調(diào)度集中系統(tǒng)在普速鐵路運(yùn)用方案探討

王強(qiáng)，費(fèi)振豪

（1.中國國家鐵路集團(tuán)有限公司工程設(shè)計(jì)鑒定中心，北京100844；2.卡斯柯信號有限公司，上海200071；3.上海市鐵路智能調(diào)度指揮系統(tǒng)工程研究中心，上海200071）

我國調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）經(jīng)過最近20年的快速發(fā)展，目前已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排路、安全卡控、計(jì)劃管理、命令管理、無線進(jìn)路預(yù)告、臨時(shí)限速等功能，并在高鐵實(shí)現(xiàn)全覆蓋，普速鐵路也正在加快推進(jìn)應(yīng)用之中，比較好地滿足了鐵路運(yùn)輸指揮安全、高效的需要。但隨著我國鐵路網(wǎng)建設(shè)的不斷完善，運(yùn)輸需求逐漸提升，CTC在應(yīng)用中的一些問題，尤其是在普速鐵路應(yīng)用的問題也逐步暴露出來。文獻(xiàn)[1]提到現(xiàn)有調(diào)度集中系統(tǒng)在運(yùn)輸過程中各分系統(tǒng)關(guān)系不協(xié)調(diào)、運(yùn)輸組織規(guī)劃不完善等；文獻(xiàn)[2]提到既有CTC系統(tǒng)功能存在區(qū)域化割裂現(xiàn)象、系統(tǒng)部署靈活性較低等問題；文獻(xiàn)[3]提到在客貨運(yùn)發(fā)展的新形勢下，運(yùn)輸調(diào)度集中統(tǒng)一指揮能力在不斷弱化。以上相關(guān)文獻(xiàn)指出在運(yùn)輸組織方式、管理模式和技術(shù)層面上，CTC系統(tǒng)的一些適配性問題。普速鐵路推廣應(yīng)用CTC是鐵路發(fā)展的趨勢，為提升CTC在普速鐵路運(yùn)用的可行性，深入分析普速鐵路特點(diǎn)及CTC系統(tǒng)的運(yùn)用現(xiàn)狀，提出CTC在普速鐵路的運(yùn)用方案。

1 CTC發(fā)展歷程

調(diào)度集中系統(tǒng)源于美國，1927年首次在紐約中央鐵路應(yīng)用，并命名為CTC系統(tǒng)。CTC系統(tǒng)的集中控制有效減少了現(xiàn)場運(yùn)輸人員的投入，在歐美、日本得到廣泛應(yīng)用。我國于20世紀(jì)60年代開展CTC系統(tǒng)研發(fā)，可將這一時(shí)代的CTC系統(tǒng)稱為CTC1.0系統(tǒng)，但由于當(dāng)時(shí)通信技術(shù)制約、列車調(diào)車頻繁收放權(quán)等因素，CTC1.0系統(tǒng)在我國沒有得到成功應(yīng)用。

2003年，在分析我國鐵路運(yùn)輸?shù)奶厥庑院?，原鐵道部組織研究開發(fā)了適應(yīng)我國國情的分散自律CTC系統(tǒng)，并于2004年發(fā)布了《分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）技術(shù)條件》（暫行修訂稿）（科技運(yùn)函〔2004〕15號），可稱之為CTC2.0系統(tǒng)，并成功在西寧—哈爾蓋段鐵路開通使用。分散自律CTC系統(tǒng)的顯著特征是根據(jù)不同車站作業(yè)性質(zhì)，創(chuàng)新地提出了中心操作、車站調(diào)車和車站操作3種操作方式。3種操作方式下可根據(jù)車站實(shí)際作業(yè)情況，分別對列車進(jìn)路、調(diào)車進(jìn)路控制權(quán)限在中心調(diào)度員和車站值班員之間進(jìn)行合理分配，也可進(jìn)行動(dòng)態(tài)切換。3種操作方式的提出，較好地解決了CTC1.0系統(tǒng)中列車調(diào)車頻繁收放權(quán)的問題，實(shí)現(xiàn)了中心調(diào)度員和車站值班員之間的協(xié)同工作。另外，CTC2.0系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了封鎖區(qū)段禁入防護(hù)、分路不良區(qū)段確認(rèn)空閑防護(hù)、無網(wǎng)停電區(qū)段禁入電力牽引機(jī)車防護(hù)、超限列車接發(fā)股道防護(hù)、辦客列車停靠站臺股道防護(hù)等一系列安全卡控措施，提高了行車作業(yè)的安全性。

隨著技術(shù)發(fā)展和總結(jié)CTC系統(tǒng)在普速鐵路和高速鐵路的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，原中國鐵路總公司在2016年推出了Q/CR 518—2016《調(diào)度集中系統(tǒng)技術(shù)條件》，該技術(shù)條件將高鐵中新增功能和接口進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定，同時(shí)也納入普速鐵路的列車、調(diào)車一體化控制，進(jìn)一步提升了CTC系統(tǒng)的安全性、適用性，應(yīng)用該技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)稱之為CTC3.0系統(tǒng)。2019年，在CTC3.0系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出“中心站+區(qū)域集控站”（簡稱中心站集控）方案，進(jìn)一步減少了調(diào)度員的工作量，并提高了車站作業(yè)集中辦理能力。

