大連快軌三號線CTC系統(tǒng)的功能與應(yīng)用

林 楠

（大連公交客運(yùn)集團(tuán)有限公司，遼寧 大連116011）

調(diào)度集中控制系統(tǒng)簡稱CTC系統(tǒng)，作為列車自動(dòng)控制系統(tǒng)的重要組成部分，主要用于監(jiān)督和控制列車的運(yùn)行。由上海卡斯柯信號有限公司研發(fā)的CTC系統(tǒng)，于2002年正式在大連快軌三號線開通運(yùn)營，控制距離49公里左右。CTC系統(tǒng)的投入使用，將大連站至金石灘站沿線的車站進(jìn)行集中控制，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程集中有效控制的特點(diǎn)，提高列車調(diào)度指揮效率，降低了運(yùn)營成本。

大連快軌3號線CTC系統(tǒng)配置原則：

（1）控制中心子系統(tǒng)是一個(gè)基于局域網(wǎng)的、計(jì)算機(jī)化的分布式系統(tǒng)，通過基于TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)連接主機(jī)和各操作員工作站，集中安裝在控制中心內(nèi)。由兩臺網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)組成中心局域網(wǎng)，OCC主要設(shè)備通過以太網(wǎng)口分別掛在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上，冗余的雙以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性，并使系統(tǒng)性能達(dá)到最大化。

（2）車站及車輛段子系統(tǒng)也是采用局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)，通過基于TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)聯(lián)接遠(yuǎn)程終端單元RTU和車站路由器設(shè)備。車站信號計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)通過RS-422串行通信協(xié)議與RTU接口。每個(gè)設(shè)備集中車站和車輛段設(shè)備由網(wǎng)絡(luò)集線器組成基于TCP/IP通信協(xié)議的分布式以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在高速率網(wǎng)絡(luò)通信的支持下，實(shí)現(xiàn)高速率數(shù)據(jù)通信。車站子系統(tǒng)通過路由器接入到廣域網(wǎng)與控制中心通信。

（3）中心局域網(wǎng)和車站局域網(wǎng)通過光纜通信傳輸通道，組成星型點(diǎn)對點(diǎn)通信的廣域網(wǎng)系統(tǒng)。通過控制中心路由器和車站路由器設(shè)備實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的雙向通信。該通信方式的特點(diǎn)是：通信速率高，通信管理程序的通用性較強(qiáng)。

1 CTC系統(tǒng)功能的列車信息表示

調(diào)度集中控制系統(tǒng)采集實(shí)時(shí)的列車運(yùn)行位置及正線聯(lián)鎖區(qū)的信號設(shè)備狀態(tài)信息，并集中顯示在控制中心大表示屏和調(diào)度員工作站監(jiān)視器上，使調(diào)度員能夠掌握實(shí)時(shí)信息，進(jìn)行運(yùn)營監(jiān)督和管理。

2 CTC系統(tǒng)功能的進(jìn)路控制

當(dāng)CTC向聯(lián)鎖發(fā)出進(jìn)路控制命令后，進(jìn)路的建立與否，由聯(lián)鎖設(shè)備進(jìn)行判斷執(zhí)行。除了列車順序通過的進(jìn)路自動(dòng)解鎖外，系統(tǒng)不會(huì)自動(dòng)取消任何進(jìn)路，只有調(diào)度員可人工取消進(jìn)路。為防止緊急情況發(fā)生，人工設(shè)置進(jìn)路總是優(yōu)先的。

2.1 自動(dòng)信號

自動(dòng)信號開放采用接近觸發(fā)方式，當(dāng)列車駛?cè)胱詣?dòng)信號機(jī)的接近觸發(fā)區(qū)段時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)觸發(fā)進(jìn)路，自動(dòng)信號機(jī)開放。當(dāng)列車駛?cè)胄盘枡C(jī)內(nèi)方時(shí)，信號關(guān)閉，通過該進(jìn)路后，進(jìn)路自動(dòng)解鎖。

2.2 自動(dòng)進(jìn)路控制

自動(dòng)進(jìn)路的入口信號機(jī)以綠色箭頭表示該進(jìn)路已經(jīng)設(shè)置為自動(dòng)進(jìn)路。

2.3 終端站自動(dòng)折返進(jìn)路

當(dāng)列車占用接近觸發(fā)軌時(shí)，進(jìn)入折返線的進(jìn)路自動(dòng)建立，列車待信號開放后進(jìn)入折返線；當(dāng)列車到達(dá)折返線，列車停穩(wěn)且聯(lián)鎖條件滿足后，駛出折返線進(jìn)路自動(dòng)排出，列車根據(jù)信號顯示駛出折返線。自動(dòng)折返進(jìn)路的取消可以人工辦理。

