苗義烽 王 濤 趙隨海 嚴(yán) 頻

*中國(guó)鐵道科學(xué)研究院通信信號(hào)研究所 助理研究員，100081北京

＊＊北京鐵路局電務(wù)處 助理工程師，100860 北京

近年來(lái)，新一代分散自律CTC系統(tǒng)不斷在全路各條新線和既有線推廣應(yīng)用。在新建線路實(shí)施CTC，系統(tǒng)調(diào)試試驗(yàn)時(shí)間充裕，且不存在干擾行車的問(wèn)題，CTC的開(kāi)通實(shí)施工作相對(duì)較易;但在已開(kāi)通TDCS的繁忙鐵路干線區(qū)段，由于車流密度大、沿線各站客貨作業(yè)繁忙、調(diào)度區(qū)段管轄里程長(zhǎng)等原因，行車指揮工作對(duì)TDCS系統(tǒng)的依賴度非常高，由TDCS系統(tǒng)升級(jí)到CTC系統(tǒng)，必須要保障運(yùn)輸生產(chǎn)秩序不受影響，做到平穩(wěn)、無(wú)縫的過(guò)渡?，F(xiàn)以北京局管內(nèi)京九線為例，探討TDCS升級(jí)為CTC系統(tǒng)的解決方案。

京九線地處京廣、京滬線中間的位置，是貫通我國(guó)南北的主要鐵路運(yùn)輸通道之一，在北京局管內(nèi)，圖定貨物列車70余對(duì)、旅客列車40余對(duì)，而實(shí)際開(kāi)行列車遠(yuǎn)大于圖定列車對(duì)數(shù)，并且速差大(最高160 km/h，最低70 km/h)、區(qū)間運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng) (最大區(qū)間貨車31 min、客車26 min)，同時(shí)受南倉(cāng)樞紐、豐西樞紐和機(jī)車交路復(fù)雜等情況的影響，運(yùn)行狀況較為復(fù)雜。系統(tǒng)升級(jí)解決方案按照前述目標(biāo)，針對(duì)培訓(xùn)與軟件改進(jìn)、仿真、硬件平臺(tái)升級(jí)、軟件平臺(tái)升級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)調(diào)試等階段，給出了詳細(xì)的流程及每個(gè)階段的目標(biāo)和實(shí)施步驟。

1 解決方案總體流程

按時(shí)間順序，解決方案分為培訓(xùn)與軟件改進(jìn)階段、仿真試驗(yàn)階段、硬件平臺(tái)升級(jí)階段、軟件平臺(tái)升級(jí)階段、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)調(diào)試階段等若干階段。其中，培訓(xùn)與軟件改進(jìn)、仿真試驗(yàn)兩階段與硬件平臺(tái)升級(jí)階段工作并行進(jìn)行?？傮w流程如圖1所示。

2 各階段的目標(biāo)與實(shí)現(xiàn)

2.1 培訓(xùn)與軟件改進(jìn)階段

對(duì)需求的全面、準(zhǔn)確把握是任何軟件系統(tǒng)成功的基石，雖然分散自律調(diào)度集中系統(tǒng) (CTC)有部頒標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)條件可供執(zhí)行，但不同路局、不同調(diào)度區(qū)段在具體實(shí)施CTC系統(tǒng)時(shí)都會(huì)提出適應(yīng)本局、本線調(diào)度指揮特點(diǎn)的個(gè)性化需求，對(duì)這部分需求的掌握，將成為CTC系統(tǒng)能否順利實(shí)施的關(guān)鍵，本階段的重要目標(biāo)就是要在整個(gè)項(xiàng)目初始階段盡可能全面地、準(zhǔn)確地捕捉到這些來(lái)自運(yùn)輸組織部門、設(shè)備維管部門的需求。

圖1 解決方案總體流程圖

需求來(lái)自用戶，但用戶能否準(zhǔn)確、清晰地提出需求要建立在對(duì)系統(tǒng)是否熟知的基礎(chǔ)上，所以要讓用戶提出需求首先要讓用戶了解系統(tǒng)，在用戶對(duì)系統(tǒng)的架構(gòu)、功能熟悉之后，經(jīng)過(guò)反復(fù)的溝通、改進(jìn)、再溝通、再改進(jìn)，最終使系統(tǒng)滿足本局、本調(diào)度區(qū)段行車指揮的需求，達(dá)到實(shí)用化的目標(biāo)。

