基于CTC中心站集中控制技術(shù)方案的應(yīng)用設(shè)計(jì)研究

卡斯柯信號(hào)有限公司 上海市鐵路智能調(diào)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(shù)，并綜合考慮不同鐵路線路上的工程實(shí)施現(xiàn)狀及CTC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了一種標(biāo)準(zhǔn)化的CTC中心站集中控制技術(shù)工程實(shí)施的應(yīng)用設(shè)計(jì)方案。此方案滿足了工程應(yīng)用設(shè)計(jì)過程中各業(yè)務(wù)關(guān)鍵點(diǎn)的核心需求，為CTC系統(tǒng)的工程應(yīng)用設(shè)計(jì)提供了參考。

1 研究背景

隨著我國對(duì)鐵路事業(yè)的投資建設(shè)，各工程新建和改建線路均配套設(shè)計(jì)實(shí)施調(diào)度指揮系統(tǒng)：TDCS或CTC系統(tǒng)，而CTC中心站集中控制技術(shù)方案的制定則進(jìn)一步完善了鐵路CTC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式，降低了CTC區(qū)段調(diào)度員工作強(qiáng)度，適應(yīng)鐵路運(yùn)輸調(diào)度指揮模式的變更創(chuàng)新。但是，在進(jìn)行鐵路線路工程設(shè)計(jì)時(shí)，特別是在既有TDCS、CTC系統(tǒng)基礎(chǔ)上如何實(shí)施CTC中心站集中控制技術(shù)方案，如何進(jìn)行工程的應(yīng)用設(shè)計(jì)等方面，沒有標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范給予指導(dǎo)和參考。為解決此應(yīng)用設(shè)計(jì)問題，通過對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的深入研究，結(jié)合CTC中心站集中控制技術(shù)方案實(shí)施建設(shè)狀況，提出對(duì)CTC中心站集中控制技術(shù)方案的應(yīng)用設(shè)計(jì)研究。

2 系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)需求分析

CTC中心站集中控制技術(shù)方案設(shè)計(jì)實(shí)施后，CTC系統(tǒng)路局級(jí)結(jié)構(gòu)調(diào)整為調(diào)度臺(tái)、中心站集控臺(tái)和車站（中心站、集控站）調(diào)度指揮層級(jí)結(jié)構(gòu)。在調(diào)度所設(shè)有CTC調(diào)度臺(tái)，統(tǒng)一管控對(duì)應(yīng)線路車站的行車作業(yè)；在中心站設(shè)置集控臺(tái)，將中心站和集控站納入集控臺(tái)管控行車作業(yè)。CTC車站級(jí)結(jié)構(gòu)整體上保持不變，在中心站設(shè)置有車站服務(wù)器和集控臺(tái)終端，如圖1所示。

圖1 CTC中心站車站級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖

通過對(duì)CTC中心站集中控制技術(shù)方案設(shè)計(jì)實(shí)施的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析，工程應(yīng)用設(shè)計(jì)階段的需求主要體現(xiàn)在工程建設(shè)時(shí)系統(tǒng)的中心總機(jī)設(shè)備改建如何進(jìn)行，對(duì)應(yīng)CTC中心站集控臺(tái)設(shè)備如何設(shè)計(jì)運(yùn)用上。進(jìn)一步延申，工程建設(shè)時(shí)關(guān)鍵點(diǎn)主要集中在鐵路新建或改建線路工程，比較突出的應(yīng)用設(shè)計(jì)需求則直接表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）調(diào)度中心總機(jī)如何改建，既有TDCS調(diào)度臺(tái)是否需要改建CTC調(diào)度臺(tái)。

（2）針對(duì)既有線路已實(shí)施TDCS或CTC系統(tǒng)時(shí)，如何進(jìn)行設(shè)備的擴(kuò)改建。

（3）中心站集控臺(tái)管控多個(gè)車站后，終端如何設(shè)計(jì)才能滿足車站級(jí)管控多站調(diào)度指揮顯示要求。

（4）實(shí)施CTC中心站集中控制方案有哪些應(yīng)用限制條件和實(shí)施要求。

3 應(yīng)用設(shè)計(jì)研究

3.1 調(diào)度中心總機(jī)研究

新建線路工程時(shí)，應(yīng)按照CTC技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)和CTC中心站集中控制方案的設(shè)置要求進(jìn)行調(diào)度中心總機(jī)改建工作。應(yīng)用設(shè)計(jì)主要考慮新增一套標(biāo)準(zhǔn)的CTC調(diào)度臺(tái)設(shè)備，包含有調(diào)度臺(tái)工作站、助理調(diào)度員工作站、綜合維修工作站和站場顯示工作站，同時(shí)設(shè)置新建線路接入調(diào)度中心總機(jī)所需的應(yīng)用服務(wù)器、通信前置服務(wù)器和對(duì)應(yīng)線路的接口服務(wù)器。

