基于CTC3.0的大型技術站調(diào)度集中控制系統(tǒng)方案研究

卡斯柯信號有限公司 吳春波 王如躍 趙 凱

針對大型技術站作業(yè)流程和實施CTC3.0所面臨的問題，在CTC3.0標準功能基礎上，增加車站計劃管理、行車技術作業(yè)大表等功能，實現(xiàn)了車站階段計劃編制、階段計劃實時調(diào)整和下發(fā)、技術作業(yè)大表自動生成等功能，構建計劃管理和信號控制相結合的管控一體化系統(tǒng)，有效提高作業(yè)安全，滿足鐵路運輸對確保接發(fā)車作業(yè)安全的現(xiàn)場需求，實現(xiàn)了接發(fā)列車從人控到機控的變革。

1.研究背景

隨著我國高速鐵路的大力發(fā)展，根據(jù)高速鐵路具有信號設備復雜、指揮集中度高、列車速度快、行車密度大等特點，調(diào)度集中系統(tǒng)在CTCS的總體技術框架下，結合客運專線的行車特點，在CTC1.0基礎上，進行了技術創(chuàng)新和性能改進,并且通過大量運用經(jīng)驗對調(diào)度集中的功能進行了細化，開發(fā)了CTC2.0系統(tǒng)，該系統(tǒng)可很好的滿足行車指揮人員的需要，提高了行車指揮效率，成為鐵路運輸必不可少的基礎裝備。

另一方面，隨著10多年的現(xiàn)場應用以及鑒于當時的技術水平和應用條件，CTC系統(tǒng)自身也存在需要進一步優(yōu)化和完善的地方，尤其是近年來調(diào)度運輸部門和系統(tǒng)維護單位向CTC系統(tǒng)提出了更深層次的需求和更高的要求，同時隨著鐵總《調(diào)度集中系統(tǒng)技術條件》（Q/CR 518-2016）的正式頒布實施，依據(jù)新的技術條件研制新的CTC3.0系統(tǒng)，該產(chǎn)品可適用于普速和高速鐵路，將接發(fā)車全過程納入卡控條件，同時有效解決復雜車站的計劃管理問題。

但是，對于一些大型的技術作業(yè)站，在運輸行車指揮上由調(diào)度所調(diào)度員、車站調(diào)度員(站調(diào)/總值班)、車場值班員三級管理模式，傳統(tǒng)的CTC系統(tǒng)只適用于行調(diào)臺、車站這種兩級指揮模式的情景，難以滿足大型技術作業(yè)站的需求。同時，由于運輸部門對防錯辦的強烈需求，需要研究一套既要符合大型技術作業(yè)站三級管理的模式，又要滿足對接發(fā)車作業(yè)流程進行防錯辦卡控的作業(yè)系統(tǒng)，即將CTC3.0與三級管理系統(tǒng)進行結合，在CTC3.0的系統(tǒng)上加入車站計劃管理、技術作業(yè)大表等功能模塊，同時具備防錯辦進路等CTC3.0專屬功能，形成一套針對大型技術站的調(diào)度集中控制系統(tǒng)。

2.大型技術站作業(yè)流程和實施CTC3.0需要克服的問題

大型技術作業(yè)站基本工作流程是：路局調(diào)度所向車站調(diào)度員布置全站總體工作，再由車站調(diào)度員向所轄車場布置具體接發(fā)車工作。站調(diào)員從調(diào)度所收到行調(diào)臺計劃后，需要細化和編輯，包括出入線別、場別、到發(fā)線和到發(fā)時間，然后再通知給具體的車場值班員，列車準備進站或出站時，車場值班員口頭將接發(fā)車指令傳達給信號員，信號員通過聯(lián)鎖控顯機排列列車進路；接發(fā)車作業(yè)過程中，車場值班員需要與室外的其他崗位進行接發(fā)車作業(yè)溝通等工作。大型技術站作業(yè)流程如圖1所示。

圖1

大型技術站實施CTC3.0系統(tǒng)，面臨以下問題：

（1）調(diào)度計劃不精確的問題

大型技術作業(yè)站一般都存在一站多場的情況，對于調(diào)度臺而言，調(diào)度員一般將場與場之間的計劃交由車站來進行制定，因此在調(diào)度臺的運行圖上只存在一個節(jié)點，使得在運行圖計劃上無法對于場與場之間的計劃做精確擬制，從而導致一些技術作業(yè)站在開CTC時候，由于計劃不準確，導致無法實現(xiàn)自動排路功能。因此在車站實施CTC3.0的時候需要對調(diào)度計劃進行劈分，以精確制定場與場之間的計劃，實現(xiàn)進路序列的生成。

（2）臺間站重復車次、車次接續(xù)問題

一般情況下，大型技術作業(yè)車站多為臺間站，其列車計劃多由兩個或者兩個以上調(diào)度臺下發(fā)，導致車站會出現(xiàn)由不同臺下發(fā)的重復計劃，如果實施CTC3.0，需要對兩個臺的列車接續(xù)成一趟列車。

（3）調(diào)車作業(yè)單劈分問題

由于技術作業(yè)站的各場之間的調(diào)車作業(yè)計劃統(tǒng)一由站調(diào)樓調(diào)車區(qū)長統(tǒng)一編制，各場之間存在穿插作業(yè)的調(diào)車計劃，所以各場的信號樓是看著同一份作業(yè)單進行作業(yè)，對于CTC3.0系統(tǒng)，需要解決對現(xiàn)車系統(tǒng)傳過來的調(diào)車作業(yè)計劃進行劈分的問題。

