作者：邱薇华 黄璐
出版社：中国铁道出版社
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轨道交通行车调度组织实践指导书试读：
前言
城市轨道交通专业是伴随我国城市及其机动化的快速发展而衍生的专业方向，上海工程技术大学是国内第一个设立城市轨道交通专业的学校。在筹建城市轨道交通学院时，专家就把建设城市轨道交通实验系统和设备作为城市轨道交通学院建设的重点，培养学生的实际操作和动手能力，以此区别于其他交通运输大类专业本科的教育，成为上海工程技术大学的特色。经过多年的建设，城市轨道交通学院自主设计、开发了多个城市轨道交通仿真系统，开设了多个实践、教学环节，城市轨道交通学院的城市轨道交通中心实验室成为了上海市实验示范中心。
本实践指导书整理、深化了过去几年在教学实践方面的经验，采用了自编的实验教学指导书和讲义，这些实验教学指导书基于城市轨道交通中心实验室的3个运营实验系统，是“交通运输仿真”“轨道交通运营管理”两门课程的课内实验，这些实验经过5年的教学实践多次修改，目前已经成形。
本实践指导书共六章，第一章介绍城市轨道交通列车行车基础知识（黄璐编写），第二章介绍城市轨道交通列车自动监控系统和仿真实验（黄璐编写），第三章介绍城市轨道交通行车组织系统（邱薇华编写），第四章介绍城市轨道交通行车组织仿真系统和实验（邱薇华编写），第五章介绍城市轨道交通列车运行图的编制方法（黄璐编写），第六章介绍城市轨道交通列车运行图编制实验（邱薇华编写），由邱薇华进行全书的合稿。
本书是上海工程技术大学城市轨道交通学院编写的高等学校城市轨道交通系列教材之一，在编制过程中得到了城市轨道交通学院和中国铁道出版社的大力支持，在此表示感谢。
本书由谭复兴教授审稿。谭复兴教授提出了大量宝贵的意见和建议，在此表示感谢。
编者2016年4月第1章行车基础知识
城市轨道交通是现代化都市的重要基础设施，它能够安全、迅速、舒适、便利地在城市范围内运送乘客，最大限度地满足市民出行的需要。在城市各种公共交通工具中，具有运量大、速度快、安全可靠、污染低、受其他交通方式干扰小等特点，是改变城市交通拥挤、乘车困难、行车速度下降的行之有效的现代化交通工具。城市轨道交通系统的安全、速度、输送能力和效率与行车组织工作密切相关。行车组织工作已成为城市轨道交通调度指挥和调度运营工作的核心。制定相应的行车组织规则，可以带来较好的经济效益和社会效益。
城市轨道交通行车管理是城市轨道交通生产组织最核心的组成部分，是综合运用各种专业设备、组织协调运输生产活动的技术业务。它采用先进的行车方式和组织方法，密切城市轨道交通内部各专业部门和乘客间的联系，建立正常稳定的客运生产秩序，充分发挥各种运输技术设备的效能，以保证安全、正点、优质、高效地完成乘客运送任务。1.1行车组织基础
城市轨道交通一般只办理客运业务，不办理货运业务。城市轨道交通行车管理工作首先确定列车运行计划，包括全日行车计划、列车交路方案、列车编组方案、列车停站方案和车辆配备计划，再编制列车运行图，最后由各部门组织列车运行，包括控制中心的列车运行组织、停车场的列车出入库作业、调车作业、车站的行车组织作业及正线的列车驾驶等。
列车运行组织是城市轨道交通运营管理的中心工作。城市轨道交通通常被称为是一个大的联动机，因为它是集行车、车辆、机电、通信、信号、工务等各工种、技术一体化运转的系统，系统中的任一环节出现问题，都可能对整个系统的正常运转带来严重的后果，而整个系统的正常运转则集中体现在列车的运行组织工作中，它是保证将乘客由出发站安全、准时、快捷地运送至目的地站的关键。
城市轨道交通行车组织阶段性比较强，主要分为运营前准备、运营中的行车组织和运营结束后的作业三个阶段。不同的工作人员在不同的阶段有不同的作业，这里着重介绍行车调度员、车站和驾驶员的作业。（1）行车调度员。行车调度员在运营前主要进行试验道岔、检查人员到岗情况和设备情况、载入运营时刻表等工作。运营期间主要是利用各种调度设备，组织指挥列车按照列车运行图的计划安全、准点地运行。运营结束后行车调度要对当天的行车工作进行分析、总结，打印当日计划、实际运行图，编写运营情况报告，进行客车统计分析等工作。（2）车站。正常情况下，城市轨道交通车站的行车组织作业主要包括首末车组织、运营期间的接发车作业等工作。开行首班车前，车站各岗位工作人员要准时开门、开启照明和电扶梯，并要进行试验道岔、巡视车站等工作。车站末班车发出前应在规定时间开始广播，通知停止售检票工作，检查付费区乘客均已上车，确认无异常情况后向驾驶员发出发车信号。（3）驾驶员。驾驶员在一个运营周期的作业也分为运营前、运营期间和运营后三个阶段。运营前驾驶员主要进行列车整备作业（如检查车体内外情况、车载电器、制动设备和无线电话等）。在运营期间主要是负责列车在正线运行作业、站台作业和折返作业。运营结束后，客车应进入车辆段进行整备以确保第二天的正常运行。