改建線路工程時(shí)，應(yīng)根據(jù)原調(diào)度指揮系統(tǒng)設(shè)置情況和鐵路信號(hào)維護(hù)規(guī)則以及TDCS/CTC系統(tǒng)維護(hù)管理辦法的要求進(jìn)行設(shè)備方案的設(shè)計(jì)。

3.1.1 既有CTC系統(tǒng)

若既有調(diào)度中心總機(jī)系統(tǒng)為CTC系統(tǒng)設(shè)備配置時(shí)，應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮既有設(shè)備的硬件配置是否滿足使用性能要求。滿足時(shí)，則無需新增對(duì)應(yīng)硬件設(shè)備，僅對(duì)軟件進(jìn)行更改。否則則需要按照CTC技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行對(duì)應(yīng)設(shè)備的改換。

3.1.2 既有TDCS系統(tǒng)

若既有調(diào)度中心總機(jī)系統(tǒng)為TDCS系統(tǒng)設(shè)備配置時(shí)，應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)調(diào)度員崗位設(shè)置變化和業(yè)務(wù)功能需求，以及考慮在既有設(shè)備的硬件配置滿足使用性能要求的前提下，配置和修改調(diào)度總機(jī)設(shè)備。

（1）調(diào)度臺(tái)管控車站中除中心站集控臺(tái)外，還存在集控站時(shí)，需要將既有TDCS調(diào)度臺(tái)擴(kuò)建升級(jí)為CTC調(diào)度臺(tái)。主要考慮新增助理調(diào)度臺(tái)工作站和綜合維修工作站設(shè)備，同步增加站場顯示工作站的顯示屏。

（2）調(diào)度臺(tái)管控車站中除中心站集控臺(tái)外，其余車站均為TDCS系統(tǒng)車站時(shí)，可維持既有TDCS調(diào)度臺(tái)設(shè)備配置不變，僅進(jìn)行軟件的升級(jí)更改。

3.2 中心站/集控站CTC3.0分機(jī)研究

新建線路工程時(shí)，應(yīng)按照CTC技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)和CTC中心站集中控制方案的設(shè)置要求進(jìn)行CTC系統(tǒng)車站分機(jī)建設(shè)。應(yīng)用設(shè)計(jì)主要考慮新增中心站一套標(biāo)準(zhǔn)的CTC3.0分機(jī)設(shè)備，其中中心站自律機(jī)需采用大站自律機(jī)配置，集控站可采用標(biāo)準(zhǔn)自律機(jī)配置。

改建線路工程時(shí)，應(yīng)根據(jù)原調(diào)度指揮系統(tǒng)設(shè)置情況和鐵路信號(hào)維護(hù)規(guī)則以及TDCS/CTC系統(tǒng)維護(hù)管理辦法的要求進(jìn)行設(shè)備方案的設(shè)計(jì)。

3.2.1 既有CTC2.0系統(tǒng)

若既有調(diào)度指揮系統(tǒng)為CTC2.0車站分機(jī)設(shè)備配置時(shí)，應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)，集控站CTC3.0分機(jī)設(shè)備可結(jié)合既有設(shè)備性能情況予以充分利舊使用，僅進(jìn)行軟件的升級(jí)更改；中心站需考慮升級(jí)為CTC3.0分機(jī)硬件和軟件。原因分析如下：

（1）中心站需基于調(diào)車作業(yè)計(jì)劃進(jìn)行調(diào)車進(jìn)路辦理作業(yè)，調(diào)車計(jì)劃包括專有調(diào)機(jī)的調(diào)車作業(yè)單和機(jī)車換掛計(jì)劃，原CTC2.0分機(jī)不具備。

