梁朝輝

（中國鐵路設(shè)計集團有限公司，天津 300251）

城際鐵路，是指專門服務(wù)于相鄰城市間或城市群，旅客列車設(shè)計速度200 km/h及以下的快速、便捷、高密度客運專線鐵路。目前全國范圍各區(qū)域城際鐵路正在加緊規(guī)劃和建設(shè)，如珠三角城際鐵路網(wǎng)、中原城市群城際鐵路網(wǎng)、京津冀城際鐵路網(wǎng)等，區(qū)域城際鐵路具有獨立組網(wǎng)、獨立運營、采用CTCS2+ATO模式控車、線路相對距離短、可實現(xiàn)公交化開行、換乘方便等特點。

城際鐵路所采用的運輸調(diào)度指揮方式為調(diào)度集中（CTC），調(diào)度集中系統(tǒng)是對管轄區(qū)段內(nèi)的列車和調(diào)車作業(yè)進行指揮和管理，通過聯(lián)鎖、列控、區(qū)間閉塞等信號設(shè)備，實現(xiàn)集中控制的鐵路信號技術(shù)裝備。

運輸調(diào)度指揮是鐵路運營管理的核心版塊，為了滿足城際鐵路運輸調(diào)度指揮的需求，結(jié)合城際鐵路運輸組織特點，從城際鐵路CTC中心系統(tǒng)的功能需求，尤其是區(qū)別于國鐵客運專線的一些顯著特點，以CTC中心系統(tǒng)的組網(wǎng)架構(gòu)、軟硬件配置方案為切入點，深入分析和研究適用于城際鐵路CTC中心系統(tǒng)實施方案的關(guān)鍵技術(shù)，研究提出城際鐵路CTC中心系統(tǒng)總體技術(shù)方案，對城際鐵路CTC中心系統(tǒng)的方案設(shè)計及工程實施有重要的指導(dǎo)意義。

1 城際鐵路運輸組織需求

城際鐵路運輸主要特點是中高速度、高密度、安全正點、高可靠、高舒適度、公交化開行。主要表現(xiàn)在：城際鐵路運行速度通常為160～200 km/h，列車運行密度高，最小追蹤間隔可達 3 min；運能大，列車密度最高可達每小時 20列，常規(guī)城際列車定員可達 550～ 800人 /列（按 CRH6型動車組計算），理論上每小時最大運輸能力可達2×11 000～2×16 000人；旅客對出行要求更高，如舒適度和安全正點率應(yīng)予以保證；城際線路設(shè)站較密，適合公交化開行。為實現(xiàn)上述目標(biāo)，除技術(shù)上必須提供必要的保障外，運輸調(diào)度指揮系統(tǒng)是否科學(xué)合理，是否適應(yīng)市場需求的變化是重要環(huán)節(jié)。因此，城際鐵路有別于其他線路，其運輸特點給運輸調(diào)度指揮系統(tǒng)所帶來的需求分析如下。

1.1 城際鐵路網(wǎng)運營模式的需求

根據(jù)目前國家批復(fù)城際鐵路的投資模式、建設(shè)模式及運營模式來看，一般由地方政府占較大出資比例（或采取PPP等模式），地方政府相比鐵路總公司較以前擁有更大的話語權(quán)，這就形成區(qū)域城際鐵路網(wǎng)以區(qū)域內(nèi)客運交流為主，與國鐵路網(wǎng)接軌跨線運行情況少，具備獨立運營、獨立維護管理的基礎(chǔ)條件。而CTC系統(tǒng)是指揮行車運營的大腦，為滿足獨立運營的要求，城際鐵路網(wǎng)獨立建設(shè)CTC中心系統(tǒng)的需求強烈。