城市轨道交通多采用较为先进的设备，自动化程度比较高，正常情况时行车组织作业主要是利用先进设备监控列车运行。特殊情况下的行车组织是相对于正常情况下的行车组织而言的，主要是指由于设备故障、大客流、火灾等原因不能采用正常情况下的行车组织时组织轨道交通行车的方法。城市轨道交通某条线路一旦发生事故，将会造成全线列车运行的延误，对乘客的出行将会造成重大的影响。因此，城市轨道交通系统非常重视特殊情况下的事故演练。下面以国内某些轨道交通系统为例，主要介绍几种特殊情况下的行车组织基本方法。（1）列车晚点。由于客车故障或行车组织等原因造成列车大幅度晚点时，应牢固树立“以乘客为本”的思想，积极恢复正点运行。晚点时行车组织的重点是通过调整列车在区间的运行时间、运行速度和停站时间等，逐步恢复列车的正常运行秩序。行车调度员此时应该及时掌握列车晚点的原因、程度、发生地点等各种情况，及时调整前行和后续列车的站间运行时分和停站时间，并通知其他调度和车站做出相应的应对措施，及时解决列车晚点所带来的不利影响。（2）区间发现不明身份人员。在列车运行中，调度员若得到区间内有不明身份人员的报告时，应及时通知后续列车驾驶员在区间内慢行查找，将不明身份者带出区间并交车站处理。若连续三辆列车在区间查找后，均未发现情况，可暂停查找。（3）列车故障。列车在运行的过程中出现故障时，应根据不同的情况进行不同的处理。若故障列车能进行牵引运行，列车应首先清客，空车驶回车辆段，动用备用车替换故障列车。若故障列车不能运行时，OCC（Operating Control Center，运行控制中心）负责此状况下的行车组织，故障的判断和处理由驾驶员全面负责，行车调度有责任提出辅助处理意见。若在规定时间内故障不能解决，可向OCC请求救援。行车调度可根据实际情况，安排救援车辆。（4）轨道电路故障。轨道电路故障主要分为区间轨道电路故障和车站道岔区段轨道电路故障。区间轨道电路故障时，驾驶员可根据调度指示转换为人工驾驶模式行驶，当出清故障区段后，列车由驾驶员驾驶改为ATO（Automatic Train Operation，列车自动运行系统）驾驶模式。车站道岔区段轨道电路故障时，调度可授权车站进行站级控制，车站工作人员将道岔转换到规定位置并锁闭。当列车出清故障轨道电路时，列车由驾驶员驾驶改为ATO驾驶模式。（5）列车冒进出站信号机。由于各种原因，导致列车在运行的过程中冒进出站信号机时，行车调度员应根据不同情况进行办理。（6）区间疏导乘客列车。由于某些原因在区间内长时间停车，需要在区间内疏导乘客时，应首先封锁该区间，并阻止后续列车进入该区段，然后通知电力调度对该区段断电，并通知环控调度加强该区段通风。行车调度得到停电通报后，向有关人员和车站发布区间疏导乘客的命令，疏导命令中应指出疏导方向，原则上是向就近车站方向疏导，必要时可向两端车站疏导，车站工作人员应及时安置被疏导乘客。（7）大范围停电。若城市轨道交通线路遭遇大范围停电时，全线列车要停止运行，并尽量将列车扣在车站内，调度发布命令，让全线停止售票，并封锁相关车站。行车调度员应尽快查明各次列车所处的线路位置，如果需要区间疏散乘客时，应按规定及时疏散。电力调度应尽快查明断电原因与影响，汇报总调度，并尽快恢复电力供应。（8）发生人员伤亡。列车运行的过程中，若出现人员伤亡，应及时封锁事故区段，阻止后续列车进入该区段，并及时确认事故列车与伤亡人员的具体位置。若伤亡事故发生在车站，由车站值班站长负责组织，保护现场，待公安部门认定责任后将伤亡人员抬出运行线，尽快恢复列车运行；若伤亡事故发生在区间内，应由列车驾驶员保护现场，等待相关人员进行处理。在处理的过程中，如需要断电时，应及时要求电力调度给相关线路断电。（9）发生火灾。城市轨道交通在运营过程中一旦发生火灾，往往会造成比较大的损失，因此都非常重视此方面的演练。按照火灾发生的地点可以分为车站站台火灾、车站站厅火灾、隧道火灾、车辆段火灾、非运行区域火灾、列车因火灾停在隧道内、列车因火灾停在站台内等情况。不同的情况下都应有不同的应急预案。一般来说，若发生火灾后，应先确定火源、火情和伤亡情况，必要时由现场负责人或目击者报告119、120、当地公安分局和调度人员。然后由调度按照具体应急预案组织行车，并安排现场人员进行人员疏散、灭火等工作，并尽快恢复运营，以减少损失。（10）命令，封闭全线车站，将乘客向站外疏散，并通知电力调度断电，环控调度要加强事故现场及客流大的车站的通风。对于被迫停在区间内的列车，应进行区间疏散乘客。1.2列车自动控制系统
列车自动控制系统（ATC，Automatic Train Control）主要有三大组成部分，分别是列车自动监控系统（ATS，Automatic Train Supervision）、列车自动防护系统（ATP，Automatic Train Protection）以及列车自动运行系统（ATO）。由于计算机技术、信号传输技术、电子技术的不断发展，通信技术的科技含量不断提高，为列车自动控制系统的升级提供了可持续发展空间。基于无线通信的列车自动控制系统（CBTC，Communications Based Train Control）得到重视，CBTC系统适用于在建线路，也可以用来改造旧的城市轨道交通线路。CBTC系统采用的信息传输技术具有明显的优势，在我国已经得到推广和使用。
ATS系统通过实时监督和控制道岔、信号、进路等联锁环节以及列车运行的动态信息，为控制中心行车调度员提供调度指挥的依据，同时通过与其他系统的接口将信息传递出去。ATS系统具有的与其他信号系统的接口和通信系统的接口，是实现列车运行自动控制的关键部分。ATS系统主要完成对列车的进路排列、跟踪锁定功能。在ATS系统控制中心的显示界面编辑列车时刻表，监控线路运行状态，调节列车追踪距离并记录。在基于通信的列车自动控制系统中，控制中心ATS实现系统的主要功能，车站ATS在降级模式下可以对线路设备进行临时控制。ATS系统由控制中心设备进行集中管理，由车站ATS实现分散控制。
列车自动控制系统是城市轨道交通信号系统最重要的组成部分，它实现行车指挥和列车运行自动化，能最大限度保证列车运行安全，提高运输效率，减轻运营人员的劳动强度，发挥城市轨道交通的通过能力。ATC系统的技术含量高，运用了许多当代重要的科技成果。目前用于我国城市轨道交通的ATC系统大多是从国外引进的，有西屋公司、US&S公司、西门子公司、阿尔斯通公司、阿尔卡特公司、庞巴迪公司等。
1.ATC系统的组成和功能
ATC系统包括3个子系统：列车自动监控系统ATS、列车自动保护系统ATP、列车自动运行系统ATO，简称“3A”系统。ATC是在保证行车安全，提高运营效率的情况下，实现列车的自动控制。
