■ 王林

武廣高速鐵路供電調(diào)度系統(tǒng)研究

■ 王林

客運(yùn)專線綜合調(diào)度系統(tǒng)作為客運(yùn)專線建設(shè)與運(yùn)營(yíng)的重要組成部分，地位舉足輕重。供電調(diào)度系統(tǒng)是客運(yùn)專線綜合調(diào)度系統(tǒng)的重要子系統(tǒng)，負(fù)責(zé)客運(yùn)專線全線牽引及供電設(shè)施的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理，涵蓋牽引遠(yuǎn)動(dòng)、電力遠(yuǎn)動(dòng)、通信、信號(hào)電源監(jiān)控，又稱為“四電合一”的供電調(diào)度系統(tǒng)。

國內(nèi)學(xué)者[1-3]已經(jīng)對(duì)客運(yùn)專線供電調(diào)度系統(tǒng)的構(gòu)建進(jìn)行了有益的探討。伴隨多條客運(yùn)專線的正式開通運(yùn)營(yíng)，客運(yùn)專線供電調(diào)度系統(tǒng)有了工程實(shí)例。

1 客運(yùn)專線綜合調(diào)度系統(tǒng)

客運(yùn)專線綜合調(diào)度系統(tǒng)是列車運(yùn)行組織管理、列車運(yùn)行控制、基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)、動(dòng)車組運(yùn)用管理、安全監(jiān)控及旅客信息服務(wù)等的集成，基本涵蓋高速鐵路列車運(yùn)行的所有關(guān)鍵業(yè)務(wù)[4]。該系統(tǒng)由運(yùn)輸計(jì)劃、列車調(diào)度、動(dòng)車調(diào)度、供電調(diào)度、旅客服務(wù)調(diào)度、綜合維修調(diào)度6個(gè)子系統(tǒng)組成，分別對(duì)應(yīng)計(jì)劃編制、運(yùn)營(yíng)管理、車輛管理、供電管理、客運(yùn)服務(wù)及綜合維修的業(yè)務(wù)需求[5]。

客運(yùn)專線綜合調(diào)度系統(tǒng)以運(yùn)輸計(jì)劃為龍頭、以列車運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)為核心，綜合行車、機(jī)務(wù)、工務(wù)、供電、電務(wù)、旅客向?qū)?、維修檢測(cè)、安全監(jiān)控等系統(tǒng)。

2 客運(yùn)專線供電調(diào)度系統(tǒng)

客運(yùn)專線供電調(diào)度系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對(duì)全線牽引、電力供電設(shè)施進(jìn)行集中調(diào)度指揮。該系統(tǒng)由設(shè)在客運(yùn)專線調(diào)度所的主站系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸通道及分布在沿線的被控站設(shè)備構(gòu)成?？瓦\(yùn)專線供電調(diào)度系統(tǒng)掌握安全監(jiān)控系統(tǒng)和供電設(shè)備狀態(tài)，按照供電計(jì)劃完成停送電任務(wù)；遇有供電設(shè)備故障時(shí)積極組織搶修，為列車運(yùn)行提供保證。其業(yè)務(wù)流程如圖1所示。

從業(yè)務(wù)流程可看出，客運(yùn)專線供電調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)與行車調(diào)度系統(tǒng)、供電維修管理系統(tǒng)接口，使供電調(diào)度職能緊密圍繞行車、維修這兩大業(yè)務(wù)。

3 武廣高速鐵路供電調(diào)度系統(tǒng)的構(gòu)成

3.1 主站系統(tǒng)

