哈大高鐵樞紐地區(qū)調(diào)度集中解決方案

孫 力

孫 力:通赤凌鐵路公司籌備組 高級工程師 110002 沈陽

調(diào)度集中就是通過調(diào)度中心，實現(xiàn)對某一調(diào)度區(qū)段內(nèi)的信號設(shè)備的集中控制，實現(xiàn)對列車運行的直接指揮和管理。哈大高鐵分散自律調(diào)度集中工程從2011年7月開始建設(shè)，到2012年12月完成，經(jīng)歷了近18個月的時間，完成了調(diào)度集中系統(tǒng)的開通試運行。哈大高鐵調(diào)度集中系統(tǒng)覆蓋哈爾濱樞紐、長春樞紐、沈陽樞紐和大連樞紐。本文以哈爾濱和沈陽2個樞紐為例，分析樞紐地區(qū)調(diào)度集中系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)計方案，探討樞紐地區(qū)調(diào)度集中系統(tǒng)所存在的一些問題。

1 哈大高鐵調(diào)度集中基本情況

哈大高鐵自大連北高速場至哈爾濱西站全長921 km，為雙線電氣化鐵路。全線共有29個車站，其中4個車站與其他干、支線接軌。車站列控中心全部采用LKD2-T2型車站列控中心設(shè)備，車站聯(lián)鎖全部采用新型K5B型計算機聯(lián)鎖設(shè)備，區(qū)間全部采用ZPW-2000K型四顯示自動閉塞設(shè)備。哈大高鐵分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)共計29個CTC控制車站，46個區(qū)間中繼站。對CTC控制車站，采用中心調(diào)度集中總機和車站分散自律機進(jìn)行控制，實現(xiàn)車站信號設(shè)備遠(yuǎn)程控制和調(diào)度中心按圖排路控制。

哈大高鐵CTC系統(tǒng)全線設(shè)4個行車調(diào)度臺，其中沈陽局管內(nèi)設(shè)3個，哈爾濱局管內(nèi)設(shè)1個。哈西樞紐臺管轄范圍包括:雙城北站、哈爾濱西站、哈西動車所等3個CTC控制站(動車所)及5個區(qū)間中繼站，共計8個車站(含動車所)。哈大一臺管轄范圍包括:扶余北、德惠西、長春高速場、長春西、崔家營子線路所、長春西動車所、公主嶺南、四平東、昌圖西、開原西等10個CTC控制車站及20個區(qū)間中繼站，共計30個車站(含動車所)。哈大二臺管轄范圍包括:鐵嶺西、六王屯線路所、沈陽北高速場、沈陽北動車所、沈陽站高速場、遼陽高速場等6個CTC控制車站及7個區(qū)間中繼站，共計13個車站(含動車所)。哈大三臺管轄范圍包括:鞍山西、海城西、下夾河線路所、營口東、蓋州西、鲅魚圈、瓦房店西、普灣、大連北高速場、大連北動車所等10個CTC控制車站及14個區(qū)間中繼站，共計24個車站(含動車所)。

哈大高鐵全線一共涉及4個大的鐵路樞紐，分別為哈爾濱樞紐、長春樞紐、沈陽樞紐和大連樞紐。高鐵站與普速鐵路在樞紐地區(qū)交叉連接，非常復(fù)雜，既要解決與既有線的信息互傳，又要實現(xiàn)高鐵CTC的各項功能。

2 哈爾濱樞紐調(diào)度集中方案

2.1 哈爾濱樞紐地區(qū)基本情況

哈爾濱樞紐中的雙城北、哈西東場、哈西動車所及哈爾濱站為哈大CTC系統(tǒng)高速車場，哈西西場、王崗、夏家為既有TDCS系統(tǒng)普速車場。哈爾濱樞紐地區(qū)線路連接情況如圖1所示，其中哈西東場、哈西西場、夏家、哈爾濱互為鄰站，既有TDCS系統(tǒng)與客專CTC系統(tǒng)間信息交互是決定聯(lián)調(diào)聯(lián)試是否順利的技術(shù)難點。