CTC系統(tǒng)針對調(diào)度指揮特點(diǎn)，相應(yīng)整合了調(diào)度員工作內(nèi)容，行調(diào)崗位設(shè)置列車調(diào)度員、助理調(diào)度員。列車調(diào)度員主要負(fù)責(zé)列車運(yùn)行圖調(diào)整、列車調(diào)整計(jì)劃的及時(shí)下達(dá)、列車到發(fā)線的合理運(yùn)用；助理調(diào)度員負(fù)責(zé)列車運(yùn)行監(jiān)控、非正常情況下信號直接控制，以及調(diào)度命令擬制下達(dá)等工作。CTC系統(tǒng)的運(yùn)用，促使調(diào)度和車務(wù)工作分工以及人員配置發(fā)生了變化［4］。

2 普速鐵路CTC運(yùn)用狀況分析

截至2019年底，全路應(yīng)用CTC系統(tǒng)的線路達(dá)6.1萬km，除高鐵實(shí)現(xiàn)了全覆蓋外，在普速鐵路運(yùn)用達(dá)到2.6萬km，其中中心操作方式車站占32.7%，車站調(diào)車方式車站占27.4%，車站操作方式車站占39.9%。然而，相對于高速鐵路而言，普速鐵路CTC系統(tǒng)的運(yùn)用情況尚不理想，主要原因如下：

（1）普速鐵路由于運(yùn)輸組織模式的原因，列車種類較多、車站作業(yè)多，尤其是調(diào)車作業(yè)較頻繁、貨運(yùn)列車運(yùn)用時(shí)分不確定、天窗時(shí)間不確定等因素，造成計(jì)劃臨時(shí)調(diào)整較多的情況，在一定程度上影響了CTC系統(tǒng)按圖排路的兌現(xiàn)率和系統(tǒng)功能的正常發(fā)揮［5-6］。由于調(diào)度員在組織行車的同時(shí)，還需要兼顧施工命令等工作，如果在調(diào)度臺劃分不盡合理、調(diào)度員人員配備不足等情況下，調(diào)度員工作量是較為繁重的［7］。因此，普速鐵路CTC調(diào)度員普遍反映工作強(qiáng)度大、壓力大等。

（2）目前已建成使用的CTC系統(tǒng)中絕大多數(shù)屬于CTC2.0設(shè)備。CTC2.0系統(tǒng)具備控制區(qū)段內(nèi)所有列車進(jìn)路計(jì)劃自動(dòng)辦理功能，人工只在必要時(shí)進(jìn)行適當(dāng)干預(yù)，如大站自觸時(shí)機(jī)的選擇、大站股道運(yùn)用調(diào)整、非正常情況下人工辦理等，列車進(jìn)路辦理效率大幅提升，但CTC2.0系統(tǒng)在調(diào)車功能上相對薄弱，由于沒有實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)車系統(tǒng)結(jié)合，缺乏準(zhǔn)確、自動(dòng)化的調(diào)車計(jì)劃來源，使得系統(tǒng)調(diào)車進(jìn)路自動(dòng)化觸發(fā)未能實(shí)用化，而調(diào)車進(jìn)路控制上又存在一定的多變性和靈活性，對于調(diào)車作業(yè)頻繁的客、貨運(yùn)站而言，在實(shí)際運(yùn)用中，大多技術(shù)站采用CTC系統(tǒng)的車站操作或車站調(diào)車方式，甚至作業(yè)人員寧可使用按鈕按壓的方式來辦理調(diào)車進(jìn)路，導(dǎo)致無法體現(xiàn)CTC系統(tǒng)集中一體化操作的功能優(yōu)點(diǎn)［8］。

（3）為使CTC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖設(shè)備自動(dòng)觸發(fā)、車機(jī)聯(lián)控等功能的良好運(yùn)用，車站采用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備，沿線覆蓋GSM-R網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)配套裝備是必要的。目前全路普速鐵路計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的覆蓋率約為50%，GSM-R網(wǎng)絡(luò)覆蓋率約為30%，也影響了CTC系統(tǒng)更好地推廣運(yùn)用［9-10］。

3 CTC3.0系統(tǒng)和中心站集控方案

近年來，面對普速鐵路運(yùn)輸組織的復(fù)雜性，以及大型樞紐和技術(shù)作業(yè)站的一些特別應(yīng)用需求，為了更好地提升CTC的運(yùn)用效果，在CTC2.0系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)一步開展研發(fā)和功能提升，形成了CTC3.0系統(tǒng)方案和CTC中心站集控方案。