本階段按搭建仿真系統(tǒng)平臺(tái)、用戶培訓(xùn)、需求討論與軟件改進(jìn)3個(gè)子階段順序進(jìn)行。

1.搭建仿真系統(tǒng)。仿真系統(tǒng)的搭建是必不可少的，它是供各部門培訓(xùn)、需求討論與軟件改進(jìn)以及后續(xù)的仿真試驗(yàn)使用。京九CTC系統(tǒng)仿真系統(tǒng)由中心子系統(tǒng)和車站子系統(tǒng)組成。中心子系統(tǒng)主要包含數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用、通信前置三合一服務(wù)器、仿真服務(wù)器、行調(diào)臺(tái)、助調(diào)臺(tái)、綜合維修調(diào)度臺(tái)、工作站及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備;車站子系統(tǒng)主要包含車務(wù)終端、信號(hào)員終端、車站自律機(jī)、安全接口、車站聯(lián)鎖系統(tǒng)仿真機(jī)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備;所有設(shè)備、接口均按單套配置。此系統(tǒng)設(shè)置4～5個(gè)仿真車站的軟件系統(tǒng)，其中2站設(shè)有硬件配置，剩余車站軟件運(yùn)行于仿真服務(wù)器中設(shè)置的虛擬機(jī)中，各站實(shí)體機(jī)及虛擬機(jī)均可按照培訓(xùn)或?qū)嶒?yàn)要求運(yùn)行京九線各相關(guān)實(shí)驗(yàn)車站的軟件及數(shù)據(jù)，并可按照實(shí)驗(yàn)要求轉(zhuǎn)換控制方式 (分散自律模式下)，如:車站調(diào)車方式、中心控制方式、車站控制方式。車站聯(lián)鎖系統(tǒng)仿真機(jī)可提供控制模式轉(zhuǎn)換 (分散自律、非常站控)、進(jìn)路排列與取消等車站聯(lián)鎖仿真功能。

2.用戶培訓(xùn)。仿真系統(tǒng)搭建完成后，具備模擬京九線CTC系統(tǒng)中心和車站的各項(xiàng)功能和操作的條件。用戶培訓(xùn)工作針對(duì)運(yùn)輸組織部門 (調(diào)度所、運(yùn)輸處、車務(wù)段、車站行車崗位)、設(shè)備維管部門 (電務(wù)處、電務(wù)段)分別展開(kāi)，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)理論培訓(xùn)及各工種崗位操作培訓(xùn)并結(jié)合仿真系統(tǒng)操作，使各相關(guān)崗位工作人員、管理人員可以對(duì)京九線CTC系統(tǒng)開(kāi)通后的操作方式和運(yùn)營(yíng)方式，以及系統(tǒng)原理有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)與理解。

操作人員可在仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行操作培訓(xùn)，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)培訓(xùn)，可以讓操作人員敢于動(dòng)手，加深了他們對(duì)系統(tǒng)操作的認(rèn)識(shí)與理解，提高了TDCS系統(tǒng)切換為CTC時(shí)操作人員的使用和熟練程度，減少了TDCS系統(tǒng)升級(jí)為CTC系統(tǒng)切換時(shí)由于操作失誤對(duì)行車的影響。

3.需求討論、軟件改進(jìn)。通過(guò)培訓(xùn)，在對(duì)系統(tǒng)有了認(rèn)知的基礎(chǔ)上，用戶使用人員和管理人員從自身工作角度出發(fā)，結(jié)合TDCS系統(tǒng)無(wú)縫升級(jí)為CTC系統(tǒng)的要求、本局和本線的運(yùn)輸組織特點(diǎn)以及目前現(xiàn)有的工作和管理模式，對(duì)CTC系統(tǒng)提出需求及修改意見(jiàn)，各部門匯總后的意見(jiàn)交由運(yùn)輸組織部門、設(shè)備維管部門組成的專家組進(jìn)行討論，經(jīng)討論確定對(duì)CTC系統(tǒng)可行的修改意見(jiàn)，由集成商按照專家組意見(jiàn)對(duì)系統(tǒng)加以改進(jìn)。改進(jìn)后的系統(tǒng)在仿真系統(tǒng)中做相應(yīng)的更新，再由專家組進(jìn)行測(cè)試審核并提出進(jìn)一步的需求及修改意見(jiàn)。如此反復(fù)，經(jīng)過(guò)若干輪的溝通、改進(jìn)，最終使系統(tǒng)滿足本局、本調(diào)度區(qū)段行車指揮的需求，達(dá)到實(shí)用化的程度。