圖1 哈爾濱樞紐地區(qū)線路連接示意圖

2.2 哈爾濱樞紐CTC配置方案

車站分機:哈樞紐地區(qū)C3、C2控制區(qū)相互交錯;哈西東場、哈西動車所、雙城北在哈大工程中車站分機均按照CTC分機配置，滿足與車站列控中心(TCC)接口功能;但王崗、夏家、哈西西場、哈爾濱站車站均為TDCS分機，不滿足與列控中心(TCC)的接口條件，需要升級車站分機為CTC分機。

路局中心CTC總機:既有普速車場與哈大車站不在同一套系統(tǒng)，為實現(xiàn)兩者信息(調(diào)度命令、調(diào)監(jiān)顯示、鄰臺計劃、限速信息)可靠交互，需要增加相應(yīng)的接口服務(wù)器，開發(fā)新的軟件功能。

同時哈大高鐵在哈爾濱也要按照客專中心相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，配置高鐵CTC中心，以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用、通信服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)通信等設(shè)備。

另外，在哈爾濱局管內(nèi)設(shè)置臨時限速接口服務(wù)器(TSRS)、無線閉塞接口服務(wù)器(RBC)。哈爾濱TDCS/CTC系統(tǒng)通過CTC-TSRi接口服務(wù)器與TSRS服務(wù)器進(jìn)行接口，實現(xiàn)臨時限速功能。哈爾濱TDCS/CTC系統(tǒng)通過CTC-RBCi接口服務(wù)器與RBC服務(wù)器進(jìn)行接口，實現(xiàn)RBC信息互傳。在哈爾濱局、沈陽局設(shè)置與相鄰客專接口服務(wù)器，哈爾濱TDCS/CTC系統(tǒng)通過相鄰客專接口服務(wù)器與沈陽局相鄰客專接口服務(wù)器進(jìn)行信息交互，實現(xiàn)局間C3臨時限速和RBC無線控車功能，并實現(xiàn)CTC局間信息透明。哈爾濱、沈陽兩局間客專中心互聯(lián)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.3 哈爾濱樞紐調(diào)度集中新增特點

1.實現(xiàn)樞紐地區(qū)各車站表示信息的透明傳輸。哈爾濱樞紐地區(qū)既有線有樞紐一臺、樞紐二臺和京哈臺3個臺，由于這3個臺都需要與哈大高鐵樞紐臺交互表示信息，且這些表示信息都需要通過哈爾濱既有TDCS中心與哈爾濱客專CTC中心間的接口服務(wù)器進(jìn)行傳輸，因此數(shù)據(jù)制作非常復(fù)雜。

2.實現(xiàn)客專和既有線各臺階段計劃的互傳，并且實現(xiàn)各臺所共管車站的調(diào)度命令直接下達(dá)。高鐵調(diào)度集中相鄰的是既有線樞紐臺，由于既有線樞紐臺本身的階段計劃就復(fù)雜多變，且實施性要求非常高，需要消耗大量的系統(tǒng)資源，現(xiàn)在再與高鐵樞紐臺進(jìn)行動態(tài)計劃互動，必須確保調(diào)度員在調(diào)整每一條階段計劃線段時，沒有延時停滯的操作，這就要求其接口必須具備高實時性和大容量性。

圖2 哈爾濱局與沈陽局間客專中心互聯(lián)

3.實現(xiàn)沈陽和哈爾濱2個客?？倷C間信息交互。哈大高鐵從線路看是一條，但分屬哈爾濱和沈陽2個客專CTC總機控制，無論是沈陽客專中心還是哈爾濱客專中心，均需要在分界處實現(xiàn)站間表示信息、階段計劃、調(diào)度命令(含限速命令)、RBC顯示的重疊交互;調(diào)度集中系統(tǒng)最終也要實現(xiàn)哈爾濱樞紐臺與沈陽局管內(nèi)的其它3個臺的信息同步;這就要求總機間不僅僅實現(xiàn)信息的高實時傳遞，還要實現(xiàn)命令的同步一致。

