天津西樞紐CTC控制模式研究

申雪松，張 倫，劉 東

（北京鐵路局 運(yùn)輸處，北京 100860）

隨著我國(guó)高速鐵路網(wǎng)的逐步形成，出現(xiàn)很多連接 2條以上高(普) 速鐵路的高速鐵路樞紐站，部分樞紐站還與動(dòng)車(chē)段(所) 銜接，在辦理行車(chē)業(yè)務(wù)的同時(shí)兼辦大量調(diào)車(chē)作業(yè)。因此，根據(jù)鐵路實(shí)際作業(yè)特點(diǎn)對(duì)高速鐵路樞紐站調(diào)度集中系統(tǒng)(CTC)控制模式進(jìn)行優(yōu)化，以保證高速鐵路車(chē)務(wù)作業(yè)安全，提高作業(yè)效率。

1 CTC控制模式及應(yīng)用概述

高速鐵路 CTC 調(diào)度集中系統(tǒng)主要分為分散自律控制和非常站控 2種控制模式[1]。前者設(shè)有中心操作和車(chē)站操作 2種控制方式，均可以進(jìn)行自動(dòng)和人工操作；后者轉(zhuǎn)換為使用車(chē)站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖終端直接操控時(shí)的備用模式，一般在 CTC 出現(xiàn)故障或危及行車(chē)安全時(shí)使用。

1.1 分散自律模式下的中心操作方式

分散自律控制模式采用中心操作方式時(shí)僅列車(chē)調(diào)度員對(duì)列車(chē)及調(diào)車(chē)進(jìn)路有操作權(quán)，車(chē)站無(wú)操作權(quán)。當(dāng)運(yùn)行秩序正常時(shí)，列車(chē)按圖定時(shí)刻自動(dòng)觸發(fā)信號(hào)，無(wú)需人工干預(yù)；在列車(chē)無(wú)法按圖定時(shí)刻運(yùn)行時(shí)，列車(chē)調(diào)度員需要對(duì)車(chē)站到發(fā)線和咽喉運(yùn)用方案進(jìn)行調(diào)整。由于列車(chē)調(diào)度員需要對(duì)調(diào)度管轄區(qū)段內(nèi)所有列車(chē)進(jìn)行調(diào)度指揮，中心操作方式一般適用于車(chē)站作業(yè)相對(duì)簡(jiǎn)單、列車(chē)運(yùn)行秩序較好的車(chē)站。

目前北京鐵路局管內(nèi)除北京西站、天津西樞紐外，所有高速鐵路車(chē)站均采用分散自律模式下的中心操作方式。例如，北京南站高速場(chǎng)作為京滬高速鐵路(北京南—上海虹橋) 的起點(diǎn)站，設(shè)有 12條到發(fā)線，同時(shí)銜接北京動(dòng)車(chē)段、北京南站城際場(chǎng)及普速場(chǎng)。目前，北京南站高速場(chǎng)辦理京滬高速鐵路動(dòng)車(chē)組列車(chē) 79 對(duì)/d、確認(rèn)車(chē) 1 對(duì)/d、動(dòng)檢車(chē) 1 對(duì)/d、回送天津動(dòng)車(chē)所車(chē)底 4 對(duì)/d，以及京滬高速鐵路和京津城際鐵路出入北京動(dòng)車(chē)段車(chē)底 32 對(duì)/d。北京南站高速場(chǎng)由京滬高速鐵路列車(chē)調(diào)度員通過(guò) CTC 調(diào)度分散自律模式下的中心操作方式辦理接發(fā)列車(chē)作業(yè)，調(diào)度所設(shè)有列車(chē)調(diào)度員(負(fù)責(zé)行車(chē)指揮) 1 人、助理調(diào)度員(負(fù)責(zé)信號(hào)盯控、施工組織) 2 人，車(chē)站僅設(shè)有車(chē)務(wù)應(yīng)急值守人員 1 人，日常不參與行車(chē)工作。