（2）中心站需實(shí)現(xiàn)列、調(diào)進(jìn)路錯(cuò)辦卡控功能，包括固定進(jìn)路卡控、技規(guī)301條卡控、調(diào)車無信折返、分路不良區(qū)段道岔自動(dòng)單鎖等功能，原CTC2.0分機(jī)不具備。

（3）中心站進(jìn)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(jìn)路預(yù)覽方式防止進(jìn)路錯(cuò)辦，原CTC2.0分機(jī)不具備。

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

基于以上原因，對(duì)于接近大修期的車站，建議直接新設(shè)CTC3.0分機(jī)設(shè)備。對(duì)于遠(yuǎn)未到大修期的車站，按照系統(tǒng)維護(hù)管理辦法規(guī)定，可根據(jù)既有車站設(shè)備的實(shí)際情況，對(duì)部分設(shè)備進(jìn)行利舊或移設(shè)，并對(duì)到大修期的設(shè)備進(jìn)行更換，但中心站必須更換車站自律機(jī)為CTC3.0自律機(jī)，另增設(shè)車務(wù)管理終端。

3.2.2 既有TDCS3.0系統(tǒng)

若既有調(diào)度指揮系統(tǒng)為TDCS3.0車站分機(jī)設(shè)備配置時(shí)，因TDCS3.0系統(tǒng)不具備信號(hào)控制功能，應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)須考慮升級(jí)改建為CTC3.0分機(jī)。

高職院校從事跨語言文化教學(xué)的教師很多不具備跨文化背景和交流經(jīng)驗(yàn)，深入開展跨文化教學(xué)時(shí)顯得力不從心，有些教師在處理跨文化教學(xué)上缺乏一定的經(jīng)驗(yàn)、方法和技巧。

對(duì)于接近大修期的車站，建議直接新設(shè)CTC3.0分機(jī)設(shè)備。對(duì)于遠(yuǎn)未到大修期的車站，按照系統(tǒng)維護(hù)管理辦法規(guī)定，可根據(jù)既有車站設(shè)備的實(shí)際情況，對(duì)部分設(shè)備進(jìn)行利舊或移設(shè)，并對(duì)到大修期的設(shè)備進(jìn)行更換，但必須更換車站綜合處理機(jī)為CTC3.0自律機(jī)。

3.3 集控臺(tái)研究

3.3.1 硬件設(shè)計(jì)

集控臺(tái)通常與中心站同址設(shè)置，在每個(gè)中心站設(shè)置一套集控臺(tái)終端設(shè)備和一套車站服務(wù)器設(shè)備。每個(gè)集控臺(tái)通?？晒茌牪怀^8個(gè)集控站。

對(duì)于既有CTC3.0系統(tǒng)設(shè)置的中心站已含有車站服務(wù)器設(shè)備時(shí)，集控臺(tái)所需的車站服務(wù)器可與原車站服務(wù)器合并設(shè)置、使用。

對(duì)于既有CTC3.0系統(tǒng)設(shè)置的中心站集控臺(tái)與原車站值班員操作終端共用行車房間時(shí)，集控臺(tái)所需的終端設(shè)備可與原終端設(shè)備共用，僅考慮調(diào)整和增加對(duì)應(yīng)的終端設(shè)備。

3.3.2 終端布置

每個(gè)集控臺(tái)設(shè)置1套值班員終端和1套信號(hào)員終端。每套終端均為雙機(jī)冗余，單機(jī)故障時(shí)可切換使用。終端的具體設(shè)置如下：終端正常使用時(shí)，兩臺(tái)機(jī)器均布署互為冗余的軟件，其中一臺(tái)值班員終端主要顯示多站調(diào)監(jiān)畫面，另一臺(tái)顯示單站畫面和計(jì)劃管理（占線圖）界面；一臺(tái)信號(hào)員終端主要顯示多站調(diào)監(jiān)畫面，另一臺(tái)顯示占線板界面和單站畫面，用以列車、調(diào)車進(jìn)路的序列觸發(fā)CTC集控臺(tái)布置如下圖2所示。