3 沈陽樞紐調(diào)度集中方案

3.1 沈陽樞紐地區(qū)基本情況

沈陽樞紐地區(qū)線路連接情況如圖3所示，其中哈大高鐵正線通過的車站有沈陽高速場、沈陽北高速場;普速車站為沈陽普速場、沈陽北普速場、皇姑屯站、沈陽北動車運用所。沈陽高速場、沈陽北高速場為哈大客專正線車站，正線按C3控制模式行車，側(cè)線通過沈皇聯(lián)絡(luò)線、北皇聯(lián)絡(luò)線與皇姑屯聯(lián)接，聯(lián)絡(luò)線按C2控制模式行車。沈陽北高速場與沈陽北動車運用所通過動車走行線聯(lián)接，動車走行線按C2控制模式行車。沈陽高速場、沈陽北高速場設(shè)置C3列控中心，并在沈陽哈大客專中心設(shè)置TSRS(臨時限速服務(wù)器)，負(fù)責(zé)管轄各站臨時限速設(shè)置。

圖3 沈陽樞紐地區(qū)線路連接示意圖

沈陽普速場經(jīng)既有哈大正線與沈陽北普速場聯(lián)接，去往哈大吉林方面;經(jīng)側(cè)線與皇姑屯動車所、皇姑屯站聯(lián)接，經(jīng)沈皇聯(lián)絡(luò)線去往山海關(guān)、秦皇島方面。沈陽北普速場側(cè)線與皇姑屯站、沈北動車所聯(lián)接，經(jīng)北皇姑聯(lián)絡(luò)線前往山海關(guān)、秦皇島方面。

沈陽高速場、沈陽北高速場、沈陽北動車所、沈陽普速場、沈陽北普速場、皇姑屯車站各設(shè)置一套調(diào)度集中分機。其中沈陽高速場、沈陽北高速場、沈陽北動車所納入哈大客專CTC系統(tǒng)由哈大二臺統(tǒng)一指揮。沈陽普速場、沈陽北普速場、皇姑屯車站CTC設(shè)備按照TDCS功能開通，接入既有TDCS總機，由北附近調(diào)度臺統(tǒng)一指揮。既有TDCS系統(tǒng)與哈大客專CTC系統(tǒng)，通過相應(yīng)的服務(wù)器進(jìn)行信息(調(diào)度命令、車站表示信息、鄰臺計劃、限速信息)交互。

3.2 配置方案

1．在沈陽局哈大客專中心設(shè)置數(shù)據(jù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、通信服務(wù)器、TSR接口服務(wù)器、RBC接口服務(wù)器、GSM-R接口服務(wù)器、與鐵路總公司、與相鄰客專接口服務(wù)器、相鄰路局TDCS/CTC接口服務(wù)器、運維服務(wù)器、仿真培訓(xùn)服務(wù)器、復(fù)視終端查詢服務(wù)器、系統(tǒng)軟件管理服務(wù)器、對外信息提供服務(wù)器;新建中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)，滿足哈大客專車站接入沈陽客專中心需要;增加電務(wù)、運輸培訓(xùn)終端各1套，電務(wù)段、電務(wù)處調(diào)閱終端各1套，以及N+1工作站等;如圖4所示。

2．沈陽局設(shè)置TSRS服務(wù)器，用于管轄哈大客專車站臨時限速功能;CTC系統(tǒng)在沈陽局TDCS/CTC中心設(shè)置TSRi接口服務(wù)器，用于與沈陽局內(nèi)的TSRS服務(wù)器進(jìn)行接口通信，同時設(shè)置該接口所需的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及網(wǎng)閘設(shè)備。

圖4 沈陽客專中心系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

3．沈陽局設(shè)置RBC服務(wù)器，用于管轄沈陽局管內(nèi)C3列車運行;CTC系統(tǒng)在沈陽局TDCS/CTC中心設(shè)置RBCi接口服務(wù)器，用于與沈陽局內(nèi)的RBC服務(wù)器進(jìn)行接口通信，同時設(shè)置該接口所需的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及網(wǎng)閘設(shè)備。