ATC系统包括五个原理功能：ATS功能、联锁功能、列车检测功能、ATC功能和PTI（列车识别）功能。ATS功能可自动或由人工控制进路，进行行车调度指挥，并向行车调度员和外部系统提供信息。ATS功能主要由位于OCC（控制中心）内的设备实现。
通过联锁功能响应来自ATS功能的命令，在随时满足安全准则的前提下，管理进路、道岔和信号的控制，将进路、轨道电路、道岔和信号的状态信息提供给ATS和ATC功能。联锁功能由分布在轨旁的设备来实现。ATC功能在联锁功能的约束下，根据ATS的要求实现列车运行的控制。ATC功能有三个子功能：ATP/ATO轨旁功能、ATP/ATO传输功能和ATP/ATO车载功能。ATP/ATO轨旁功能负责列车间隔和报文生成；ATP/ATO传输功能负责发送感应信号，它包括报文和ATC车载设备所需的其他数据；ATP/ATO车载功能负责列车的安全运营、列车自动驾驶，且给信号系统和司机提供接口。PTI功能通过多种渠道传输和接收各种数据，在特定的位置传给ATS，向ATS报告列车的识别信息、目的号码和乘务组号和列车位置数据，以优化列车运行。
2.ATC系统的水平等级
为确保行车安全和线路最大通过能力，根据国内外的运营经验，一般最大通过能力小30对/h的线路宜采用ATS和ATP系统，实现行车指挥自动化及列车的超速防护。在最大通过能力较低的线路，行车指挥可采用以调度员人工控制为主；最大通过能力大于30对/h的线路，应采用完整的ATC系统，实现行车指挥和列车运行自动化。
ATO系统对节能、规范运行秩序、实现运行调整、提高运行效率等具有重要的作用，但不同的信号系统设或不设ATO会使运营费用差异较大，不过即使是通过能力为30对/h的线路，有条件时也可选用ATO系统。
根据运营需要，信号系统还应满足最大通过能力为40对/h的总体要求。对于城市轨道交通，行车间隔的发挥往往受制于折返能力，而折返能力与线路条件、车辆状态、信号系统水平等因素有关。因此，通过能力要求较高时，折返能力需与之相适应，必须对上述因素进行综合研究、设计。
3.ATC系统选用原则
ATC系统按下列原则选择：（1）ATC系统应采用安全、可靠、成熟、先进的技术装备，具有较高的性价比；（2）城市轨道交通运营线路宜采用准移动闭塞式ATC系统或移动闭塞式ATC系统，也可以采用固定闭塞式ATC系统；（3）ATC系统构成水平的选择按前述原则执行。
4.ATC系统的分类
由于地面设备构成不同、地面与车载信息传输方式不同，构成的ATC系统也不尽相同，其功能与使用效果也有差别。我国目前还不具备提供完整的列车控制系统，应用在城市轨道交通系统中的ATC核心技术都采用国外的先进技术，综合国内外ATC系统的产品，系统可按车地信息传输方式、对列车的控制方式和闭塞方式不同分类。
5.基于通信的列车控制系统（CBTC）
基于通信的列车控制系统是独立于轨道电路，采用高精度的列车定位和连续、高速、双向的数据通信，通过车载和地面安全设备实现对列车的控制，是一种采用先进的通信和计算机技术，连续控制、监测列车运行的移动闭塞方式的列车控制系统。
移动自动闭塞一般由列车自动防护系统车载设备通过精确测定列车前部位置，实时传送到地面控制中心，再由地面控制中心根据车长确定列车尾部的精确位置，在此基础上附加一定的安全距离确定出后车追踪运行的目标点，以此目标点计算出后行列车的运行控制命令，通过通信系统实时发送给后行列车，由车载设备实时控制列车，以确保列车运行安全。因此，列车的精确定位和高可靠大容量双向的实时通信是实现移动自动闭塞的关键技术。
基于通信技术的列车控制系统（CBTC）摆脱了用轨道电路判别列车对区段占用与否，突破了固定（或准移动）闭塞的局限性。较以往系统具有更大的优越性，具体体现如下：（1）实现列车与轨旁设备实时双向通信且信息量大。（2）可减少轨旁设备，便于安装维修。有利于紧急状态下利用线路作为人员疏散的通道，有利于降低系统全寿命周期内的运营成本。（3）确立“信号通过通信”的新理念。使列车与地面（轨旁）紧密结合、整体处理，改变以往车—地相互隔离、以车为主的状态。这意味着车—地通信采用统一标准协议后，就有可能实现不同线路间不同类型列车的联通联运。所谓联通联运是对于信号系统而言，主要是指某系统的地面设备可以与另一系统的地面设备互联、系统的车载设备可以与另一系统的地面设备协同工作、同一列车首尾的不同厂家的车载设备可以在同一线路上实施列车运行控制。1.3车站行车作业组织
在轨道交通系统行车组织中，车站起着极为重要的作用。车站是线路上供列车到发、通过的分界点，某些车站还具有折返、停运检修和临时待避等功能；车站是客流集散的场所，是乘客出行乘坐列车的始发、终到及换乘地点，也是运营企业与服务对象的主要联系环节；车站还是轨道交通各工种协作的生产基地。
1.3.1 车站的分类
车站的运输生产活动主要由行车作业和客运作业两部分组成。车站行车作业包括接发列车作业、列车折返作业等；车站客运作业包括售检票、组织乘客乘降和换乘作业等。车站的分类可从不同的角度进行，就车站作业而言，主要是按运营功能和是否具有站控功能分类。
1.按运营功能的不同分类（1）终点站。终点站是指线路两端或列车交路两端的车站，除供乘客上下车外，通常还具有列车折返、停留或临时检修等运营功能。（2）中间站。中间站一般只供乘客上下车，是线网中数量最多的车站。有的中间站设有配线，可供列车越行；也有的中间站设有折返设备，可供列车折返。（3）折返站。折返站是终点站与中间站中设有折返线、渡线等折返设备，可供长、短交路列车进行折返作业的车站。（4）换乘站。换乘站设在不同线路的交汇地点，除供乘客上下车外，还供乘客由一条线路的列车换乘到另一条线路的列车上去。