圖2 集控臺(tái)終端顯示布置示意圖

系統(tǒng)界面遵循調(diào)度集中系統(tǒng)操作顯示規(guī)范的要求，并可根據(jù)運(yùn)輸作業(yè)特點(diǎn)和運(yùn)輸需求進(jìn)行界面優(yōu)化設(shè)計(jì)。主要包含以下幾個(gè)方面：

（1）由于集控臺(tái)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(jìn)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(jié)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(gè)界面上完整顯示列車作業(yè)計(jì)劃接車、發(fā)車以及調(diào)車作業(yè)計(jì)劃。避免值班員來回切換界面帶來的不便。合理的布局設(shè)計(jì)提升了系統(tǒng)的操作便捷性。

（3）系統(tǒng)通過技術(shù)作業(yè)圖表界面可根據(jù)調(diào)度臺(tái)調(diào)整計(jì)劃自動(dòng)生成中心站和集控站的階段計(jì)劃，并完成自動(dòng)鋪畫列車計(jì)劃線，值班員完成相關(guān)操作后系統(tǒng)自動(dòng)生成列車實(shí)際運(yùn)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(tái)值班員終端顯示效果圖

信號(hào)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(jì)劃接車、發(fā)車以及調(diào)車作業(yè)計(jì)劃進(jìn)路序列均集中畫面顯示。

3.4 通道組網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

為提高調(diào)度中心、集控臺(tái)、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(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)需按照數(shù)據(jù)雙路冗余傳輸方案進(jìn)行組網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)于改建線路既有TDCS/CTC系統(tǒng)組網(wǎng)不滿足此要求時(shí)，CTC中心站集中控制方案實(shí)施時(shí)需同步進(jìn)行TDCS/CTC組網(wǎng)通道的調(diào)整和改建。

數(shù)據(jù)雙路冗余傳輸方案對(duì)于路由器通過采用不同的EIGRP進(jìn)程的手段，在路由級(jí)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立雙環(huán)功能。CTC系統(tǒng)各子系統(tǒng)軟件需要做適應(yīng)性修改，實(shí)現(xiàn)同時(shí)在A、B兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)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(luò)接收的通信前置服務(wù)器，最終通信前置服務(wù)器將本網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)均發(fā)往應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行兩份數(shù)據(jù)的校驗(yàn)鑒別。此方案可有效解決由于通道路由質(zhì)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(yīng)用設(shè)計(jì)限制條件、要求

實(shí)施CTC中心站集中控制方案應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮以下條件或要求：

（1）線路選擇應(yīng)選擇具備GSM-R網(wǎng)絡(luò)覆蓋和計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備的區(qū)段線路。

（2）中心站選擇宜按照規(guī)模較大、調(diào)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(wù)、無調(diào)車作業(yè)的車站。

（3）集控臺(tái)管轄車站應(yīng)屬于同一調(diào)度臺(tái)，應(yīng)避免垮臺(tái)管控或者多個(gè)調(diào)度臺(tái)共管同一集控臺(tái)的情況。

（4）對(duì)于中心站或者集控站存在一站多場設(shè)置時(shí)，調(diào)度中心調(diào)度臺(tái)運(yùn)行圖站場設(shè)置也應(yīng)與車站的場別一一對(duì)應(yīng)。

（5）在中心站集中控制后，列車運(yùn)行于區(qū)域集控范圍之內(nèi)時(shí)，司機(jī)有緊急事態(tài)需與車站聯(lián)控時(shí)，與中心站進(jìn)行聯(lián)控。列車運(yùn)行過程中正常車機(jī)聯(lián)控由區(qū)域集控站值班站長主動(dòng)向司機(jī)指路進(jìn)行聯(lián)控。

結(jié)束語：本文針對(duì)鐵路線路工程CTC中心站集中控制方案工程設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行剖析，按照系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)逐層研究系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)的關(guān)鍵點(diǎn)，并給出設(shè)計(jì)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(chǔ)上如何實(shí)施CTC中心站集中控制技術(shù)方案的應(yīng)用設(shè)計(jì)內(nèi)容，對(duì)CTC工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用設(shè)計(jì)方面有著非常重要的指導(dǎo)作用。目前按此應(yīng)用設(shè)計(jì)研究內(nèi)容，已完成了南昌局集團(tuán)公司衢寧線和武漢局集團(tuán)公司孟寶線CTC中心站集中控制方案的成功落地運(yùn)用。