1.2 分散自律模式下的車(chē)站操作方式

當(dāng)采用車(chē)站操作方式時(shí)，車(chē)站對(duì)列車(chē)及調(diào)車(chē)進(jìn)路均有操作權(quán)，列車(chē)調(diào)度員對(duì)列車(chē)及調(diào)車(chē)進(jìn)路均無(wú)操作權(quán)。在運(yùn)行秩序正常時(shí)，列車(chē)與中心操作方式均按圖定時(shí)刻自動(dòng)觸發(fā)信號(hào)，無(wú)需人工干預(yù)；在列車(chē)無(wú)法按圖定時(shí)刻運(yùn)行時(shí)，車(chē)站到發(fā)線和咽喉運(yùn)用方案的調(diào)整由車(chē)站負(fù)責(zé)。車(chē)站操作一般適用于車(chē)站作業(yè)相對(duì)復(fù)雜、調(diào)車(chē)作業(yè)較多的車(chē)站。

北京鐵路局管內(nèi)采用分散自律車(chē)站操作方式的典型車(chē)站為北京西站。北京西站銜接京廣高速鐵路( 北京西—廣州南) 和既有京廣線、京九線(北京西—九龍)，同時(shí)銜接北京西動(dòng)車(chē)所、北京機(jī)務(wù)段和北京西客車(chē)車(chē)輛整備場(chǎng)，辦理動(dòng)車(chē)組及普速客車(chē)車(chē)底出入庫(kù)和機(jī)車(chē)出入庫(kù)業(yè)務(wù)。在 2014年7月1日基本運(yùn)行圖中，北京西站高速場(chǎng)辦理京滬高速鐵路動(dòng)車(chē)組列車(chē) 78 對(duì)/d、確認(rèn)車(chē) 1.5 對(duì)/d、動(dòng)檢車(chē) 2.5 對(duì)/d、高速場(chǎng)出入北京動(dòng)車(chē)段車(chē)底 12 對(duì)/d、高速場(chǎng)出入北京西動(dòng)車(chē)所車(chē)底 12 對(duì)/d。北京西站根據(jù)列控設(shè)置情況將 1 至 11 道定義為“普速場(chǎng)”、12 至 20 道定義為“高速場(chǎng)”，“普速場(chǎng)”和“高速場(chǎng)”共用 1 套微機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備和 CTC 調(diào)度集中設(shè)備。北京西站采用 CTC 分散自律模式下的車(chē)站操作方式，由普速場(chǎng)信號(hào)員和高速場(chǎng)車(chē)站值班員共同對(duì)北京西站的進(jìn)路和信號(hào)進(jìn)行控制。北京西站高速場(chǎng)由京廣高速 1 臺(tái)列車(chē)調(diào)度員通過(guò) CTC 系統(tǒng)向高速場(chǎng)車(chē)站值班員下達(dá)列車(chē)運(yùn)行階段計(jì)劃；北京西站普速場(chǎng)由既有線京廣 1 臺(tái)列車(chē)調(diào)度員通過(guò)調(diào)度指揮管理系統(tǒng)下達(dá)列車(chē)運(yùn)行階段計(jì)劃。

2 京滬高速鐵路天津西樞紐運(yùn)輸組織分析

由于天津西樞紐 CTC 設(shè)備在分散自律模式下可以同時(shí)滿足中心控制方式和車(chē)站操作方式下辦理行車(chē)的條件，通過(guò)對(duì)其運(yùn)輸組織進(jìn)行分析，衡量 2種 CTC 控制模式下對(duì)運(yùn)輸組織產(chǎn)生的利弊關(guān)系。

