卡斯柯信號有限公司 上海市鐵路智能調度指揮系統(tǒng)工程研究中心 陳小柱 李玉月

基于CTC系統(tǒng)中心站集中控制技術，并綜合考慮不同鐵路線路上的工程實施現(xiàn)狀及CTC系統(tǒng)結構特點，提出了一種標準化的CTC中心站集中控制技術工程實施的應用設計方案。此方案滿足了工程應用設計過程中各業(yè)務關鍵點的核心需求，為CTC系統(tǒng)的工程應用設計提供了參考。

1 研究背景

隨著我國對鐵路事業(yè)的投資建設，各工程新建和改建線路均配套設計實施調度指揮系統(tǒng)：TDCS或CTC系統(tǒng)，而CTC中心站集中控制技術方案的制定則進一步完善了鐵路CTC系統(tǒng)的設計模式，降低了CTC區(qū)段調度員工作強度，適應鐵路運輸調度指揮模式的變更創(chuàng)新。但是，在進行鐵路線路工程設計時，特別是在既有TDCS、CTC系統(tǒng)基礎上如何實施CTC中心站集中控制技術方案，如何進行工程的應用設計等方面，沒有標準或規(guī)范給予指導和參考。為解決此應用設計問題，通過對系統(tǒng)結構特點的深入研究，結合CTC中心站集中控制技術方案實施建設狀況，提出對CTC中心站集中控制技術方案的應用設計研究。

2 系統(tǒng)應用結構和設計需求分析

CTC中心站集中控制技術方案設計實施后，CTC系統(tǒng)路局級結構調整為調度臺、中心站集控臺和車站（中心站、集控站）調度指揮層級結構。在調度所設有CTC調度臺，統(tǒng)一管控對應線路車站的行車作業(yè)；在中心站設置集控臺，將中心站和集控站納入集控臺管控行車作業(yè)。CTC車站級結構整體上保持不變，在中心站設置有車站服務器和集控臺終端，如圖1所示。

圖1 CTC中心站車站級結構示意圖

通過對CTC中心站集中控制技術方案設計實施的系統(tǒng)結構分析，工程應用設計階段的需求主要體現(xiàn)在工程建設時系統(tǒng)的中心總機設備改建如何進行，對應CTC中心站集控臺設備如何設計運用上。進一步延申，工程建設時關鍵點主要集中在鐵路新建或改建線路工程，比較突出的應用設計需求則直接表現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）調度中心總機如何改建，既有TDCS調度臺是否需要改建CTC調度臺。

（2）針對既有線路已實施TDCS或CTC系統(tǒng)時，如何進行設備的擴改建。

（3）中心站集控臺管控多個車站后，終端如何設計才能滿足車站級管控多站調度指揮顯示要求。

（4）實施CTC中心站集中控制方案有哪些應用限制條件和實施要求。

3 應用設計研究

3.1 調度中心總機研究

新建線路工程時，應按照CTC技術條件標準和CTC中心站集中控制方案的設置要求進行調度中心總機改建工作。應用設計主要考慮新增一套標準的CTC調度臺設備，包含有調度臺工作站、助理調度員工作站、綜合維修工作站和站場顯示工作站，同時設置新建線路接入調度中心總機所需的應用服務器、通信前置服務器和對應線路的接口服務器。

改建線路工程時，應根據(jù)原調度指揮系統(tǒng)設置情況和鐵路信號維護規(guī)則以及TDCS/CTC系統(tǒng)維護管理辦法的要求進行設備方案的設計。

3.1.1 既有CTC系統(tǒng)

若既有調度中心總機系統(tǒng)為CTC系統(tǒng)設備配置時，應用設計時需要考慮既有設備的硬件配置是否滿足使用性能要求。滿足時，則無需新增對應硬件設備，僅對軟件進行更改。否則則需要按照CTC技術條件標準要求進行對應設備的改換。

3.1.2 既有TDCS系統(tǒng)

若既有調度中心總機系統(tǒng)為TDCS系統(tǒng)設備配置時，應用設計時需要根據(jù)調度員崗位設置變化和業(yè)務功能需求，以及考慮在既有設備的硬件配置滿足使用性能要求的前提下，配置和修改調度總機設備。

（1）調度臺管控車站中除中心站集控臺外，還存在集控站時，需要將既有TDCS調度臺擴建升級為CTC調度臺。主要考慮新增助理調度臺工作站和綜合維修工作站設備，同步增加站場顯示工作站的顯示屏。