1.2 系統(tǒng)智能化的需求

城際鐵路運行速度達到160～200 km/h，極大縮短了途中運行時間，提高了運行密度，提供了更大的運力，可極大地緩解高峰時間段客運壓力，這就相應(yīng)地要求高度智能化應(yīng)貫穿于整個運輸調(diào)度指揮系統(tǒng)。因此，城際鐵路運輸調(diào)度指揮必須涵蓋列車運行計劃自動編制及自動調(diào)整、進路自動排列、統(tǒng)計預(yù)測及自動傳遞行車信息等行車高度自動化的全部內(nèi)容，在管理手段、決策分析、系統(tǒng)實現(xiàn)功能、系統(tǒng)集成、組網(wǎng)方案、信息共享等方面應(yīng)更加先進、科學(xué)。

1.3 高密度行車的需求

城際鐵路列車運行密度大，列車追蹤間隔可達3 min甚至更短，要求調(diào)度指揮系統(tǒng)控制的實時性更強。即對調(diào)度指揮系統(tǒng)控制而言，要求對計劃的實時性更強，由于自律機是通過對計劃的解析最終形成聯(lián)鎖控制命令的，如果計劃不能及時調(diào)整并下達，帶來的問題就是遠(yuǎn)程CTC控制排列進路的失敗。

1.4 運輸計劃調(diào)整、安全正點的需求

交路變化導(dǎo)致運輸計劃調(diào)整方式也將隨之變化。城際鐵路動車組基本上采用站站停、大站停、直達等運輸組織方式混合運行，日班計劃中的各次車之間關(guān)系密切，前行列車晚點將導(dǎo)致列車計劃調(diào)整的工作量增大，特別是高密度情況下的計劃變化導(dǎo)致城際鐵路運輸調(diào)整困難，因此，要求系統(tǒng)設(shè)計能使運行圖的調(diào)整更靈活、方便；需要為城際鐵路運輸計劃調(diào)整預(yù)備更多的計劃調(diào)整預(yù)案，才能為安全正點提供系統(tǒng)保障。

1.5 與列車運行控制系統(tǒng)結(jié)合更加緊密的需求

除傳統(tǒng)的自動閉塞區(qū)間占用空閑和運行方向監(jiān)督信息外，城際鐵路調(diào)度指揮還要求對動車組運行狀態(tài)、對列控系統(tǒng)地面及車載設(shè)備的控制狀態(tài)進行監(jiān)督，為列控系統(tǒng)提供臨時限速指令。如列車運行移動授權(quán)、列車運行實時速度、車載ATP、ATO工作模式、區(qū)間低頻碼顯示、進出站信號機開關(guān)燈、限速命令、緊急停車命令等一系列信息的獲取，以及臨時限速的設(shè)置均與列控系統(tǒng)相關(guān)。

此外，城際調(diào)度指揮系統(tǒng)除應(yīng)滿足與列控、聯(lián)鎖、監(jiān)測等信號系統(tǒng)的接口要求外，還要滿足與運營調(diào)度管理信息系統(tǒng)、供電調(diào)度（PSCADA）、防災(zāi)安全監(jiān)控、無線通信、綜合視頻、旅客服務(wù)等多個相關(guān)的非信號系統(tǒng)接口要求，實現(xiàn)資源共享。

2 城際鐵路CTC系統(tǒng)功能需求

結(jié)合城際鐵路運輸組織需求及控車模式特點，為滿足城際鐵路網(wǎng)與高速鐵路、客運專線的互聯(lián)互通、跨線運營，在兼容高速鐵路、客運專線CTC系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，研究制定城際鐵路CTC系統(tǒng)的功能需求如下。