2.按是否具有站控功能分类（1）集中站。集中站是指具有站控功能的车站，集中站车站值班员根据调度命令，可监控集中站管辖线路上的列车运行、办理电话闭塞行车和执行扣车、催发车等列车运行调整措施。集中站通常为有道岔车站。（2）非集中站。非集中站是指不具有车站控制功能的车站。非集中站通常为无道岔车站。
1.3.2 车站ATC系统
目前城市轨道交通多采用ATC信号系统，在车站相应的必须具有ATC系统中的ATS分机等设备。
1.车站控制台
设备集中站的行车设备有车站控制台、进出站信号机、防护信号机、道岔转辙设备、轨道电路无线通信器等，其中车站控制台是组织指挥行车的一种专用设备。设备集中站综控员通过车站控制台上的各种按钮可以办理进路、办理闭塞、操纵道岔、开闭信号，通过各表示灯的显示可以监视设备及列车运行的情况；非设备集中站只能进行监视，不能控制。非设备集中站的行车设备有综合控制盘（IBP盘，Integrated Backup Panel，后备盘）、发车计时器、站台紧急关闭按钮、电源设备、ATO地面设备、ATS分机。
2.系统控制等级
ATC系统分为四个控制等级，即控制中心自动控制、控制中心人工介入控制、车站自动控制、车站人工控制。有些线路ATC系统分为五个控制等级，即控制中心自动控制、控制中心人工介入控制、车站自动控制、车站人工介入控制、车站紧急控制。
3.系统控制模式等级的使用条件（1）在ATO车载设备失效时，列车可转换为在ATP防护下的人工驾驶模式。（2）当地面某一个ATP应答器失效时，列车将继续正常运行，同时记录失效。（3）当车载ATP系统无法识别列车位置时，列车将从“目标—距离”模式转换成“速度编码”模式。列车接收到连续的两个无线接入点（APR）应答器信息，列车能够重新定位，并转换为“目标—距离”的模式进行行驶。（4）当地面ATP设备发生故障时，列车按受限制人工驾驶模式行驶。（5）在车载ATP设备故障时，准移动闭塞降级为站间自动闭塞，列车仅能按非受限制人工驾驶模式行驶。（6）当控制中心发生不可预测情况时，可以启动备用控制中心，正常的行车调度自动功能可以使用。1.4行车调度作业组织
城市轨道交通调度指挥系统负责管理城市轨道交通日常的生产运输任务，同时也是对运输生产活动全过程进行实时监控调整的指挥中心，凡是与运输生产有关的各部门、各专业均要在调度指挥系统的统一协调指挥下进行日常的生产活动。城市轨道交通调度指挥系统在协调各部门工作，确保列车运行安全，提高列车运行质量，保持运输生产整体连续性等方面起着核心作用。城市轨道交通调度指挥系统以计算机技术、现代通信和信息技术为基础，以列车运行管理与控制为核心，涉及电力、消防环控、车辆、通信等方面的综合管理与控制。其首要目标是实现运输生产安全、高效、正点和稳定有序。
在日常运输工作中，为统一指挥、有序组织运输生产活动，城市轨道交通调度指挥系统设立控制中心（OCC）。调度指挥控制中心是对城市轨道交通实行集中管理的所在地，能实现对列车运行、车站设备、电力供应、防火报警、票务管理等方面的统一调度与监控，同时作为全线信息交换的枢纽，控制中心也是处理突发事件的指挥中心。为对复杂的运输生产活动进行全面地指挥和监督，控制中心实行分工管理原则，将整个运输生产活动按业务性质划分成若干部分，设置不同的调度工种分别管理一定的工作。如在控制中心，通常设有行车调度、电力调度和环控调度等调度工种。
城市轨道交通行车调度系统以计算机技术、现代通信和信息技术为基础，随着技术的不断进步，城市轨道交通行车调度系统设备呈现出以下特征。
1.自动化水平高。一般情况下城市轨道交通行车调度系统能实现系统的自动运行，行车调度员只需进行监视即可，只有当系统运行状态偏离了其自动调整的范围才需进行相应操作。
2.高度复杂。城市轨道交通行车调度系统大量使用计算机，这使得系统内人与机、各子系统之间相互作用高度复杂、结合紧密。
3.防御装置多。城市轨道交通行车调度系统为了减少技术失效和人因失误对系统安全造成的威胁，通过冗余设计，采用了多重、多样的安全防御装置。这些装置大大提高了系统的安全性。
4.透明程度低。城市轨道交通行车调度系统的高度自动化、复杂性与结合性以及大量的防御装置使得系统的内部行为变得模糊，降低了系统设备的透明程度。
行车调度员的工作任务可归纳为以下四种任务类型：监视型任务、操作型任务、通信型任务和记录型任务。监视型任务是指行车调度员通过监视ATS工作站、信号大屏、CCTV（Closed Circuit Television，视频监控系统）显示屏等终端显示设备了解线路上列车运行状况、设备运转状况以及各站乘客信息、列车到发情况等。操作型任务是指行车调度员通过键盘、鼠标等人机交互设备在ATS工作站、无线调度台等人机交互界面上的一系列操作行为，如人工排列进路、开放信号、转换道岔等，其本质是人为达到一定目的而对机器施加的一定作用。通信型任务是指行车调度员通过无线调度台、有线调度台、公务电话等通信设备实现与司机、车站行车值班员、信号楼值班员等的信息交流。记录型任务是指行车调度员对发布的调度命令、突发事件及处理过程等的记录，以生成工作日志和运营报表。
监视型任务是行车调度的基础，正常情况下行车调度员以监视列车运行、设备运转为主，当通过监视发现异常信息时，相应的通信、操作型任务因此增加。行车调度员任务的实质是通过各种设备获取能表征系统当前运行状态的信息，并据此信息对系统下一步的运行状态做出预判，从而决定应该采取的行动，并将该行动的实施方案传达给与此相关的人或设备。因此，对于行车调度员而言，需要对通过监视和通信获得的信息进行加工，并根据知识、经验和调度规则判断各类状况的发展趋势以制定合理、有效的运营调度策略。