4．在沈陽普速場、沈陽高速場、沈陽北普速場、沈陽北高速場、皇姑屯、沈陽北動車運用所各設(shè)置一套CTC車站分機。

3.3 沈陽樞紐調(diào)度集中特點

沈陽樞紐調(diào)度集中特點就是一站二場，沈陽站和沈陽北站均為此模式。一個車站既有普速場，又有高速場，且二場均在一個運轉(zhuǎn)控制室中。同時一個站的高速場和普速場間還有聯(lián)絡(luò)線，存在場間互控情況。

沈陽樞紐的沈陽站、沈陽北站由哈大高鐵CTC總機控制，而既有普速場又由普速的TDCS總機控制;哈大二臺和控制普速場的北附近樞紐臺存在多個信息的交互，階段計劃、調(diào)度命令、普速和高速場間的車站表示信息均需要互傳交互;因此對信息實時性要求很高。

4 哈大高鐵樞紐調(diào)度集中測試及開通方案

4.1 樞紐調(diào)度集中測試試驗內(nèi)容

哈大高鐵樞紐調(diào)度集中在完成設(shè)備安裝后，將進(jìn)入到系統(tǒng)調(diào)試階段。系統(tǒng)調(diào)試以及電務(wù)試驗的重點是各系統(tǒng)接口的試驗，主要包括如下內(nèi)容。

1.調(diào)度集中系統(tǒng)和車站計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)站場表示信息的核對;

2.調(diào)度集中系統(tǒng)與車站計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)控制按鈕及進(jìn)路信息一致性的核對;

3.調(diào)度集中系統(tǒng)與車站列控中心系統(tǒng)區(qū)間閉塞分區(qū)狀態(tài)信息以及區(qū)間低頻碼信息核對;

4.調(diào)度集中系統(tǒng)與臨時限速服務(wù)器接口試驗;

5.調(diào)度集中系統(tǒng)與無線閉塞系統(tǒng)接口試驗;

6.調(diào)度集中系統(tǒng)與GSM-R系統(tǒng)接口試驗;

7.調(diào)度集中系統(tǒng)與TDMS系統(tǒng)接口試驗;

8.調(diào)度集中系統(tǒng)與鄰局分界口信息試驗;

9.調(diào)度集中系統(tǒng)與集中監(jiān)測接口試驗;

10.調(diào)度集中系統(tǒng)與鐵路總公司接口信息核對。

4.2 樞紐調(diào)度集中系統(tǒng)控制模式及樞紐CTC與既有TDCS總機系統(tǒng)互傳內(nèi)容測試實驗

控制模式轉(zhuǎn)換試驗:在計算機聯(lián)鎖控顯機、CTC車務(wù)終端以及CTC中心調(diào)度臺上分別進(jìn)行非常站控、分散自律、中心控制、車站控制模式的轉(zhuǎn)換試驗。

樞紐CTC與既有線總機間測試主要內(nèi)容有:階段計劃的實時性互傳測試、調(diào)度命令的實時性測試、既有線和高鐵臺間交互車站表示信息、臨時限速表示信息等。

4.3 調(diào)度集中系統(tǒng)與車站列控中心系統(tǒng)區(qū)間閉塞分區(qū)狀態(tài)信息以及區(qū)間低頻碼信息核對

哈大高鐵按照CTCS-3級標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，車站設(shè)置客專列控中心系統(tǒng)，區(qū)間不設(shè)通過信號機，區(qū)間閉塞分區(qū)占用狀態(tài)信息以及區(qū)間低頻碼信息由車站列控中心傳送給CTC系統(tǒng)。

1.通過模擬區(qū)間閉塞分區(qū)占用狀態(tài)，確認(rèn)列控中心、CTC車務(wù)終端以及CTC中心調(diào)度臺及其他終端顯示狀態(tài)是否一致。