2.2 仿真試驗(yàn)階段

1.靜態(tài)仿真試驗(yàn)。由設(shè)備接管單位派出專業(yè)工程師使用CTC終端，按照驗(yàn)收車站聯(lián)鎖的方式，對(duì)各站CTC軟件數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。制定詳細(xì)的試驗(yàn)記錄表，試驗(yàn)完成留有記錄，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)由系統(tǒng)集成商修改，修改后重新進(jìn)行試驗(yàn)，直至問(wèn)題全部解決。

靜態(tài)試驗(yàn)的主要內(nèi)容包括:使用CTC終端(車務(wù)終端或信號(hào)員終端、助理調(diào)度員臺(tái))排列每條列、調(diào)車進(jìn)路，進(jìn)行單操、單封、單鎖道岔操作，辦理特殊情況下的作業(yè)操作 (如:辦理引導(dǎo)進(jìn)路，引導(dǎo)總鎖閉等操作)，試驗(yàn)CTC系統(tǒng)發(fā)送指令的正確性以及與聯(lián)鎖系統(tǒng)動(dòng)作的操表一致性。

通過(guò)對(duì)京九線北京局管內(nèi)全線各站進(jìn)行的靜態(tài)仿真試驗(yàn)，確保TDCS切換為CTC時(shí)車站分機(jī)軟件數(shù)據(jù)的正確無(wú)誤。

2.動(dòng)態(tài)仿真試驗(yàn)。一般由運(yùn)輸組織部門派出專業(yè)工程師與系統(tǒng)集成商共同完成。動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的主要內(nèi)容及目的:在仿真平臺(tái)一次模擬四五個(gè)相鄰車站，按京九本線日班計(jì)劃圖，由仿真服務(wù)器產(chǎn)生模擬列車群在區(qū)段內(nèi)運(yùn)行的信息，驗(yàn)證CTC系統(tǒng)各站自律機(jī)按照站細(xì)等規(guī)則自動(dòng)辦理分散自律車站的列車進(jìn)路、列車進(jìn)路人工干預(yù)、調(diào)車進(jìn)路人工和自動(dòng)辦理，以及分散自律模式下的特殊情況下作業(yè)辦理 (改變區(qū)間運(yùn)行方向等)，驗(yàn)證CTC系統(tǒng)控制下的各車站對(duì)各類不同速度等級(jí)列車的進(jìn)路觸發(fā)時(shí)機(jī)的正確性、合理性。

通過(guò)對(duì)北京局京九線車站全面的靜態(tài)試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)仿真實(shí)驗(yàn)，可為后續(xù)系統(tǒng)的無(wú)縫切換工作做好準(zhǔn)備。

3.CTC與GSM-R、RBC、TSRS等系統(tǒng)接口模擬聯(lián)調(diào)試驗(yàn)。GSM-R做為CTC的車-地通信配套系統(tǒng)，無(wú)線調(diào)度命令、接車進(jìn)路預(yù)告、列車停穩(wěn)等信息都需CTC系統(tǒng)與GSM-R系統(tǒng)接口交互完成，有必要在模擬仿真系統(tǒng)環(huán)境下進(jìn)行CTC與GSM-R的聯(lián)調(diào)試驗(yàn)。與GSM-R系統(tǒng)接口模擬聯(lián)調(diào)試驗(yàn)的主要內(nèi)容有:驗(yàn)證CTC可接收車次號(hào)信息并可用于車次校驗(yàn);驗(yàn)證CTC可發(fā)送調(diào)度命令到機(jī)車并能接收調(diào)度命令回執(zhí);驗(yàn)證CTC可在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)發(fā)送接車進(jìn)路預(yù)告并能接收回執(zhí);驗(yàn)證CTC可接收列車啟動(dòng)和停穩(wěn)信息;驗(yàn)證GSM-R接口服務(wù)器主、備可自動(dòng)或手動(dòng)倒機(jī)，且不影響數(shù)據(jù)傳輸。

2.3 硬件平臺(tái)升級(jí)階段

作為京九線電氣化改造工程的一部分，北京局京九線的行車指揮系統(tǒng)由TDCS改造升級(jí)為CTC系統(tǒng)。北京局京九線CTC(含津霸聯(lián)絡(luò)線)所轄車站共30站，其中18站由6502電氣集中改造為計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，2站為中繼站，剩余車站都為計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，既有計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖車站做軟件升級(jí)改造，使其具備同CTC系統(tǒng)接口條件。區(qū)間采用四顯示自動(dòng)閉塞設(shè)備。