武廣高速鐵路全長(zhǎng)1068.6km，武漢—廣州（不含廣州）納入武漢調(diào)度所，廣州樞紐納入廣州調(diào)度所。

圖1 客運(yùn)專線供電調(diào)度系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖

武廣高速鐵路供電調(diào)度系統(tǒng)采用開放、分布式計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以以太網(wǎng)為骨架，計(jì)算機(jī)設(shè)備為核心，功能為模塊，節(jié)點(diǎn)為單元進(jìn)行配置（見圖2）。主站系統(tǒng)局域網(wǎng)絡(luò)采用高可靠性的雙以太網(wǎng)，互為備用。系統(tǒng)具有良好的開放性、擴(kuò)展性、實(shí)時(shí)性、安全性。系統(tǒng)由歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、通信及應(yīng)用服務(wù)器、配置服務(wù)器、接口服務(wù)器、Web服務(wù)器、操作員工作站、維護(hù)工作站、域名管理工作站、病毒防護(hù)工作站等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備及相應(yīng)的人機(jī)接口設(shè)備、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)打印機(jī)、報(bào)表打印機(jī)、畫面拷貝機(jī)、UPS電源設(shè)備、GPS衛(wèi)星對(duì)時(shí)設(shè)備、SAN存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及完善的軟件資源組成。關(guān)鍵設(shè)備，如應(yīng)用通信服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、操作員工作站、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，采用冗余熱備用配置方式。當(dāng)主設(shè)備因故障或檢修退出時(shí)，備用設(shè)備自動(dòng)投入運(yùn)行。雙服務(wù)器間通過心跳線定期檢測(cè)對(duì)方的工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件失效，備用計(jì)算機(jī)立即替換失效模塊進(jìn)入工作。系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

（1）采用高性能三層交換機(jī)作為核心交換機(jī)組建冗余千兆調(diào)度網(wǎng)絡(luò)，正常情況下雙網(wǎng)同時(shí)工作，并可根據(jù)需要分擔(dān)不同的數(shù)據(jù)傳輸或平衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。

（2）每條客運(yùn)專線配置專用的應(yīng)用及通信服務(wù)器、數(shù)據(jù)采集交換機(jī)，使數(shù)據(jù)采集網(wǎng)與調(diào)度網(wǎng)獨(dú)立，降低調(diào)度網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷率。

（3）多條客運(yùn)專線共用核心交換機(jī)、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、接口服務(wù)器、配置服務(wù)器、Web服務(wù)器、維護(hù)工作站、域名管理工作站、病毒防護(hù)工作站、畫面拷貝機(jī)、GPS時(shí)鐘系統(tǒng)、SAN存儲(chǔ)系統(tǒng)，硬件整合，減少投資。

（4）設(shè)置歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、應(yīng)用及通信接口服務(wù)器、配置服務(wù)器、Web服務(wù)器、接口服務(wù)器，將供電調(diào)度功能分散于各服務(wù)器中，降低系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)。

（5）應(yīng)用及通信服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、配置服務(wù)器采用刀片服務(wù)器的形式，所有服務(wù)器均插在一臺(tái)刀片中心機(jī)架中，結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)約空間，統(tǒng)一考慮電源與散熱問題，既保障可靠性，又節(jié)約運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。

（6）采用高性能的SAN存儲(chǔ)系統(tǒng)，利用光纖存儲(chǔ)交換機(jī)、光纖存儲(chǔ)磁盤陣列，高速可靠地完成調(diào)度系統(tǒng)存儲(chǔ)的需求。

圖2 武廣高速鐵路供電調(diào)度系統(tǒng)配置

（7）設(shè)置病毒防護(hù)工作站、防火墻及IPS入侵檢測(cè)設(shè)備，構(gòu)建供電調(diào)度安全防護(hù)系統(tǒng)，為系統(tǒng)提供安全防護(hù)保障。

（8）提供與運(yùn)營(yíng)調(diào)度、綜合視頻監(jiān)控、時(shí)鐘、既有線調(diào)度、電網(wǎng)調(diào)度、火災(zāi)報(bào)警等系統(tǒng)的接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，完成相關(guān)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)功能。

（9）軟件采用操作系統(tǒng)、平臺(tái)軟件及應(yīng)用軟件的三層架構(gòu)。各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（調(diào)度員工作站、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器等）根據(jù)各自特點(diǎn)及功能要求采用不同的操作系統(tǒng)及平臺(tái)支持軟件。應(yīng)用軟件采用基于自動(dòng)化和信息化軟件架構(gòu)ArchestrA技術(shù)之上的Wonderware組態(tài)平臺(tái)軟件，構(gòu)建靈活、安全、規(guī)模巨大的綜合SCADA系統(tǒng)。該應(yīng)用軟件平臺(tái)具有很高的可靠性、移植性、擴(kuò)展性和維護(hù)性。

數(shù)據(jù)采集網(wǎng)與調(diào)度網(wǎng)分離的設(shè)計(jì)，完善的病毒入侵防護(hù)功能，刀片式服務(wù)器的選擇，是客運(yùn)專線供電調(diào)度系統(tǒng)與路局既有遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的最大區(qū)別，也是其特色所在?？瓦\(yùn)專線供電調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用軟件采用組態(tài)技術(shù)，為用戶提供更加友好的界面，提高了應(yīng)用軟件開發(fā)及維護(hù)的效率。