2.1 天津西樞紐概況

天津西樞紐規(guī)劃銜接京津城際鐵路聯(lián)絡(luò)線、津秦(天津西—秦皇島) 客運(yùn)專線、京滬高速鐵路、津保鐵路(天津西—保定) 和既有京滬線，同時(shí)通過(guò) 3條動(dòng)車(chē)組出入庫(kù)線銜接即將開(kāi)通的天津動(dòng)車(chē)所。全站設(shè)有津保場(chǎng)(4 線)、普速場(chǎng)(4 線)、高速場(chǎng)(12 線)、城際場(chǎng)(6 線) 4個(gè)車(chē)場(chǎng)，總規(guī)模為 13 臺(tái)26 線。在 2014年7月1日基本運(yùn)行圖中，天津西樞紐高速場(chǎng)辦理動(dòng)車(chē)組列車(chē) 26 對(duì)/d、確認(rèn)車(chē) 2 對(duì)/d、動(dòng)檢車(chē) 1 對(duì)/d、高速場(chǎng)及城際場(chǎng)出入天津動(dòng)車(chē)所車(chē)底 7 對(duì)/d，城際場(chǎng)辦理動(dòng)車(chē)組列車(chē) 3 對(duì)/d 和確認(rèn)車(chē) 1 對(duì)/d。

天津西樞紐高速場(chǎng)、城際場(chǎng)共用 1 套 CTC 系統(tǒng)，在京滬高速鐵路開(kāi)通運(yùn)營(yíng)初期采用 CTC 中心操作方式，目前采用 CTC車(chē)站操作方式，分別設(shè)有高速場(chǎng)、城際場(chǎng)車(chē)站值班員 1 名，與北京西站類(lèi)似，采用在 CTC 進(jìn)路序列框中進(jìn)行勾選的方式實(shí)現(xiàn)進(jìn)路的自動(dòng)觸發(fā)功能。天津西樞紐普速場(chǎng)未納入CTC 控制，由調(diào)度所天津集中臺(tái)列車(chē)調(diào)度員負(fù)責(zé)行車(chē)調(diào)度指揮工作，設(shè)有車(chē)站值班員等行車(chē)崗位主要負(fù)責(zé)辦理京滬線接發(fā)列車(chē)作業(yè)。

2.2 天津西樞紐高速場(chǎng)行車(chē)指揮現(xiàn)狀

京滬高速鐵路北京南—德州東段(含天津西樞紐) 目前只設(shè)有 1個(gè)列車(chē)調(diào)度臺(tái)，人員配備為 1 名主調(diào)和 2 名助調(diào)[2]，京滬高速鐵路行車(chē)指揮示意圖如圖1 所示。由于北京南站交叉較多，尤其是動(dòng)車(chē)組出入庫(kù)的接發(fā)車(chē)進(jìn)路大部分需要進(jìn)行 CTC 觸發(fā)，因而其中 1 名助理調(diào)度員主要負(fù)責(zé)北京南站接發(fā)列車(chē)，以及動(dòng)車(chē)組車(chē)底出入庫(kù)的進(jìn)路準(zhǔn)備、開(kāi)放信號(hào)和組織工作。其他中間站包括天津西樞紐的接發(fā)列車(chē)進(jìn)路在正常情況下均能夠根據(jù)計(jì)劃進(jìn)行 CTC 自動(dòng)觸發(fā)，因而另 1 名助理調(diào)度員主要負(fù)責(zé)沿途中間站接發(fā)列車(chē)的進(jìn)路、信號(hào)監(jiān)控和少量人工觸發(fā)進(jìn)路的工作，1 名主調(diào)主要負(fù)責(zé)管轄區(qū)段的計(jì)劃下達(dá)、命令下達(dá)、事故處理及其他行車(chē)有關(guān)協(xié)調(diào)組織等工作。

2.3 天津西樞紐運(yùn)輸組織

由于天津西樞紐高速場(chǎng)在京滬高速鐵路運(yùn)營(yíng)初期只開(kāi)通 7 道至 10 道辦理 8 對(duì)/d動(dòng)車(chē)組列車(chē)，因而按照現(xiàn)有模式納入京滬高速鐵路列車(chē)調(diào)度臺(tái)采用CTC 中心操作方式比較合理。但是，隨著津秦高速鐵路、京津城際鐵路南倉(cāng)聯(lián)絡(luò)線和天津動(dòng)車(chē)所開(kāi)通，樞紐管轄范圍和列車(chē)辦理量也日益增加，原有的控制模式難以滿足未來(lái)的運(yùn)輸需求，因而目前鐵路局調(diào)度所、天津西樞紐逐漸將 CTC 中心操作方式轉(zhuǎn)換成 CTC車(chē)站操作方式。