行为科学指出，人的行为是人的内在因素和外部环境共同影响的结果。在城市轨道交通行车调度系统中，行车调度员在经过长期训练和现场体验所获得的知识、技能和规则的基础上，通过调度指挥控制中心设备提供的信息掌握系统的运行状态，及时作出判断，并进行相应的控制操作或发布调度命令。因此，行车调度员执行任务的过程为：通过调度监督设备、通信设备接收系统的运行状态信息，通过认知确认后作出决策，并进行相应的控制操作。其特点表现为“监视—确认—决策—控制”。
城市轨道交通行车调度工作由调度控制中心实施，实行高度集中统一指挥，以使各个环节紧密配合，协调工作，保证列车安全、正点地运行。行车调度工作是城市轨道交通系统的核心，它的好坏直接影响乘客运输任务的完成情况。
1.行车调度工作的基本任务（1）组织指挥各部门、各工种严格按照列车运行图工作；（2）监控列车到达、出发及途中运行情况，确保列车运行正常秩序；（3）当列车运行秩序不正常时，及时采取措施，尽快恢复正常运行秩序；（4）及时、准确地处理行车异常情况，防止行车事故的发生；（5）随时掌握客流情况，及时调整列车运行方案；（6）检查监督各行车部门执行运行图情况，发布调度命令；（7）当发生行车事故时，按规定程序及时向上级主管部门汇报，并采取措施防止事故扩大，积极参与组织救援工作。
2.调度机构及其组成
城市轨道交通系统是一个复杂的、技术密集型的城市公共交通系统，为统一指挥，有序组织运输生产活动，轨道交通系统设立调度控制中心。调度控制中心实行分工管理原则，按业务性质划分若干部分，设置不同的调度工种。如在控制中心通常设有行车调度、电力调度和环控调度等调度工种。
3.行车调度工作的主要设备及功能
随着科学技术的发展，城市轨道交通系统运行控制设备正逐步向自动化、远程化、计算机化的方向发展，行车调度工作也从人工电话调度指挥方式向电子调度集中和计算机调度集中控制设备发展。（1）人工调度指挥系统（电话闭塞法）
①控制调度中心设备：调度电话、无线调度电话、传输线路；
②车站设备：调度电话分机、传输线路；
③列车上设备：无线调度电话。
该系统主要由行车调度员通过电话向车站值班员直接发布指令，由车站值班员安排列车进路。通过值班员报点，调度员掌握列车到达、出发信息，下达列车运行调整调度命令，并通过无线调度电话呼叫列车司机，发布调度指令。在该阶段，由调度员人工绘制列车运行图。（2）电子调度集中系统（自动闭塞法）
①调度控制中心设备：调度集中总机、运行显示屏、运行图绘图仪、传输线路等；
②车站设备：调度集中分机、传输线路等；
③列车上设备：无线调度电话。
电子调度集中设备实现了运行调度指挥的遥信和遥控两大远程控制功能（尚缺遥测这一基础功能），它的特点是区间采用自动闭塞、车站采用电气集中联锁，并用电缆引接到控制中心。控制中心行车调度员可以直接排列进路，直接指挥列车的运行调整，并通过列车显示屏监控列车运行情况。在必要时，可将列车运行进路排列权限下放给车站，由车站值班员操作。
在电子调度集中情况下，列车进入区间的行车凭证为出站信号机的绿灯显示。如出站信号故障，凭行车调度的命令发车，追踪运行列车间的安全间隔由自动闭塞设备实现。（3）计算机控制的自动调度设备（ATC系统与CATS系统）
CATS（Central Automatic Train Supervision，中央列车自动监控系统）是ATC系统中央控制中的调度指挥系统，它是一个实时控制系统，由调度控制和数据传输电子计算机、工作站、显示盘和绘图仪等构成，电子计算机按双机热备用配置。
4.行车调度的调度命令
在组织指挥列车运行过程中，行车调度员按规定在进行某些行车作业时需发布调度命令，表示行车调度员在指挥列车运行过程中发布的对行车作业具有严肃性和强制性的指令。行车调度员在发布调度命令前，应详细了解现场情况，并听取有关人员的意见，调度命令发布后，有关行车人员必须严格执行。行车调度命令分为口头命令、书面命令、口头通知三种。
5.行车调度工作考核指标（1）列车运行图的兑现率
列车运行图兑现率=实际开行列车数/计划开行列车数×100％（2）列车正点率
列车运行正点率=正点运行列车数/全部开行列车数×100％（3）平均满载率
平均满载率=（日客运量×平均运距）/（输送能力×线路长度）×100％1.5车辆基地作业组织
车辆段及综合基地包括车辆段、综合维修中心、材料总库、教育培训中心和必要的生活设施，是保证轨道交通系统中各项设备处于良好状态、确保行车安全的场所。其服务对象包括移动设备（车辆）、机电设备（如车站的自动扶梯、屏蔽门、乘客导向设施、环控设备、给排水设备等）、供电设备（如变电站、变电所、接触网、电力电缆等）、通信信号设备、轨道、桥梁、隧道、房屋建筑等各类维护设施和部门。
1.列车作业过程
车场内的常见设备包括线路、信号进路和控制设备、运转日常管理以及各类机电设备、检修设备、列车存放和其他辅助设备。车场可为正线运行列车提供各类后勤保障、服务，确保正常的运营秩序；车场是运行勤务人员的重要工作场所，为运营相关人员提供后勤保障、服务。在车场还可完成除电动列车以外的各类运营相关设备保障工作。
车场行车作业是整个城市轨道交通系统行车组织的重要组成部分之一，它在上级运营指挥部门的统一指挥下，按运行图制定的行车计划完成日常的车辆运行工作，其日常工作范围包括：
①负责所辖各运行线路内的电动列车运行、检修、整备任务，确保上线运营和列车状态良好；
②确保上线运营列车准点出场、入库，能顺利进行运行列车的调整；
③配合维修人员完成列车的保养、维修、调试等工作；
④安排场内调车作业以及正线开行施工列车；
⑤协调场内各专业技术工种在规定范围和规定界面的施工作业；
⑥协助正线事故救援工作；
⑦编排列车运行计划，按运行图要求配置列车及乘务人员；
⑧对车辆乘务人员及站场行车人员的行政管理、技术管理等。
2.列车运转流程