（2）調度臺管控車站中除中心站集控臺外，其余車站均為TDCS系統(tǒng)車站時，可維持既有TDCS調度臺設備配置不變，僅進行軟件的升級更改。

3.2 中心站/集控站CTC3.0分機研究

新建線路工程時，應按照CTC技術條件標準和CTC中心站集中控制方案的設置要求進行CTC系統(tǒng)車站分機建設。應用設計主要考慮新增中心站一套標準的CTC3.0分機設備，其中中心站自律機需采用大站自律機配置，集控站可采用標準自律機配置。

改建線路工程時，應根據(jù)原調度指揮系統(tǒng)設置情況和鐵路信號維護規(guī)則以及TDCS/CTC系統(tǒng)維護管理辦法的要求進行設備方案的設計。

3.2.1 既有CTC2.0系統(tǒng)

若既有調度指揮系統(tǒng)為CTC2.0車站分機設備配置時，應用設計時，集控站CTC3.0分機設備可結合既有設備性能情況予以充分利舊使用，僅進行軟件的升級更改；中心站需考慮升級為CTC3.0分機硬件和軟件。原因分析如下：

（1）中心站需基于調車作業(yè)計劃進行調車進路辦理作業(yè)，調車計劃包括專有調機的調車作業(yè)單和機車換掛計劃，原CTC2.0分機不具備。

（2）中心站需實現(xiàn)列、調進路錯辦卡控功能，包括固定進路卡控、技規(guī)301條卡控、調車無信折返、分路不良區(qū)段道岔自動單鎖等功能，原CTC2.0分機不具備。

（3）中心站進路需在占線板執(zhí)行，按股道視圖顯示接發(fā)列車序列，通過進路預覽方式防止進路錯辦，原CTC2.0分機不具備。

（4）中心站需實現(xiàn)車站技術作業(yè)的卡控，包括辦客、上水、吸污、交令、交票等技術作業(yè)，原CTC2.0分機不具備。

基于以上原因，對于接近大修期的車站，建議直接新設CTC3.0分機設備。對于遠未到大修期的車站，按照系統(tǒng)維護管理辦法規(guī)定，可根據(jù)既有車站設備的實際情況，對部分設備進行利舊或移設，并對到大修期的設備進行更換，但中心站必須更換車站自律機為CTC3.0自律機，另增設車務管理終端。

3.2.2 既有TDCS3.0系統(tǒng)

若既有調度指揮系統(tǒng)為TDCS3.0車站分機設備配置時，因TDCS3.0系統(tǒng)不具備信號控制功能，應用設計時須考慮升級改建為CTC3.0分機。

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對于接近大修期的車站，建議直接新設CTC3.0分機設備。對于遠未到大修期的車站，按照系統(tǒng)維護管理辦法規(guī)定，可根據(jù)既有車站設備的實際情況，對部分設備進行利舊或移設，并對到大修期的設備進行更換，但必須更換車站綜合處理機為CTC3.0自律機。

3.3 集控臺研究

3.3.1 硬件設計

集控臺通常與中心站同址設置，在每個中心站設置一套集控臺終端設備和一套車站服務器設備。每個集控臺通?？晒茌牪怀^8個集控站。

對于既有CTC3.0系統(tǒng)設置的中心站已含有車站服務器設備時，集控臺所需的車站服務器可與原車站服務器合并設置、使用。

對于既有CTC3.0系統(tǒng)設置的中心站集控臺與原車站值班員操作終端共用行車房間時，集控臺所需的終端設備可與原終端設備共用，僅考慮調整和增加對應的終端設備。

3.3.2 終端布置

每個集控臺設置1套值班員終端和1套信號員終端。每套終端均為雙機冗余，單機故障時可切換使用。終端的具體設置如下：終端正常使用時，兩臺機器均布署互為冗余的軟件，其中一臺值班員終端主要顯示多站調監(jiān)畫面，另一臺顯示單站畫面和計劃管理（占線圖）界面；一臺信號員終端主要顯示多站調監(jiān)畫面，另一臺顯示占線板界面和單站畫面，用以列車、調車進路的序列觸發(fā)CTC集控臺布置如下圖2所示。

圖2 集控臺終端顯示布置示意圖

系統(tǒng)界面遵循調度集中系統(tǒng)操作顯示規(guī)范的要求，并可根據(jù)運輸作業(yè)特點和運輸需求進行界面優(yōu)化設計。主要包含以下幾個方面：