北京局京九線實(shí)施的FZy-CTC(由鐵科院通號(hào)所研制的新一代分散自律CTC)系統(tǒng)是以TDCS-y為平臺(tái)構(gòu)建的新一代分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)，包含全部TDCS-y系統(tǒng)功能，即 TDCS-y系統(tǒng)功能是FZy-CTC系統(tǒng)功能的子集。硬件方面，CTC車站子系統(tǒng)和中心子系統(tǒng)都是在TDCS相應(yīng)子系統(tǒng)硬件平臺(tái)上做擴(kuò)充升級(jí)，由以上特點(diǎn)決定，可以逐站將TDCS車站子系統(tǒng)硬件升級(jí)切換為CTC車站子系統(tǒng)硬件，待全線車站的CTC硬件平臺(tái)，以及中心的CTC硬件平臺(tái)都具備后，再將TDCS軟件逐區(qū)段升級(jí)至CTC軟件。

此階段工作在時(shí)序上可與培訓(xùn)與軟件改進(jìn)階段、仿真試驗(yàn)階段并行進(jìn)行。

1.車站分機(jī)硬件升級(jí)。北京局京九線全線改造為計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖站的車站有18個(gè)，既有計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖須軟件升級(jí)車站10個(gè)，撤站改造車站2個(gè) (改為中繼站，CTC車站子系統(tǒng)只完成區(qū)間表示信息采集工作)，伴隨著這些車站聯(lián)鎖系統(tǒng)的改造開(kāi)通，以車站為單位，逐站安裝、升級(jí)CTC車站分機(jī)設(shè)備。此步驟實(shí)施后，原車站TDCS軟件運(yùn)行在CTC硬件平臺(tái)上，原有TDCS功能維持不變。

2.調(diào)度中心硬件升級(jí)。在全線車站硬件設(shè)備都升級(jí)至CTC分機(jī)硬件平臺(tái)后，在北京局CTC/TDCS中心以調(diào)度臺(tái)為單位，逐臺(tái)升級(jí)調(diào)度臺(tái)硬件設(shè)備為CTC調(diào)度臺(tái)設(shè)備，由原來(lái)的TDCS列調(diào)臺(tái)升級(jí)為CTC列調(diào)臺(tái)、CTC助理調(diào)度員臺(tái)、CTC綜合維修調(diào)度員臺(tái)。此步硬件升級(jí)完成后，CTC列調(diào)臺(tái)仍運(yùn)行TDCS列調(diào)臺(tái)軟件，原有TDCS列調(diào)軟件功能維持不變。

2.4 軟件平臺(tái)升級(jí)階段

硬件平臺(tái)升級(jí)階段工作完成后，具備了升級(jí)至CTC軟件的條件，應(yīng)選擇客車少、運(yùn)行秩序良好的時(shí)機(jī)，逐調(diào)度臺(tái)進(jìn)行軟件升級(jí) (含所轄車站分機(jī)系統(tǒng)軟件)，要求列車調(diào)度員將編制好的列車運(yùn)行計(jì)劃向車站下達(dá)后，改為手工指揮，并保證在不危及行車安全的前提下不得變更列車運(yùn)行計(jì)劃，CTC系統(tǒng)軟件升級(jí)完成后，不啟用CTC控制功能，仍按TDCS方式指揮行車，切換完畢后車站的CTC控制模式為“非常站控”模式，完成TDCS功能。

2.5 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)調(diào)試階段

1.CTC現(xiàn)場(chǎng)靜態(tài)試驗(yàn)。軟件升級(jí)工作完成后，由設(shè)備接管單位準(zhǔn)備車站CTC試驗(yàn)表，配合調(diào)度中心同步逐站進(jìn)行CTC靜態(tài)試驗(yàn)，記錄試驗(yàn)結(jié)果。

現(xiàn)場(chǎng)靜態(tài)試驗(yàn)主要內(nèi)容及目的:在車站使用CTC車務(wù)終端、在中心使用助理調(diào)度員工作站，進(jìn)行人工排列部分列、調(diào)車進(jìn)路，單操道岔等操作，試驗(yàn)CTC系統(tǒng)發(fā)送指令的正確性和反映聯(lián)鎖動(dòng)作的一致性，還包括仿真試驗(yàn)無(wú)法試驗(yàn)的操作項(xiàng)(如改方操作等)。

CTC軟件靜態(tài)數(shù)據(jù)的完整性、正確性驗(yàn)證應(yīng)由靜態(tài)仿真試驗(yàn)階段保證，此部分試驗(yàn)只做系統(tǒng)接口連通性和數(shù)據(jù)正確性抽樣驗(yàn)證。