列车运转流程指的是每日列车运行过程，包括4个环节，即列车出场、列车正线运营、列车入场和列车场内检修及整备作业。这些作业由列车运行部门各个岗位协同配合共同来完成。列车出车作业为列车出车作业包括编制发车计划、乘务员出乘、列车出库与出段3部分。（1）编制发车计划。发车计划由运转值班员根据列车运行图、运营检修用车安排、车场线路存车情况等编制，内容包括列车车次、待发股道、运行车编号等。编制发车计划时，应注意避免交叉发车和保证列车出库顺序无误。发车计划编制完毕后，除应将计划下达给信号楼值班员外，运转值班员还应将计划中列车车次、车号、有无备车、备车车号上报给行车调度员。（2）驾驶员出乘。驾驶员应在充分休息的情况下出勤，按规定时间、地点办理出勤手续，领取相应物品。在办理出勤手续时，驾驶员应查看行车告示牌上的行车命令、指示及安全注意事项，了解列车出库股道，并认真回答运转值班员的提问，听取运转值班员传达的有关事项。
办妥出勤手续后，驾驶员应对安排值乘的列车按突出重点、兼顾一般的原则进行出车前检查，检查合格后方能发车。检查时发现车辆故障不能担负列车任务时，应及时上报运转值班员并按其指示执行。运转值班员应立即通知检修部门检修故障列车，及时调整驾驶员值乘列车的出车次序，并向信号楼值班员传达变更出车计划。备用驾驶员应与值乘驾驶员同时出勤，完成备用列车检车程序后，备用驾驶员应在车上待命。在发车工作结束后，方可回到驾驶员休息室待命。（3）列车出库与出段。列车起动前应确认信号开放与库门开启正常，并注意平交道是否有人员、车辆穿越。在规定的出库时间已到而出库信号仍未开放时，司机应主动询问信号楼值班员，联系不上时可通过运转值班员询问。
正常情况下，列车经由出段线出段。列车出段凭防护信号机的显示，在出段线的有码区按人工ATP方式运行，在出段线的无码区按限速人工驾驶方式运行。在设备故障（咽喉道岔、道岔区轨道电路、牵引供电）或检修施工（车厂路线、信联闭设备、接触网）时，列车可以由入段线出段，但应得到行车调度员准许。信号楼值班员在办理列车发车作业时，应确认区间空闲（出、入段线视为区间），停止影响发车进路的调车作业。
3.列车正线运行
从车辆运行角度，列车正线运行主要涉及列车运行交路、列车驾驶员作业和正线交接班等。（1）列车运行交路。列车正线运行的循环交路以及列车在两端折返站的到、发时刻和出入段时间、顺序由车辆周转图规定。（2）列车驾驶作业。驾驶员在值乘中应注意力集中、严禁违章行车。在发现异常情况时，要及时采取措施排除故障和险情，确保行车安全和乘客安全。（3）正线交接班。驾驶员在正线交接班时，接班驾驶员应按要求出勤，交班驾驶员应将列车技术状态、有关行车命令与注意事项交代清楚，并填写在驾驶员报单上。如接班驾驶员未能按时到达，交班驾驶员应坚守岗位，及时报告行车调度员。
4.列车收车作业
列车收车作业包括列车入段与入库、库内作业两个部分。（1）列车入段与入库。正常情况下，列车由入库线回段。列车入段凭证为防护信号机的显示，在入库线的有码区按人工ATP方式运行，在入库线的无码区按限速人工驾驶方式运行。在设备故障或施工作业时，列车可以从出库线入段，但应取得行车调度员的准许。信号楼值班员在办理接车作业时，应确认接车线路空闲，并停止影响接车进路的调车作业。（2）库内作业。列车进入车库停稳后，驾驶员应对列车进行检查，在确认列车无异常后携带列车钥匙、驾驶员报单及其他相关物品办理退勤手续，然后向驾驶组长汇报当日工作情况，听取次日工作安排与注意事项。
在发现列车技术状态不良时，驾驶员应向运转值班员报告并做好记录。在发生列车晚点、掉线、清客、行车事故与救援时，运转值班员须组织当事人及有关人员填写情况报告，并立即报有关部门处理。
5.列车整备作业
列车整备作业分为清洗、检修和车辆验收3个部分。（1）列车清洗。列车清洗包括内部清扫、清洁和车身清洗，列车清洗工作根据清洗计划进行。清洗时的动车按调车作业办理。（2）列车的检修。列车回库停稳后，运转值班员应及时与检修部门办理车辆交接，检修部门按计划进行检修作业。（3）车辆的验收。检修完毕的车辆应及时与运转值班室办理移交手续，运转值班室须派专人对车辆技术状态进行检查，验收确认车辆符合正线运行的要求。1.6正常情况下的行车组织
网络化轨道交通作为一个整体系统，影响其运营效果的因素多种多样，为保证轨道交通安全、快捷、准时的特点，应对其在突发事件条件下的行车策略进行探讨，以保证系统正常运行。突发事件是指轨道交通日常行车组织在遇到客流突变或是系统内部组成部分发生故障、意外时，不能满足乘客需求的情况。在这些突发事件情况下，如何保证列车安全行车，客流及时疏导，控制突发事件影响范围，最大限度减少损失是轨道交通行车组织需要做的准备工作。
突发事件的可预测性是指在轨道交通系统正常工作的状态下，客流本身出行需求在较短的时间内发生较大变化，并且这种客流量的变化可以通过已研究的客流预测模型，利用历史客流数据预测得到，在事件突发前显示较为准确的预警。因为突发事件前可以得到预测的突变客流量，故可以根据预测的客流量在突发事件影响范围内调整列车运行方案，使之最大限度满足客流需求，主要办法有：加大发车频率、采用大编组小交路策略、减少停站数量等。如事件发生在客流集聚的换乘车站，为保证乘客安全、舒适乘坐需要，避免换乘站乘客拥挤而产生的安全隐患，应在列车线路能力许可的范围内，加大换乘站上各线路的发车频率，以使车站客流快速疏散；当客流突增情况发生在路网中较长射线上时，应采用加开行大编组小交路的列车开行策略，满足区间段上客流需求；在连接机场、火车站等大型客流集散地的线路上，在某段时间因特殊事件生成大量客流的情况下，为满足这种客流准时、快速的要求，用减少停车站点办法以缩短线路的运行时间满足乘客需求。
城市轨道交通由于行车密度高、间隔小、对安全运营要求高的特点，根据信号设备所能提供的运行条件，一般分为调度集中控制、调度监督下的自动运行控制和半自动运行控制三种方式，按照运行图规定的行车计划开行列车，进行列车运行组织。