3.1 CTC3.0系統(tǒng)

CTC3.0系統(tǒng)針對CTC2.0系統(tǒng)在普速鐵路運(yùn)用的不適應(yīng)性，主要在以下3個(gè)方面進(jìn)行了功能提升：一是將CTC2.0系統(tǒng)的計(jì)劃由調(diào)度員直接下達(dá)至自律機(jī)設(shè)備，優(yōu)化為調(diào)度員至車站值班員再到自律機(jī)設(shè)備，賦予車站值班員對調(diào)度員計(jì)劃進(jìn)行細(xì)化補(bǔ)充的職權(quán)，解決了一站多場等樞紐站調(diào)度員無法掌握股道運(yùn)用和站間線別選擇問題；二是實(shí)現(xiàn)了調(diào)車進(jìn)路自動(dòng)化控制，與現(xiàn)車系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，解決了調(diào)車作業(yè)計(jì)劃來源的問題，調(diào)車進(jìn)路辦理實(shí)現(xiàn)了無信折返道岔自動(dòng)單鎖、分路不良區(qū)段道岔自動(dòng)單鎖、調(diào)機(jī)號自動(dòng)跟蹤等功能，真正實(shí)現(xiàn)列車調(diào)車進(jìn)路一體化控制；三是CTC3.0系統(tǒng)納入防溜、上水、吸污、乘降、列檢、貨檢等作業(yè)流程作為進(jìn)路辦理的前提條件，進(jìn)一步提升了技術(shù)站的行車作業(yè)安全保障。

3.2 CTC中心站集控方案

該方案以“減輕調(diào)度員工作強(qiáng)度、集中化車站工作”為指導(dǎo)原則，在既有CTC體系的基礎(chǔ)上，采用“中心站+區(qū)域集控站”方案，即由中心站值班員和信號員實(shí)現(xiàn)對多站的集中操控（見圖1）。CTC運(yùn)用方式只保留車站操作和車站調(diào)車2種，將調(diào)度員的股道運(yùn)用和信號執(zhí)行、監(jiān)督的相關(guān)工作下放至中心站值班員，將中心站周邊若干集控站的列車、調(diào)車進(jìn)路辦理統(tǒng)一集中至中心站。中心站設(shè)置集控臺，為值班員提供統(tǒng)一的計(jì)劃管理、股道運(yùn)用和信號執(zhí)行、監(jiān)督界面。該方案可有效分擔(dān)普速鐵路調(diào)度員的工作強(qiáng)度，多站集中又可有效解決行車密度小、調(diào)車作業(yè)量少的車站人員工作量不飽滿問題，解決了現(xiàn)場人員集中和生活便利性等問題，符合發(fā)展趨勢。

圖1 中心站集控方案示意圖

隨著CTC3.0系統(tǒng)和中心站集控這2種方案在普速鐵路推廣運(yùn)用，將大幅提升CTC系統(tǒng)的使用效果，發(fā)揮CTC集中控制功能，實(shí)現(xiàn)行車崗位的優(yōu)化設(shè)置。針對具體線路情況可進(jìn)行合理選擇運(yùn)用方案，例如，可在貨運(yùn)專線、調(diào)車作業(yè)與接發(fā)列車作業(yè)干擾少的線路上，采取CTC3.0中心操作方式為主，由列車調(diào)度員通過CTC中心實(shí)現(xiàn)列車/調(diào)車進(jìn)路按計(jì)劃自動(dòng)選排；而在調(diào)車作業(yè)與接發(fā)列車作業(yè)頻繁交叉的線路上，采用中心站集控方案，將調(diào)度集中控制模式改為中心站集中控制模式，并將配屬專用調(diào)機(jī)的車站優(yōu)先選為中心站。

4 建議和展望

總結(jié)CTC系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀，并結(jié)合當(dāng)前信息化、智能化發(fā)展趨勢，對CTC系統(tǒng)未來發(fā)展提出幾點(diǎn)建議：

（1）進(jìn)一步推進(jìn)普速鐵路CTC系統(tǒng)的應(yīng)用，通過與現(xiàn)車系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)技術(shù)站的列車調(diào)車一體化控制，提高CTC系統(tǒng)在技術(shù)站的適應(yīng)性。

（2）建立以CTC系統(tǒng)為核心的車站多崗位聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，利用車站有線/無線局域?qū)＞W(wǎng)等傳輸媒介，在滿足信息安全隔離的前提下，實(shí)現(xiàn)值班員、助理值班員、客運(yùn)、列檢、貨檢等多崗位的行車信息共享和聯(lián)動(dòng)。

（3）建立以CTC系統(tǒng)為核心的行車大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，利用CTC系統(tǒng)并結(jié)合相關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行累積的數(shù)據(jù)，對調(diào)度員、值班員等操作進(jìn)行檢索分析，為行車安全提供更好的保障。同時(shí)也可分析行車過程中的相關(guān)記錄和數(shù)據(jù)，以便掌握行車的一些客觀規(guī)律，如咽喉占用時(shí)間、沖突時(shí)間等，為決策提供科學(xué)依據(jù)。

未來調(diào)度集中系統(tǒng)將依托人工智能、大數(shù)據(jù)分析、5G通信、北斗定位等信息化和通信技術(shù)手段，結(jié)合移動(dòng)閉塞、列控聯(lián)鎖一體化等信號系統(tǒng)的發(fā)展，繼續(xù)提高調(diào)度集中系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化水平，為保障鐵路行車安全、提高勞動(dòng)效率發(fā)揮更大作用［11］。