车载设备运维平台的地面中心应采用统筹规划、集中设置原则[5],对列控设备动态监测、车载设备智能检测、车载设备信息管理、列控数据管理、动车组司机操控信息综合监测分析各功能模块进行融合设计,打通各专业系统的数据壁垒,提高设备综合管理质量,满足市域铁路运维管理发展需求。市域铁路电务车载设备运维平台地面中心设计示意图如图4所示。

图4 市域铁路电务车载设备运维平台地面中心设计示意图

综上,市域铁路电务车载设备运维平台的建设相较于国铁分别在修程修制、节支降耗、检修效率、投资概算等方面进行了优化升级,以提升电务车载设备运维的管理效益和经济效益。

3 结语

本文对比分析了市域铁路与国铁在电务车载设备运维管理方面的差异,提出市域铁路电务车载设备运维管理需要结合市域铁路的特点进行设计。面向市域铁路动车组电务车载设备运用的全场景、全过程、全生命、全流程管理的市域铁路电务车载设备运维平台,其规划设计借鉴了国铁在动车组车载设备运用维护方面的技术积累和管理经验,并结合了市域铁路动车组电务车载设备特点,是能够满足市域铁路动车组正线运行监测、运行控制中心调度指挥、车辆基地检修作业场景需求的整体解决方案。