控制的行车组织方式，在调度所行车调度员的统一指挥下，利用行车设备对列车的到、发、折返等作业进行人工控制及调整。调度集中控制下的行车组织的指挥人为行车调度员，车站不参与行车组织的工作。
自动运行控制是当今世界城市轨道交通列车运行组织的发展趋势及主流行车控制方式，许多早期建成轨道交通的城市，由于当时的各方面技术条件的限制，采用半自动和人工方式进行行车组织，近年来已经逐步采用自动运行控制替代。自动运行控制利用计算机技术对列车运行实行自动指挥和自动运行监护，并有列车运行保护系统提高行车安全系数。
自动运行控制是在中央调度所统一指挥和监督下，由车站行车值班员操作车站电气集中或临时信号设备控制列车运行。在一些早期建成的城市轨道交通至今仍采用这种列车运行组织方式，在一些新线上，由于信号系统尚未安装调试完毕，在过渡期运营时也会采取这种方式进行行车组织。
城市轨道交通行车组织就是采取各种技术手段保证列车运行系统、客运服务系统、检修保障系统的专业设施、设备的正常、合理的运转，从而实现安全、舒适、快速、准时、便利地运送旅客，以满足乘客出行的需要。城市轨道交通行车组织不同于干线铁路，基本上只从事列车运行组织和接发车两项作业，主要由控制中心和车站两级部门完成。正常情况下的列车运行控制，根据信号设备所能提供的运行条件，一般分为调度集中控制（统一人工控制）、调度监督下的自动运行控制（计算机控制）和半自动控制（前两者结合）三种形式。（1）行车指挥体系城市轨道交通是一个复杂、技术密集型的城市公共交通系统，具有各项作业环节紧密联系和各部门、各工种协同工作的特点。因此，城市轨道交通行车组织必须贯彻安全生产的方针，坚持高度集中、统一指挥、逐级负责的原则。在一个调度区段应由该区段的行车调度员统一指挥，相关行车人员必须执行调度命令，服从指挥是一般的城市轨道交通系统行车指挥体系。（2）列车运行组织正常情况下，城市轨道交通列车的一个运行周期为：根据列车运行图，列车按照规定时间从车辆段存车线出来进入正线并投入运营，一直到运营结束退出服务回到车辆段进行整备，整备完毕后再次从车辆段出来进入正线投入运营服务为止。可以说正常情况下列车的一个运行周期是24h。在这一过程当中，需要由行车调度指挥、车辆段调度员、车辆段值班员、车站行车值班员、站台站务员和驾驶员等人员共同完成。1.7非正常情况下的行车组织
非可预测突发事件主要是指线路设备在未知情况下发生意外，导致列车运行延误、客流聚集的情况。列车延误所引起的列车晚点将致使乘客在车站积聚，车站客流发生积压，乘客可能因此更改出行线路，而乘客出行线路的变化会影响到客流在城市轨道交通网络上的分布情况，各条线路输送量也随之变化。导致列车延误的故障主要是列车晚点、区间堵塞、线路故障等情形。
非正常情况下的行车组织是相对于正常情况下的行车组织而言的，主要是指由于设备故障、火灾、大客流或运行秩序紊乱等原因，不能继续采用正常情况下的行车组织方法组织轨道交通行车。城市轨道交通由于采用较先进的设备，自动化程度较高，正常情况时的行车组织作业主要是利用先进设备监控列车运行。然而越先进的设备，由于平时很少遇到故障情况，一旦出现故障，则越考验各级行车人员的事故处理能力及应变能力。因此为加强员工对非正常情况下的处理能力，城市轨道交通系统非常重视非正常情况下的事故演练。
非正常情况下的列车运行组织是相对上述正常情况下的列车运行组织而言的，也就是在基本列车运行控制方式由于信号故障、道岔故障等原因而不能继续采用原行车控制方式的情况下的列车运行组织。电话闭塞法是在非正常情况下列车运行组织所采取的基本方法。
由于特殊情况造成的对原行车组织方式作出重大调整的，也属于非正常情况下的行车组织范畴，如列车救援、因故采用一线一车或分段运行等等，都必须在行调的统一指挥下，在确保行车安全的前提下，组织列车运行。
1.列车晚点情况
列车晚点指列车未能按照列车运行图行车，到站时间晚于图定时间，导致乘客在车站的等候时间过长和换乘旅客的换乘时间延长。
在列车晚点发生情况下，应尽快采取措施进行调整，减少系统损失。调整的原则是通过沿线列车的运行时间、运行速度和停站时间等因素的调整，尽快均匀在线运行列车的间隔，逐步恢复列车运行的正常秩序。参照铁路列车晚点列车调整方法，可以采取列车运行、车站运行、调度运行几种方式。（1）列车运行方式
前行列车通过提高站间运行速度，减少列车停站时间，后续列车通过减小站间运行速度，使前后列车的间距加大。（2）车站运行方式
车站的信息系统应向乘客通告车站所处状态和列车运行情况，对乘客的进入做一定程度的限制，防止大量的客流在车站站台积压，加重晚点。（3）调度运行方式
利用先进的调度系统应对列车晚点的原因、程度、堆积列车数量、发生的地点做出正确的判断，并决策一前行和后续列车的站间运行时间和建议停站时间，随时调整运行参数，编排临时运行图，并向相交线路通报运行情况，为行车值班人员提供决策依据。
2.区间堵塞情况
当线路发生意外导致线路堵塞，将引起列车晚点及影响列车交路的实现。此时将采用临时交路分段运行的方式。（1）列车运行方式
列车处于或能够驶入临时交路覆盖范围，则可以以正常的驾驶方式运行，并由调度指挥系统根据临时列车运行计划的安排在规定的折返站折返。列车如果超出了临时交路的范围，应改为人工驾驶，尽可能在就近前方车站停车疏散乘客。如果无法进站，则应设法将列车倒回前一车站疏散。当列车被迫停在区间中无法开动时，可在调度员的指挥下，让乘客有秩序地从列车的紧急疏散门下车到区间，沿区间走到车站。（2）车站运行方式
对于临时交路覆盖范围以外的车站，由于没有列车通行，车站应对乘客关闭。而对于临时交路范围内的车站，则应通过乘客信息系统向乘客通报列车运行的情况，并根据具体情况采取限制车站乘客数量的措施。（3）调度指挥方式