（1）由于集控臺管轄車站較多，股道較多，且中心站通常站場規(guī)模也較大，因此CTC系統(tǒng)站場圖操作界面邊框進行整合精簡，去除程序邊框占據(jù)的界面空間，留更多的畫布用于顯示站場界面，結合定制化的數(shù)據(jù)，使得界面元素更加清晰，站場圖形界面更加美觀。改善CTC站場圖界面元素不易選中問題。

（2）創(chuàng)新性的在一個界面上完整顯示列車作業(yè)計劃接車、發(fā)車以及調車作業(yè)計劃。避免值班員來回切換界面帶來的不便。合理的布局設計提升了系統(tǒng)的操作便捷性。

（3）系統(tǒng)通過技術作業(yè)圖表界面可根據(jù)調度臺調整計劃自動生成中心站和集控站的階段計劃，并完成自動鋪畫列車計劃線，值班員完成相關操作后系統(tǒng)自動生成列車實際運行線。

值班員終端顯示優(yōu)化后效果如圖3所示。

圖3 集控臺值班員終端顯示效果圖

信號員終端則提供優(yōu)化顯示的占線板操作界面，其中列車作業(yè)計劃接車、發(fā)車以及調車作業(yè)計劃進路序列均集中畫面顯示。

3.4 通道組網(wǎng)優(yōu)化設計研究

為提高調度中心、集控臺、中心站和集控站以及相鄰接口車站TDCS/CTC系統(tǒng)間的通信穩(wěn)定可靠，應用設計時需按照數(shù)據(jù)雙路冗余傳輸方案進行組網(wǎng)結構設計。對于改建線路既有TDCS/CTC系統(tǒng)組網(wǎng)不滿足此要求時，CTC中心站集中控制方案實施時需同步進行TDCS/CTC組網(wǎng)通道的調整和改建。

數(shù)據(jù)雙路冗余傳輸方案對于路由器通過采用不同的EIGRP進程的手段，在路由級實現(xiàn)獨立雙環(huán)功能。CTC系統(tǒng)各子系統(tǒng)軟件需要做適應性修改，實現(xiàn)同時在A、B兩個網(wǎng)絡通路上并行傳輸兩份冗余數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)只傳遞到本網(wǎng)絡接收的通信前置服務器，最終通信前置服務器將本網(wǎng)內的數(shù)據(jù)均發(fā)往應用服務器進行兩份數(shù)據(jù)的校驗鑒別。此方案可有效解決由于通道路由質量下降而造成的雙網(wǎng)路由切換而產(chǎn)生的丟包、延遲問題。

3.5 應用設計限制條件、要求

實施CTC中心站集中控制方案應用設計時應充分考慮以下條件或要求：

（1）線路選擇應選擇具備GSM-R網(wǎng)絡覆蓋和計算機聯(lián)鎖設備的區(qū)段線路。

（2）中心站選擇宜按照規(guī)模較大、調車作業(yè)較多和交通便利的車站。集控站選擇宜按照正常情況下無客貨業(yè)務、無調車作業(yè)的車站。

（3）集控臺管轄車站應屬于同一調度臺，應避免垮臺管控或者多個調度臺共管同一集控臺的情況。

（4）對于中心站或者集控站存在一站多場設置時，調度中心調度臺運行圖站場設置也應與車站的場別一一對應。

（5）在中心站集中控制后，列車運行于區(qū)域集控范圍之內時，司機有緊急事態(tài)需與車站聯(lián)控時，與中心站進行聯(lián)控。列車運行過程中正常車機聯(lián)控由區(qū)域集控站值班站長主動向司機指路進行聯(lián)控。

結束語：本文針對鐵路線路工程CTC中心站集中控制方案工程設計過程中的關鍵點進行剖析，按照系統(tǒng)結構特點逐層研究系統(tǒng)應用設計時的關鍵點，并給出設計解決方案建議，特別是明確的闡述了涉及既有TDCS、CTC系統(tǒng)基礎上如何實施CTC中心站集中控制技術方案的應用設計內容，對CTC工程系統(tǒng)設計和工程應用設計方面有著非常重要的指導作用。目前按此應用設計研究內容，已完成了南昌局集團公司衢寧線和武漢局集團公司孟寶線CTC中心站集中控制方案的成功落地運用。