2.3.1 控制范圍和銜接方向復(fù)雜

近期天津西城際場(chǎng)的開(kāi)通使用，天津西樞紐增加京津城際鐵路北京南方向列車(chē)到發(fā)。津秦高速鐵路開(kāi)通后，在原基本列車(chē)運(yùn)行圖只辦理上海方向京滬高速鐵路 8 對(duì)/d動(dòng)車(chē)組列車(chē)的基礎(chǔ)上，新增對(duì)天津方向津秦高速鐵路和天津動(dòng)車(chē)所出入庫(kù)列車(chē)的接發(fā)，天津西高速場(chǎng) 12條到發(fā)線全部投入使用，目前辦理客運(yùn)業(yè)務(wù)動(dòng)車(chē)組列車(chē) 20 對(duì)/d、確認(rèn)車(chē) 2 對(duì)/d、動(dòng)檢車(chē) 2 對(duì)/d及出入庫(kù)車(chē)底 10 對(duì)/d。預(yù)計(jì) 2年內(nèi)天津西樞紐津保場(chǎng)及京滬高速鐵路至天津西間北聯(lián)線開(kāi)通使用，天津西樞紐高速場(chǎng)將增加對(duì)保定方向和北京南方向的列車(chē)接發(fā)。

按照設(shè)計(jì)規(guī)模和聯(lián)鎖控制范圍，天津西樞紐將成為包括 4個(gè)車(chē)場(chǎng)、銜接 9個(gè)方向、控制 4個(gè)線路所的高速鐵路樞紐站。

圖1 京滬高速鐵路行車(chē)指揮示意圖

（1）津保場(chǎng)。辦理津保鐵路及天津動(dòng)車(chē)所 2個(gè)方向接發(fā)列車(chē)。

（2）高速場(chǎng)。高速場(chǎng)控制津秦線路所、天津西線路所和曹莊北線路所，辦理津秦客運(yùn)專線天津站，京滬高速鐵路北京南站、上海虹橋站，津保鐵路徐水站[3]及天津動(dòng)車(chē)所 5個(gè)方向接發(fā)列車(chē)。

（3）城際場(chǎng)。控制城際聯(lián)線路所，辦理京津城際鐵路北京南站及天津動(dòng)車(chē)所 2個(gè)方向接發(fā)列車(chē)。

（4）普速場(chǎng)。辦理京滬既有線列車(chē)接發(fā)。

2.3.2 作業(yè)量大幅增加

由于天津西樞紐未來(lái)需要辦理接發(fā)列車(chē)作業(yè)，同時(shí)兼顧對(duì)天津動(dòng)車(chē)所的動(dòng)車(chē)組車(chē)底出入庫(kù)工作，列車(chē)辦理量將大幅增加。天津西樞紐高速及城際場(chǎng)共 18條到發(fā)線，按照北京南站線均辦理 6 對(duì)動(dòng)車(chē)組進(jìn)行測(cè)算，天津西樞紐(不含津保場(chǎng)和普速場(chǎng)) 辦理接發(fā)動(dòng)車(chē)組將超過(guò) 100 對(duì)/d。同時(shí)，按照天津動(dòng)車(chē)所夜間集中檢修能力測(cè)算，天津西樞紐還需要辦理 20～30 對(duì)/d 動(dòng)車(chē)組車(chē)底出入天津動(dòng)車(chē)所。

3 天津西樞紐 CTC 控制模式方案比選

隨著高速鐵路樞紐站作業(yè)量和作業(yè)難度的增加，CTC 中心操作方式無(wú)法滿足日常工作需要，考慮采用維持 CTC 中心操作方式增加調(diào)度人員(方案Ⅰ) 和改為 CTC車(chē)站操作方式增加車(chē)站作業(yè)人員(方案 Ⅱ) 2種解決方案。