2.1 CTC系統(tǒng)基本功能

CTC系統(tǒng)基本功能如下。

1）列車計劃管理：基本圖；日班計劃；列車運行調(diào)整計劃；調(diào)度命令。

2）列車進路控制：列車進路自動控制；列車進路人工控制；進路取消。

3）無線接車進路自動預(yù)告。

4）發(fā)車預(yù)告。

5）列車車次號處理。

6）列車停穩(wěn)處理。

7）牽引供電接觸網(wǎng)狀態(tài)管理。

8）分路不良區(qū)段處理。

9）線路和設(shè)備封鎖處理。

10）CTCS-2級/CTCS-3級相關(guān)功能。

在CTCS-3級區(qū)段，調(diào)度集中系統(tǒng)應(yīng)能接受RBC系統(tǒng)發(fā)送的列車信息，調(diào)度終端應(yīng)具備實時查詢CTCS-3級運行列車的車載工作模式、速度、移動授權(quán)、位置等信息的功能。

調(diào)度集中系統(tǒng)具備設(shè)置車站列車信號機的“點燈”、“滅燈”狀態(tài)的功能，并可在站場界面中明確顯示信號機的“點燈”、“滅燈”狀態(tài)?！包c燈”、“滅燈”的操作權(quán)限按照車站的控制模式和操作方式確定。

11）列控臨時限速操作顯示。

12）調(diào)車作業(yè)：調(diào)車作業(yè)計劃；調(diào)車進路控制。

13）調(diào)度集中站場信息采集、實時顯示與按鈕控制。

信息采集內(nèi)容：信號機狀態(tài)；道岔狀態(tài)；軌道區(qū)段狀態(tài)；按鈕狀態(tài)；表示燈狀態(tài)；區(qū)間狀態(tài)；各類報警信息。

站場信息實時監(jiān)視；按鈕設(shè)置；聯(lián)鎖控制指令輸出。

14）非正常作業(yè)：現(xiàn)場信號設(shè)備故障；調(diào)度集中系統(tǒng)故障。

5）行車輔助報警：列車跟蹤報警功能；對影響行車的故障應(yīng)具備報警、提示、記錄等功能；車次號報警；列車進路錯辦報警；列車占用丟失報警；對報警信息分級、分類處理功能。

16）施工作業(yè)管理：施工調(diào)度的施工計劃查詢；施工揭示命令查詢；施工管理；施工登記信息打印及天窗統(tǒng)計以及施工作業(yè)模板維護。

17）運維服務(wù)：系統(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)控；運行日志存儲和分析；網(wǎng)絡(luò)管理等。

18）仿真測試服務(wù)：系統(tǒng)軟件和數(shù)據(jù)的仿真測試；對維護、使用人員進行操作演練和仿真培訓(xùn)。

2.2 配套CTCS2+ATO控車模式實現(xiàn)的功能

配套CTCS2+ATO控車模式實現(xiàn)的功能如下。1）對國鐵跨線運營列車的管理和控制。2）對大站停和站站停列車的分別管理。3）根據(jù)運行計劃自動觸發(fā)折返進路，并完成折返車次號的自動變更。

4）列車運行時刻自動調(diào)整。

5）調(diào)度臺顯示界面增加的顯示內(nèi)容：

站臺門（屏蔽門）狀態(tài)；區(qū)間運行時分；站停時分；站臺緊急關(guān)閉狀態(tài)；防淹門靜態(tài)位置顯示；人防隔斷門靜態(tài)位置顯示；車載狀態(tài)報告和司乘信息；與CCS連接狀態(tài)等。

3 城際鐵路CTC中心總體技術(shù)方案

3.1 城際鐵路CTC系統(tǒng)架構(gòu)

由于城際鐵路與高速鐵路（客專）管理組織機構(gòu)不同，決定了運輸調(diào)度指揮系統(tǒng)架構(gòu)必然有所不同。因此，有必要研究高鐵列車調(diào)度指揮系統(tǒng)的架構(gòu)，不同層級相互間的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上確定城際鐵路CTC系統(tǒng)的架構(gòu)形式及組網(wǎng)方式，初步確定城際鐵路網(wǎng)CTC系統(tǒng)的總體框架。

3.1.1 高速鐵路CTC系統(tǒng)三級架構(gòu)