2.4 中間站自動(dòng)折返進(jìn)路

為適應(yīng)大小交路混合運(yùn)營的特點(diǎn)，保稅區(qū)站實(shí)行人工手動(dòng)排列折返進(jìn)路。

2.5 人工進(jìn)路

在特殊情況下，進(jìn)路的建立只能由調(diào)度員手工辦理，由控制中心調(diào)度員發(fā)出進(jìn)路控制命令。而站控和緊急站控方式時(shí)，車站值班員也可以在車站控制臺進(jìn)行進(jìn)路和信號機(jī)的人工控制。

2.6 時(shí)刻表管理

一個(gè)時(shí)刻表定義了列車一整天的運(yùn)行計(jì)劃，不同運(yùn)營時(shí)間使用不同的列車時(shí)刻表，列車時(shí)刻表可以由計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成運(yùn)行圖。

列車時(shí)刻表按照用途可分為3種：基本時(shí)刻表、實(shí)施時(shí)刻表、實(shí)跡時(shí)刻表。

2.6.1 基本時(shí)刻表

調(diào)度員可根據(jù)不同的運(yùn)行要素編制基本時(shí)刻表，列車時(shí)刻表可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成運(yùn)行圖。

2.6.2 實(shí)施時(shí)刻表

這種時(shí)刻表作為當(dāng)日的列車運(yùn)行時(shí)刻表，由調(diào)度員在每天的運(yùn)行開始前，從機(jī)器內(nèi)調(diào)出一個(gè)基本時(shí)刻表。經(jīng)調(diào)度員確認(rèn)或修改后，即成為當(dāng)日列車時(shí)刻表，各列車按此表進(jìn)行運(yùn)行，并在顯示終端上顯示。

2.6.3 實(shí)跡時(shí)刻表

列車運(yùn)行完成的實(shí)跡時(shí)刻表，由機(jī)器實(shí)時(shí)記錄保存，需要時(shí)可輸出。

2.6.4 時(shí)刻表顯示

在調(diào)度員工作站顯示器上，能將當(dāng)時(shí)的實(shí)施運(yùn)行圖、實(shí)跡運(yùn)行圖用不同顏色同時(shí)在一個(gè)畫面上顯示。

3 CTC系統(tǒng)功能的列車識別號管理

當(dāng)每列車開始日常運(yùn)行時(shí)，就應(yīng)采用列車標(biāo)識號來標(biāo)識。車次號和目的地號可由調(diào)度員手動(dòng)輸入或由計(jì)算機(jī)按照計(jì)劃自動(dòng)生成并經(jīng)調(diào)度員確認(rèn)生效。

3.1 列車識別號的組成

車次號：作為運(yùn)行圖中車次，該車次號隨運(yùn)行圖中車次的變化而變化，并在工作站顯示器上顯示，車次號用3位數(shù)字表示。

目的地號：列車運(yùn)行目的地的編號，目的地號用2位數(shù)字表示。

3.2 列車識別號的跟蹤與傳遞

CTC系統(tǒng)可以自動(dòng)完成控制區(qū)段內(nèi)的列車識別號跟蹤。主機(jī)內(nèi)設(shè)有列車識別號軟跟蹤，軟跟蹤邏輯是根據(jù)現(xiàn)場送來的軌道電路、運(yùn)行方向、進(jìn)路、道岔位置條件由列車跟蹤算法實(shí)現(xiàn)對列車的實(shí)時(shí)跟蹤，所跟蹤的列車識別號與中心主機(jī)內(nèi)的計(jì)劃相比較，不一致時(shí)應(yīng)產(chǎn)生報(bào)警。

3.3 車次顯示

車次隨著列車的走行，從一個(gè)車次窗向另一個(gè)車次窗移位、顯示。列車到達(dá)終端站（折返站）后，車次號根據(jù)列車下次旅程的目的地而自動(dòng)變號。對于入段后將退出服務(wù)的列車，股道窗的列車識別經(jīng)30秒后自動(dòng)熄滅。對于折返列車，主機(jī)內(nèi)的列車跟蹤系統(tǒng)按照實(shí)施運(yùn)行圖自動(dòng)找出新列車識別，顯示在該列車現(xiàn)在位置的折返軌或股道窗上。

3.4 列車標(biāo)識號人工控制

當(dāng)某列車未分配車次號，或車次號沒有包括在運(yùn)行圖中，那么該列車的調(diào)度需人工干預(yù)。

3.5 列車運(yùn)行調(diào)整

在列車的實(shí)際運(yùn)行中，CTC系統(tǒng)將列車占用站臺區(qū)段且出清后一區(qū)段的時(shí)刻定為列車的到站時(shí)間。將列車開始占用站臺區(qū)段前一區(qū)段的時(shí)刻定為列車的出發(fā)時(shí)間。列車發(fā)車由每個(gè)車站的發(fā)車表示器來指示。