调度指挥系统在确定要以临时交路运营后，应根据交路长短，在线列车数量等因素，排列出临时运行计划，并将此信息传输给车站和列车，通知相关线路，以采取一定的措施。对于被堵塞在区间中的列车及乘客，调度系统应采取灵活的措施，首先安全疏散乘客，再处理引起堵塞的事件。
3.线路故障情况（1）正线轨道故障
如果正线上的轨道发生故障。那么正线上的正常交路就无法实现，区间或车站必然引起堵塞，此时列车运行采用临时交路运行。（2）折返线轨道故障
终点折返站一般拥有两条以上的折返进路。如果由于轨道或道岔故障导致其中一条进路不能实现，为使列车能够维持全线运行，列车应利用其他进路折返，如果所有进路都不能实现，则列车将不得不采取区间堵塞方式运行。
4.列车运行调整
由于设备故障、乘降拥挤、途中运缓或作业延误等原因，难免出现列车运行晚点的情况。此时，行车调度员应根据列车运行的实际情况，按恢复正点和行车安全兼顾的原则，根据规定进行列车运行调整，尽可能在最短的时间内使晚点列车恢复正点运行。
列车运行调整的方法：
调度指挥的主要困难在于发生了列车运行秩序混乱，这时，需要行车调度员根据情况，在最短的时间内，选择出在区段内放行列车的最优决策，因此行车调度员必须掌握列车运行调整的基本方法。一般情况下，行车调度员可采取以下方法：行车调度员调整列车运行，可根据列车运行的实际情况进行选择，也可以将上述列车运行调整的方法综合运用。
①列车在始发站提前或推迟发出列车。
②组织列车赶点。
③延长或压缩停站时间。
④使规定在站停车列车变为通过或使通过列车变为停车。
⑤变更列车运行交路。
⑥停运或加开列车。
⑦备用车顶替。
⑧列车反方向运行。
⑨调整列车运行行车间隔。第2章城市轨道交通列车自动监控系统仿真实验
在城市轨道交通系统中，由双机冗余计算机组等设备构成的列车自动监控子系统（ATS）完成列车运行的控制任务。
ATS子系统的硬件组成包括：双机冗余计算机组和控制室内的显示盘、工作站、绘图仪、打印机等设备。该子系统的主要自动功能是跟踪正线列车运行，显示列车车次；根据储存的基本运行图或调整过的计划运行图，用人机对话方式生成当前使用的运行图；自动排列列车进路；自动进行列车运行调查；自动绘制实际列车运行图和生成各种运行报告。该子系统的主要人工功能包括行车调度员直接办理进路和进行列车运行调整两类。本课程实验是本专业教学的一个重要环节，是在《城市轨道交通运营管理》有关的教学内容完毕后进行的，主要利用列车运行仿真系统完成列车运行的控制与监督，并可以运用所学的行车知识和行车操作流程解决实际问题。2.1城市轨道交通列车自动监控系统简介
2.1.1 系统概况
城市轨道交通列车自动监控仿真系统，为运输管理、通信信号、车辆等专业学生提供实习基地，从而使在校学生能更好地理论联系实际，巩固和加深理解课堂教学内容，完整地掌握运营管理、通信信号、车辆技术等基础知识。
系统以上海城市轨道交通3号线和4号线为蓝本，总体设计考虑共线运营。系统设计为两个模式：一是教学模式；二是演示模式。
教学模式下由通用性教学平台和ATS仿真课程组成，ATS仿真课程通过教学平台进行教学与练习。通用性教学平台主要包括教学管理系统、课件制作系统，后续可考虑添加考核、档案管理等功能。ATS仿真课程包括：控制中心ATS仿真系统、集中站车站值班员仿真系统、停车场信号楼调度员仿真系统。
演示模式是为完整展示整个ATS系统而设计的，按照ATS系统的通用分布模型进行构建。在本期项目中配置22台计算机分别用于模拟控制中心调度员工作站、18个集中站的值班员工作站和3个停车场调度员工作站。如图2.1所示。
图2.1 系统构建框架图
城市轨道交通ATS仿真系统的硬件平台是由70台学员机、1台教师机、网络、1套背投大屏显示设备组成。演示模式和教学模式都在该硬件平台上实现各自功能，系统网络拓扑结构图如图2.2所示。
图2.2 系统网络拓扑结构图
2.1.2 系统结构
系统功能主要包括教学管理、教学案例制作、ATC运行控制仿真功能。
1.教学管理
教学管理模块包括课程管理和电子教室功能。课程管理功能用来管理各种课程，包括课程的新建、删除、分类等；电子教室实现网络多媒体教室功能，提供广播教学、远程辅导、学生监控等教学手段，用于教学。（1）教师教学过程
①教师机登录教学管理平台后，通过教学管理选择所需讲授的课程。
②教师通过教学管理系统的电子教室的广播教学功能，指定学生或者全体学生接收教师机的屏幕内容。
③被指定广播教学的学生机，显示教师机的屏幕内容，本机的鼠标和键盘被锁定，直至教师机解除对该学生机的教学广播。
④同时教师可通过电子教室的其他功能，如：电子黑板进行课程讲解、电子黑屏功能提醒学生认真听讲、师生互动功能使学生和教师在课堂即时交流。（2）学生练习过程
①学生机登录教学管理平台，可选择本机有权限访问的课程进行自由练习。该访问权限在课程管理中由管理员指定。
②教师可通过教师机的电子教室的屏幕监视，实时查看学生的练习情况，通过远程辅导功能可接管某学生机的鼠标和键盘，在学生机上单独为该学生做演示操作。
③学生若需要帮助，可通过学生机的电子举手功能呼叫教师，教师机的电子教室中会有相应学生的呼叫提示，教师可根据呼叫提示对学生进行帮助。
④学生还可通过师生互动功能，与教师交流、讨论有关问题。
2.教学案例制作及播放
教学案例制作模块包括教学案例的录制、编辑、播放功能。
3.ATS运行控制仿真
此系统涉及ATS仿真、集中站值班员工作站仿真、停车场信号楼调度员工作站仿真。（1）ATS仿真功能
①信号控制功能（表2-1）
②列车的描述功能（表2-2）
表2-1 信号控制功能
表2-2 列车的描述功能
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]