從物理位置區(qū)分，高速鐵路運輸調(diào)度指揮系統(tǒng)分布于鐵路總公司調(diào)度指揮中心、鐵路局調(diào)度所、基層車站，為三級系統(tǒng)架構(gòu)。高速鐵路運輸調(diào)度指揮系統(tǒng)（簡稱高鐵CTC系統(tǒng)）總體架構(gòu)如圖1所示。

第一層為鐵路總公司（簡稱鐵總）調(diào)度中心CTC中心，屬管理級。高鐵CTC系統(tǒng)可實現(xiàn)對全路高速鐵路調(diào)度指揮管理功能，其主要功能是宏觀的調(diào)度指揮，包括列車運行宏觀顯示、統(tǒng)計分析、分界點調(diào)度命令下達等，同時系統(tǒng)具備接管某一調(diào)度所某條重點高速鐵路的運輸調(diào)度指揮功能。

中間層為鐵路局高鐵CTC中心，屬生產(chǎn)級。按照2008年最初的規(guī)劃，全路規(guī)劃了北京、武漢、上海、廣州、成都、西安6個客運專線調(diào)度所，負(fù)責(zé)6個區(qū)域高鐵運輸?shù)闹苯又笓]，6個區(qū)域高鐵調(diào)度中心之間互相銜接，互相協(xié)調(diào)完成客運專線的運輸指揮，并受原鐵道部高鐵調(diào)度中心的宏觀指揮。但依據(jù)原鐵道部《關(guān)于公布京滬、鄭西、武廣高鐵調(diào)度優(yōu)化調(diào)整方案的通知》（鐵運〔2011〕117號），明確了高鐵調(diào)度指揮屬地化的要求，即按照現(xiàn)有18個鐵路局分別建設(shè)高鐵CTC中心系統(tǒng)，按屬地實現(xiàn)高鐵線路的運輸調(diào)度指揮任務(wù)。

基層為高速鐵路車站CTC子系統(tǒng)，車站完全受鐵路局高鐵CTC中心指揮，根據(jù)鐵路局高鐵CTC中心運輸計劃組織列車運行，辦理車站業(yè)務(wù)。

3.1.2 城際鐵路CTC系統(tǒng)兩級架構(gòu)

根據(jù)城際鐵路網(wǎng)管理組織機構(gòu)設(shè)置情況，城際鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)分布于城際鐵路網(wǎng)調(diào)度指揮中心、基層車站，為兩級系統(tǒng)架構(gòu)。城際鐵路CTC系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

第一層為城際鐵路網(wǎng)CTC中心，管理級兼生產(chǎn)級。可實現(xiàn)對區(qū)域內(nèi)城際鐵路調(diào)度指揮管理功能，其主要功能既包括宏觀調(diào)度指揮，如列車運行宏觀顯示、統(tǒng)計分析、分界點調(diào)度命令下達等；又同時具備對區(qū)域內(nèi)城際鐵路進行直接指揮，組織行車。城際鐵路CTC中心與相鄰鐵路局CTC中心系統(tǒng)間為平行關(guān)系，可完成銜接線路站間信息透明、分界口管理等功能。

第二層為城際鐵路車站CTC子系統(tǒng)，車站完全受CTC中心指揮，根據(jù)城際鐵路CTC中心運輸計劃組織列車運行，辦理車站業(yè)務(wù)。

3.2 城際鐵路CTC中心系統(tǒng)構(gòu)成

根據(jù)城際鐵路網(wǎng)管理組織機構(gòu)設(shè)置，城際鐵路網(wǎng)調(diào)度指揮系統(tǒng)將采取“城際鐵路網(wǎng)中心-基層車站”的兩級架構(gòu)，系統(tǒng)需完成類似國鐵高速鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)“總公司-鐵路局-車站”三級架構(gòu)的整體功能，并滿足城際鐵路高密度、編組靈活、公交化開行、列車自動駕駛（ATO）等功能需求。