3.2 數(shù)據(jù)傳輸通道

武廣高速鐵路采用多業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)（MSTP），按照核心層、匯聚層、接入層三極網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)建IP數(shù)據(jù)網(wǎng)。核心層在武漢客運(yùn)專線調(diào)度所設(shè)置節(jié)點(diǎn)，匯聚層在武漢通信站、新長(zhǎng)沙通信站、廣州南通信站設(shè)置節(jié)點(diǎn)。核心節(jié)點(diǎn)與匯聚路由器通過MSTP提供的2×155 Mb/s通道分別互連。接入層在武漢客運(yùn)專線調(diào)度所、車站設(shè)置節(jié)點(diǎn)。接入層節(jié)點(diǎn)分段與匯聚層節(jié)點(diǎn)之間通過MSTP提供的155 Mb/s通道互聯(lián)構(gòu)成環(huán)形網(wǎng)。

武廣高速鐵路在構(gòu)建供電調(diào)度數(shù)據(jù)傳輸通道時(shí)，通信專業(yè)僅在牽引變電所、電力變配電所設(shè)置傳輸設(shè)備STM-4 MSTP ADM，用于接入車站接入層設(shè)備（提供通道）；對(duì)于分區(qū)所、AT所、接觸網(wǎng)開關(guān)控制站、電力箱變通信專業(yè)僅提供構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的光纖（提供光纖）；變電、電力專業(yè)在這些位置設(shè)置光纖環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，構(gòu)建環(huán)形光纖以太網(wǎng)。除牽引變電所、電力變配電所的信息直接上傳外，其余被控點(diǎn)通過所在環(huán)網(wǎng)在臨近的牽引變電所或電力配電所上傳。

武廣高速鐵路僅在牽引變電所、電力配電所設(shè)置傳輸接入設(shè)備的組網(wǎng)方式，減少了通信專業(yè)的ADM設(shè)備數(shù)量，節(jié)省了工程總投資。這種通道模式將同一供電臂的牽引變電所、分區(qū)所、AT所劃分在一個(gè)局域網(wǎng)，不需要為故障測(cè)距提供另外的專用通道。

3.3 被控站系統(tǒng)

武廣高速鐵路供電調(diào)度系統(tǒng)被控站包括牽引變電所、分區(qū)所、AT所、電力變配電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，車站、隧道、路基接觸網(wǎng)開關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)及箱變RTU。

綜合自動(dòng)化系統(tǒng)由分立的間隔層測(cè)控保護(hù)設(shè)備，通過以光纖為介質(zhì)的CAN總線連接至變電站層的通信管理機(jī)，通信管理機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化信息的規(guī)約轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)與主站系統(tǒng)的通信功能。

接觸網(wǎng)開關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)由設(shè)在所（亭）、車站、隧道、路基的接觸網(wǎng)開關(guān)監(jiān)控屏和設(shè)在接觸網(wǎng)開關(guān)處的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單元及它們之間的控制光纜構(gòu)成?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單元完成開關(guān)信息的光電轉(zhuǎn)換、信息采集及控制輸出功能。接觸網(wǎng)開關(guān)監(jiān)控屏內(nèi)的通信管理單元完成規(guī)約轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)與主站系統(tǒng)的通信功能。

箱變RTU負(fù)責(zé)采集、監(jiān)視并向主站系統(tǒng)傳送表征箱變運(yùn)行狀態(tài)的模擬量和狀態(tài)量，執(zhí)行主站系統(tǒng)的控制和調(diào)度命令。

[1]劉志明. 高速鐵路綜合調(diào)度系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的研究[J]. 中國鐵道科學(xué)，2004，25（2）

[2]姜春林. 客運(yùn)專線供電調(diào)度系統(tǒng)的構(gòu)建[J]. 電力自動(dòng)化設(shè)備，2007，27（6）

[3]江平，汪文功. 客運(yùn)專線綜合SCADA系統(tǒng)集成初探[J]. 電氣化鐵道，2008，28（4）

[4]何邦模．高速鐵路綜合調(diào)度系統(tǒng)用戶需求研究報(bào)告[R]．北京：鐵道科學(xué)研究院，2002

[5]王新軍，穆輝，王丹. 高速鐵路綜合調(diào)度系統(tǒng)各子系統(tǒng)間的互聯(lián)[J]. 交通科技與經(jīng)濟(jì)，2009，11（3）

責(zé)任編輯王肖文

王林：中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，助理工程師，湖北 武漢，430063