2.CTC現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。各站靜態(tài)試驗(yàn)都完成后，以調(diào)度區(qū)段為單位或在調(diào)度區(qū)段內(nèi)再細(xì)分小段進(jìn)行CTC現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。

京九線CTC與新線CTC建設(shè)不同，新線CTC的現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)可以充分利用開(kāi)通前的時(shí)間安排試驗(yàn)車在線路上進(jìn)行，既有線由TDCS升級(jí)為CTC，既不能長(zhǎng)時(shí)間中斷TDCS系統(tǒng)，也不具備長(zhǎng)時(shí)間“天窗”用于安排試驗(yàn)列車進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)路局各部門和集成商共同探討，在模擬平臺(tái)進(jìn)行充分的靜態(tài)試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)前提下，確定在既有線進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)只能利用試驗(yàn)區(qū)段內(nèi)實(shí)際列車作為試驗(yàn)車進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。各單位按照計(jì)劃安排，分別派專業(yè)人員到試驗(yàn)車站、調(diào)度所進(jìn)行盯控，在不影響列車運(yùn)行安全的前提下，逐步完成車站進(jìn)路、信號(hào)、預(yù)告等控制功能的動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)。

動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的主要內(nèi)容及目的:CTC調(diào)度臺(tái)管轄的全部或部分車站轉(zhuǎn)換為分散自律模式，以試驗(yàn)區(qū)段內(nèi)所有在線列車為試驗(yàn)車，CTC系統(tǒng)按照站細(xì)等規(guī)則自動(dòng)辦理分散自律車站的列車進(jìn)路、列車進(jìn)路人工干預(yù)、調(diào)車進(jìn)路人工和自動(dòng)辦理，以及分散自律模式下的特殊情況作業(yè)辦理 (改變區(qū)間運(yùn)行方向等)，驗(yàn)證CTC系統(tǒng)控制下各車站對(duì)各類不同速度等級(jí)列車進(jìn)路觸發(fā)時(shí)機(jī)的正確性、合理性。

3.CTC與GSM-R系統(tǒng)聯(lián)調(diào)試驗(yàn)。GSM-R系統(tǒng)(區(qū)段內(nèi)地面設(shè)備、所有列車車載設(shè)備、與CTC接口設(shè)備)具備與CTC系統(tǒng)聯(lián)調(diào)試驗(yàn)條件后，CTC系統(tǒng)與GSM-R系統(tǒng)逐調(diào)度區(qū)段進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)試驗(yàn)，管轄內(nèi)的全部車站轉(zhuǎn)換為分散自律模式，試驗(yàn)區(qū)段內(nèi)所有在線列車為試驗(yàn)車，驗(yàn)證CTC系統(tǒng)向列車發(fā)送的試驗(yàn)調(diào)度命令信息、試驗(yàn)區(qū)段內(nèi)在線列車接收到的接車進(jìn)路預(yù)告信息、以及所有通過(guò)G網(wǎng)傳送的CTC相關(guān)車-地通信信息。此階段以及前述幾個(gè)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的子階段，都是在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、繼續(xù)試驗(yàn)的過(guò)程中，最終要達(dá)到各階段的問(wèn)題全部解決，系統(tǒng)方可進(jìn)入試運(yùn)行狀態(tài)。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文站在系統(tǒng)集成商的角度闡述了在繁忙鐵路干線區(qū)段TDCS系統(tǒng)升級(jí)為CTC系統(tǒng)的解決方案。除文中論述方案的各階段工作之外，CTC系統(tǒng)能否為運(yùn)輸生產(chǎn)發(fā)揮它的效益 (提升工作效率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、增強(qiáng)安全性等)，在很大程度上還有賴于運(yùn)輸組織部門根據(jù)本線運(yùn)輸組織特點(diǎn)、沿線各站作業(yè)特點(diǎn)、以及結(jié)合CTC系統(tǒng)的特點(diǎn)，制定、完善相應(yīng)的行車組織管理辦法及規(guī)章制度。

系統(tǒng)的升級(jí)方案合理性、可行性，以及CTC系統(tǒng)既有線在實(shí)施后是否能夠最大程度發(fā)揮它的價(jià)值，都需要在鐵路局運(yùn)輸組織部門、設(shè)備維管部門的支持下與系統(tǒng)集成商進(jìn)行深入的溝通協(xié)作，專業(yè)互補(bǔ)，才有可能取得良好的效果。

本文所述方案已在北京局京九線成功實(shí)施，應(yīng)會(huì)對(duì)已實(shí)施TDCS的繁忙干線區(qū)段進(jìn)行CTC升級(jí)改造具有工程應(yīng)用價(jià)值。

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