參照鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，借鑒已投入運營的六大客專調(diào)度所CTC系統(tǒng)建設(shè)、運用的經(jīng)驗，根據(jù)城際鐵路網(wǎng)運輸調(diào)度指揮的實際需求進行優(yōu)化，形成城際鐵路網(wǎng)CTC中心系統(tǒng)總體架構(gòu)，如圖3所示。

城際鐵路CTC中心系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、通信前置服務(wù)器、仿真培訓(xùn)服務(wù)器、接口服務(wù)器（與相鄰鐵路局調(diào)度所TDCS/CTC及客專CTC中心、與TSRS服務(wù)器、GSM-R系統(tǒng)、ATO系統(tǒng)、投影系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)等的接口）、復(fù)示終端查詢服務(wù)器、運維服務(wù)器、對外信息提供服務(wù)器（與運調(diào)系統(tǒng)接口服務(wù)器等）、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備（路由器、交換機、光端機等）、網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備（安全管理中心、安全網(wǎng)絡(luò)邊界、安全計算環(huán)境）、通信質(zhì)量監(jiān)督設(shè)備、時鐘校核設(shè)備、電源設(shè)備、防雷設(shè)備、繪圖儀設(shè)備、網(wǎng)管工作站、系統(tǒng)維護工作站、調(diào)度員工作站、助理調(diào)度員工作站、控制工作站、值班主任工作站、計劃員工作站、仿真培訓(xùn)工作站、N+1備用工作站、機房綜合監(jiān)控設(shè)備等。

3.3 城際鐵路CTC中心系統(tǒng)工程設(shè)計注意事項

3.3.1 城際鐵路CTC中心硬件配置方案

城際鐵路CTC中心系統(tǒng)的主要設(shè)備包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、存儲設(shè)備、應(yīng)用服務(wù)器、通信服務(wù)器、接口服務(wù)器、局域網(wǎng)設(shè)備、廣域網(wǎng)設(shè)備、調(diào)度臺設(shè)備等。為滿足城際鐵路運輸調(diào)度指揮的安全、可靠、高效，兼顧系統(tǒng)需求和投入產(chǎn)出要求，需要根據(jù)城際鐵路網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)規(guī)模、建設(shè)時序，深入研究主要設(shè)備的具體配置，確定主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)。

1）數(shù)據(jù)庫服務(wù)器

數(shù)據(jù)庫服務(wù)器是CTC中心系統(tǒng)核心設(shè)備，其設(shè)備性能指標(biāo)要求高，系統(tǒng)容量主要指標(biāo)如下：數(shù)據(jù)庫服務(wù)器應(yīng)能保存歷史運行圖、調(diào)度命令等運輸數(shù)據(jù)不小于3年時間；正常情況下，處理能力利用率不應(yīng)超過50%；滿足至少5年的應(yīng)用擴展能力和升級能力；信號設(shè)備信息表示延時不應(yīng)超過 3 s；控制命令傳輸延時不應(yīng)超過 3 s。

首先參考鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，另需考慮數(shù)據(jù)庫服務(wù)器屬電子產(chǎn)品，更新?lián)Q代較快，除按上述指標(biāo)進行計算配置外，其處理能力宜按滿足近期內(nèi)投產(chǎn)的城際鐵路項目規(guī)?？紤]。

2）存儲設(shè)備、核心交換機、核心路由器、通道質(zhì)量監(jiān)督設(shè)備

除參考鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)外，存儲設(shè)備、核心交換機、核心路由器、通道質(zhì)量監(jiān)督設(shè)備配置標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按處理能力需求而定，其處理能力宜按滿足近期內(nèi)投產(chǎn)的城際鐵路項目規(guī)模考慮。