3.6 列車發(fā)車表示控制

在控制中心，系統(tǒng)可以發(fā)送發(fā)車命令給車站RTU，并由RTU輸出命令給車站聯(lián)鎖設(shè)備。發(fā)車表示器設(shè)置在車站每側(cè)站臺運(yùn)行正方向列車司機(jī)室停車位置前方適當(dāng)位置處。發(fā)車表示器在發(fā)車前5秒閃白光，用于提示司機(jī)準(zhǔn)備發(fā)車；時(shí)刻到時(shí)亮白色穩(wěn)定燈光，用于提示司機(jī)可以發(fā)車；列車出清站臺軌道電路后滅燈。

3.7 回放功能

回放功能提供了調(diào)度員訪問歷史數(shù)據(jù)的手段，該功能只能在系統(tǒng)維護(hù)工作站上進(jìn)行，調(diào)度員可任意選擇回放起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間?；胤艜r(shí)，系統(tǒng)備機(jī)負(fù)責(zé)從歷史數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)，在處于回放狀態(tài)的維護(hù)臺上重現(xiàn)信號設(shè)備和列車運(yùn)行的歷史狀態(tài)。調(diào)度員可控制回放的速度、開始、結(jié)束和暫停等。

3.8 模擬大表示屏的管理

調(diào)度集中系統(tǒng)模擬大表示屏顯示車站正線、停車線、車輛段等現(xiàn)場信號設(shè)備狀態(tài)和列車運(yùn)行及車次號等信息，系統(tǒng)主機(jī)將相關(guān)信息通過控制中心的局域網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)地傳送到表示屏控制計(jì)算機(jī)，后者將信息在表示屏上表示出來。

3.9 統(tǒng)計(jì)和報(bào)告

系統(tǒng)對所有操作都有收集和存儲(chǔ)功能。系統(tǒng)收集來的所有數(shù)據(jù)應(yīng)被用于統(tǒng)計(jì)報(bào)告以評價(jià)和分析CTC系統(tǒng)和車輛的性能，它有助于決定是否需要預(yù)防性維護(hù)。生成的統(tǒng)計(jì)報(bào)告應(yīng)顯示運(yùn)行報(bào)告內(nèi)容。

4 CTC系統(tǒng)功能的操作模式

調(diào)度集中系統(tǒng)的操作存在三種操作模式，自動(dòng)調(diào)整模式、人工調(diào)度模式和全人工模式?？刂浦行目蛇x擇特定的模式以適應(yīng)調(diào)度員對系統(tǒng)的應(yīng)用。

4.1 自動(dòng)調(diào)整模式

自動(dòng)調(diào)整模式定義了一種全自動(dòng)的系統(tǒng)模式，它使列車運(yùn)營處于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)控制模式下。它不需要調(diào)度員的人工干預(yù)，運(yùn)行時(shí)間的誤差按照時(shí)刻表自動(dòng)得到糾正，所有的功能都由系統(tǒng)來自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，如自動(dòng)調(diào)整站停時(shí)間、自動(dòng)進(jìn)路、自動(dòng)折返進(jìn)路等，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)營完全處于自動(dòng)控制之下。

4.2 人工調(diào)度模式

在人工調(diào)度模式下，系統(tǒng)提供了所有的自動(dòng)進(jìn)路、自動(dòng)信號和終端模式自動(dòng)折返功能，列車不能根據(jù)列車時(shí)刻表自動(dòng)調(diào)整列車運(yùn)營的誤差。

4.3 全人工模式

在人工操作模式下，進(jìn)路由調(diào)度員人工設(shè)置，停站時(shí)間也為設(shè)置的缺省值，缺省值可人工改變。

4.4 系統(tǒng)降級模式

當(dāng)CTC系統(tǒng)與外部系統(tǒng)通信中斷，或CTC系統(tǒng)中某些設(shè)備故障時(shí)，系統(tǒng)處于降級模式。

4.5 模式轉(zhuǎn)換

調(diào)度集中系統(tǒng)允許在控制中心改變系統(tǒng)操作模式。當(dāng)模式轉(zhuǎn)換時(shí)，系統(tǒng)本身不作任何合理性檢查，所以調(diào)度員有責(zé)任檢查模式轉(zhuǎn)換的合理性。

4.6 中心與車站收受權(quán)

調(diào)度集中系統(tǒng)允許在與車站聯(lián)鎖系統(tǒng)辦理相應(yīng)確認(rèn)手續(xù)后，交接控制權(quán)。

5 結(jié)束語

大連快軌三號線CTC系統(tǒng)的投入使用，使線路沿線車站能夠集中控制，節(jié)省工程投資，減少行車和維護(hù)人員，提高運(yùn)輸效率。該系統(tǒng)以其高可靠性、高安全性和易于維護(hù)等特點(diǎn)為現(xiàn)代軌道交通的運(yùn)營提供了可靠保障。