3.1 方案Ⅰ

方案Ⅰ指維持 CTC 中心操作方式，拆分優(yōu)化列車(chē)調(diào)度臺(tái)[4]。根據(jù)京滬高速鐵路開(kāi)通初期調(diào)度臺(tái)設(shè)置方案，京滬高速鐵路北京鐵路局列車(chē)調(diào)度臺(tái)以廊坊站為界劃分為京滬一臺(tái)、二臺(tái)，CTC 調(diào)度指揮終端也已經(jīng)按 2個(gè)調(diào)度臺(tái)配置，后期因行車(chē)指揮需要京滬高速鐵路僅設(shè) 1個(gè)調(diào)度臺(tái)，另 1 套設(shè)備處于備用狀態(tài)，北京鐵路局調(diào)度大廳搬遷后只留 1 套新調(diào)度臺(tái)設(shè)備。京滬高速鐵路開(kāi)通初期，在調(diào)度臺(tái)設(shè)計(jì)方案中，京滬高速鐵路一臺(tái)主要負(fù)責(zé)北京南站接發(fā)列車(chē)及動(dòng)車(chē)組出入庫(kù)，兼顧廊坊 1個(gè)中間站的信號(hào)監(jiān)督工作；京滬高速鐵路二臺(tái)主要負(fù)責(zé)天津西樞紐高速場(chǎng)和城際場(chǎng)接發(fā)列車(chē)及動(dòng)車(chē)組出入庫(kù)，兼顧天津南、滄州西、德州東 3個(gè)中間站的信號(hào)監(jiān)督工作。如果按原設(shè)計(jì)方案拆分列車(chē)調(diào)度臺(tái)，每班需要增加主調(diào) 1 人，緩解調(diào)度員工作強(qiáng)度過(guò)大的問(wèn)題。方案Ⅰ的優(yōu)點(diǎn)是保證高速鐵路調(diào)度的集中指揮，維持全線各單位統(tǒng)一的管理流程模式；缺點(diǎn)是需要對(duì)調(diào)度大廳部分調(diào)度臺(tái)的布局進(jìn)行較大規(guī)模調(diào)整。

3.2 方案 Ⅱ

方案 Ⅱ 指改為 CTC車(chē)站操作方式，優(yōu)化車(chē)站運(yùn)輸組織。天津西城際場(chǎng)、高速場(chǎng)為 2 套獨(dú)立聯(lián)鎖和獨(dú)立操縱控顯終端，在改為 CTC車(chē)站操作方式后，將天津西城際場(chǎng)、高速場(chǎng)的操縱控顯終端各設(shè)置 1 名車(chē)站值班員，按4班制需要增加 4 名車(chē)站值班員。方案 Ⅱ 的優(yōu)點(diǎn)是降低列車(chē)調(diào)度員的工作強(qiáng)度，由車(chē)站直接組織各方向接發(fā)列車(chē)組織工作，不僅有利于調(diào)度員更加專注于運(yùn)行指揮，而且可以提高車(chē)站作業(yè)計(jì)劃管理的精細(xì)度。方案 Ⅱ 有以下缺點(diǎn)：①CTC 中心操作方式增加一級(jí)行車(chē)指揮層級(jí)和作業(yè)人員，結(jié)合部增加，降低作業(yè)效率；②車(chē)站值班員對(duì)于新技術(shù)新設(shè)備的接受能力不足，需要后期加強(qiáng)業(yè)務(wù)培訓(xùn)和盯控力度。

4 結(jié)束語(yǔ)

高速鐵路樞紐站在運(yùn)輸組織中的作用逐步顯現(xiàn)，隨著運(yùn)輸組織繁忙和復(fù)雜程度的大幅增加，現(xiàn)有的調(diào)度指揮及 CTC 控制方式將不能適應(yīng)新的運(yùn)輸發(fā)展需要。上述 2個(gè)方案在技術(shù)上均具有參考價(jià)值，結(jié)合全國(guó)各調(diào)度所實(shí)際情況，如果從模式統(tǒng)一、管理高效的角度考慮優(yōu)先選擇方案Ⅰ，如果從降低調(diào)度員勞動(dòng)強(qiáng)度、提高調(diào)度指揮和車(chē)站作業(yè)質(zhì)量的角度方面考慮優(yōu)先選擇方案 Ⅱ。

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