3）其他設(shè)備

除上述以外的其他設(shè)備，參考鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)確定。

3.3.2 城際鐵路調(diào)度中心配套設(shè)計方案

1）房屋、外電、通信通道、樓層間布線等基礎(chǔ)設(shè)施

房屋面積、外電源容量、通信通道數(shù)量、樓層間布線（調(diào)度大廳層至CTC中心機房層、用戶層至CTC中心機房層）等基礎(chǔ)設(shè)施，宜按照區(qū)域城際鐵路網(wǎng)規(guī)劃遠(yuǎn)期規(guī)?？紤]。

2）電源屏、機房內(nèi)電源及網(wǎng)絡(luò)布線、機柜布置

CTC中心系統(tǒng)電源屏容量、機房內(nèi)綜合布線、機柜布置等工程內(nèi)容，宜按滿足近期內(nèi)投產(chǎn)的城際鐵路項目規(guī)?？紤]。

4 結(jié)語

本文在研究分析城際鐵路運輸組織需求、調(diào)度指揮系統(tǒng)功能需求的基礎(chǔ)上，經(jīng)過全面系統(tǒng)的分析，研究提出了城際鐵路網(wǎng)運輸調(diào)度指揮系統(tǒng)（簡稱城際CTC系統(tǒng)）的系統(tǒng)架構(gòu)、組織結(jié)構(gòu)等總體技術(shù)方案，結(jié)合工程實際提出了設(shè)計方案注意事項。理清了城際鐵路CTC中心系統(tǒng)功能定位，合理優(yōu)化CTC中心系統(tǒng)組網(wǎng)架構(gòu)、設(shè)備配置，其成果對城際鐵路CTC中心系統(tǒng)的方案設(shè)計及工程實施有重要的指導(dǎo)意義。

國內(nèi)城際鐵路網(wǎng)規(guī)劃規(guī)模龐大，各項目正在緊張有序的開展建設(shè)，本文的研究成果即將在珠三角城際鐵路調(diào)度指揮中心項目中運用，后續(xù)將通過項目建設(shè)、運營情況，進一步跟進檢驗技術(shù)方案的合理性，并及時總結(jié)修正。

[1]中華人民共和國鐵道部.運基信號[2009]676號 列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS）、調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）組網(wǎng)方案和硬件配置標(biāo)準(zhǔn)（暫行）[S].北京：中華人民共和國鐵道部，2009.

[2]國家鐵路局.TB 10623-2014 城際鐵路設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國鐵道出版社，2014.

[3]中國鐵路總公司.Q/CR 518-2016 調(diào)度集中系統(tǒng)技術(shù)條件[S].北京：中國鐵道總公司，2016.

[4]中華人民共和國鐵道部.公函[2011]28號 關(guān)于印發(fā)《鐵路列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS）/調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）信息安全技術(shù)方案評審意見》的通知 [S].北京：中華人民共和國鐵道部，2011.

[5]中華人民共和國鐵道部.運電高信函[2012]426號 珠三角城際軌道交通ATO系統(tǒng)用戶需求書專家評審意見》的通知 [S].北京：中華人民共和國鐵道部，2012.

[6]中國鐵路總公司.鐵總科技[2013]79號 關(guān)于印發(fā)《城際鐵路（城際鐵路）CTCS2+ATO系統(tǒng)暫行總體技術(shù)方案》的通知 [S].北京：中國鐵路總公司，2013.

[7]趙桂敏，陳建鑫.鐵總TDCS/CTC系統(tǒng)信息匯聚方案研究與實現(xiàn)[J].鐵路通信信號工程技術(shù)，2016，13（6）：4-7.

[8]聶影.高速鐵路CTC系統(tǒng)設(shè)計的需求及差異性分析[J].鐵路技術(shù)創(chuàng)新，2010（5）：16-19.

[9]武長海，管建華.中國高鐵調(diào)度集中系統(tǒng)集成技術(shù)發(fā)展與展望[J].鐵道通信信號，2015（1）：1-5.