2.列控模擬區(qū)間各種低頻碼信息，確認(rèn)列控中心、CTC車務(wù)終端以及CTC中心調(diào)度臺及其他終端顯示狀態(tài)是否一致。

4.4 調(diào)度集中系統(tǒng)與臨時限速服務(wù)器接口試驗

哈大高鐵共設(shè)置4套臨時限速服務(wù)器，其中沈陽鐵路局管內(nèi)設(shè)置3套，哈爾濱鐵路局管內(nèi)設(shè)置1套;CTC側(cè)分別在沈陽局和哈爾濱局各設(shè)置一套臨時限速接口服務(wù)器實現(xiàn)與臨時限速服務(wù)器的接口。

1.CTC中心調(diào)度臺對臨時限速服務(wù)器進(jìn)行初始化操作，確認(rèn)臨時限速服務(wù)器初始化成功并反饋初始化結(jié)果。

2.根據(jù)列控公里標(biāo)資料通過CTC中心調(diào)度臺設(shè)置各種歸檔速度的臨時限速，確認(rèn)CTC調(diào)度臺終端限速顯示(黃色光帶)與CTC車站車務(wù)終端以及臨時限速服務(wù)器反饋限速表示及范圍一致;同時需要試驗取消臨時限速功能正常。

4.5 調(diào)度集中系統(tǒng)與無線閉塞系統(tǒng)(RBC)接口試驗

哈大高鐵共設(shè)置8套RBC服務(wù)器，其中沈陽局管內(nèi)7套，哈爾濱局管內(nèi)1套;CTC側(cè)分別在沈陽局和哈爾濱局各設(shè)置1套RBC接口服務(wù)器實現(xiàn)與RBC系統(tǒng)的接口。

CTC中心調(diào)度臺通過RBC接口服務(wù)器從RBC獲得C3信息，包括列車運行速度、車次號、列車長度、車載運行模式、列車運行等級、移動授權(quán)信息、運行方向、列車位置信息等，并將這些信息顯示在CTC調(diào)度臺C3信息欄內(nèi)。同時CTC調(diào)度臺調(diào)監(jiān)畫面會顯示移動授權(quán)范圍，C3車次號變斜體。

4.6 調(diào)度集中系統(tǒng)與GSM-R系統(tǒng)接口試驗

哈大高鐵CTC側(cè)設(shè)置1套GSM-R接口服務(wù)器實現(xiàn)與無線GSM-R網(wǎng)絡(luò)的接口。CTC通過GSM-R網(wǎng)絡(luò)向車載發(fā)送無線調(diào)度命令和無線進(jìn)路預(yù)告，并且接收其回執(zhí)信息。

4.7 調(diào)度集中系統(tǒng)與TDMS系統(tǒng)接口試驗

哈大高鐵通過TD接口服務(wù)器實現(xiàn)與TDMS系統(tǒng)的接口。CTC從TDMS系統(tǒng)獲取列車運行基本圖、日班計劃、調(diào)整計劃，施工計劃、列車編組等信息。TDMS從CTC獲取CTC基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、實跡運行圖、階段計劃、列車到發(fā)點、歷史調(diào)度命令、站存車及速報信息等。

4.8 調(diào)度集中系統(tǒng)與鄰局分界口信息試驗

哈大高鐵在沈陽鐵路局和哈爾濱鐵路局各設(shè)置1套分界口服務(wù)器實現(xiàn)局間信息交互。主要交互信息為鄰局相鄰調(diào)度臺運行圖復(fù)示、分界口車站調(diào)監(jiān)復(fù)示、分界口車站供電臂信息、調(diào)度命令、列車報點、階段計劃等。

5 樞紐調(diào)度集中方案研究的結(jié)論

哈大高鐵是國家《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》“四縱四橫”客運專線網(wǎng)中京哈客運專線的重要組成部分，是我國目前在最北端的嚴(yán)寒地區(qū)設(shè)計建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)最高的一條高速鐵路。它跨越2個鐵路局(沈陽鐵路局和哈爾濱鐵路局)，并且途徑4個樞紐(哈爾濱、長春、沈陽、大連)，其調(diào)度集中控制模式相當(dāng)復(fù)雜，且與既有線互相交叉。通過調(diào)度集中樞紐地區(qū)解決方案的研究，為后續(xù)樞紐地區(qū)調(diào)度集中提供了新的思路。

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