3.技術方案研究

為適應技術作業(yè)站在運輸行車指揮上由調(diào)度所調(diào)度、車站調(diào)度(站調(diào)/總值班)、信號樓值班員三級管理模式，解決復雜車站的調(diào)度計劃不精確、重復車次、調(diào)車作業(yè)劈分問題，在CTC3.0系統(tǒng)的基礎上新增車站計劃管理、行車作業(yè)流程管理（占線板）和技術作業(yè)大表幾個大的功能模塊，相關功能模塊間可實現(xiàn)互動和信息共享，如圖2所示，以下簡述相關模塊的功能和信息流轉(zhuǎn)關系。

圖2

圖3

3.1 站調(diào)階段計劃

站調(diào)階段計劃主要使用的操作對象為站調(diào)樓中站調(diào)員、總值班、助勤和值班站長；其中站調(diào)員可從中心計劃調(diào)度或CTC系統(tǒng)的日班計劃中獲取3小時階段計劃，錄入后由總值班員和助勤對接發(fā)車場別、線別、機車換掛、出入線別等進行調(diào)整，最后由值班站長審核后進行下發(fā)至各場的車場值班員、信號員和外勤崗位、車站自律機等計劃接收終端，各終端均需進行簽收操作。其中信號員簽收計劃后，可通過占線板程序進行排路，整個計劃數(shù)據(jù)流圖如圖3所示。

3.2 行車作業(yè)流程管理（占線板）

在各場的運轉(zhuǎn)室以及室外的崗位，部署占線板模塊軟件，該軟件可接收車站站調(diào)下達的車站階段計劃，并進行打印等操作。同時可與站調(diào)樓中的總值班員和助勤對列車的接發(fā)車作業(yè)進行流程流轉(zhuǎn)、通知和告示等功能。其流程如下：站調(diào)樓值班站長下達站調(diào)階段計劃后，相關列車的接發(fā)車作業(yè)按照接發(fā)車的先后時間在占線板中排列，其中各場的車站值班員與信號員、室外崗位之間的行車作業(yè)可通過占線板進行業(yè)務流轉(zhuǎn)。比A場的車站值班員向信號員在站線板上進行進路辦理作業(yè)時，系統(tǒng)會提示“某某次列車XX道辦理接車進路”，并將流程狀態(tài)同步到各占線板上。其流程可替代原先的口頭布置、復誦等工作，可大大減輕值班員和信號員的勞動強度。同時相關的作業(yè)流程完全按照規(guī)章制度進行，并有完整的系統(tǒng)記錄。

3.3 技術作業(yè)大表

技術作業(yè)圖表實現(xiàn)了實時繪制列車計劃運行線的功能，與站調(diào)階段計劃可聯(lián)動，根據(jù)站調(diào)階段計劃實時將計劃線繪制在技術作業(yè)圖上，站調(diào)員在作業(yè)技術大表上進行增刪車作業(yè)，同步體現(xiàn)到站調(diào)階段計劃中，反之亦然。運行線上記錄列車的計劃運行時間點、接入的股道以及來向、去向。當列車實際到達或出發(fā)時，根據(jù)到達、出發(fā)時間信息繪制實際線，同時，工作人員可在實際線上標記列車在車站的技術作業(yè)時間，包括：轉(zhuǎn)場時間、列檢開始結束時間、貨檢開始結束時間、換掛機車完成時間、編組完成時間、解體完成時間、甩掛完成時間等。

4.CTC3.0功能實現(xiàn)

4.1 車站系統(tǒng)結構

系統(tǒng)結構如圖4所示，每個車場按照一套標準CTC3.0車站設備進行設置，其中：車站服務器共用一套，車務管理終端合用。另外，在車站站調(diào)樓，增加站調(diào)員、值班站長等終端，部署車站計劃管理程序和技術作業(yè)大表程序，實現(xiàn)車站計劃調(diào)整、車場計劃劈分、階段計劃下發(fā)和技術作業(yè)大表鋪畫，在車站外勤各列車作業(yè)相關崗位增加相關終端，部署占線板程序，實現(xiàn)階段計劃接收和打印、接發(fā)車作業(yè)流程聯(lián)動。

圖4

4.2 核心卡控功能實現(xiàn)

（1）進路控制功能

在該方案下，可實現(xiàn)CTC3.0提供的三種列車進路辦理方式，即：1、占線板流程按鈕觸發(fā)；2、進路序列觸發(fā)；3、直接操作始終端按鈕。無論哪種進路辦理方式，進路指令均首先下發(fā)到CTC3.0自律機進行邏輯檢查，然后才發(fā)往聯(lián)鎖系統(tǒng)執(zhí)行。利用目前與鄰站辦理閉塞的“接預”和“發(fā)預”功能，作為進路自動觸發(fā)的前提條件，即接車進路只要完成“接預”操作后（占線板接預按鈕呈綠色），或者發(fā)車進路只要完成“發(fā)預”操作后（占線板發(fā)預按鈕呈綠色），系統(tǒng)根據(jù)一定的自動排路邏輯，同時可根據(jù)現(xiàn)場列車運行的情況，結合列車類型，達到一定的時機即自動辦理接發(fā)車進路。

（2）計劃一致性檢查

自律機通過聯(lián)鎖進路表和站場拓撲數(shù)據(jù)，識別所辦理進路的股道、方向和階段計劃(車站級計劃)以及存儲在自律機內(nèi)部的列車固定徑路（基本圖）進行核對。如果二者不符合，則進路指令不發(fā)往聯(lián)鎖系統(tǒng)并報警提示。

（3）超限列車接發(fā)檢查

自律機通過計劃中的列車超限屬性識別超限列車，排列超限列車進路時，自律機通過存儲的車站股道運用表判斷是否具備接發(fā)超限列車條件，同時通過站場實時表示和車次邏輯跟蹤檢查股道、區(qū)間是否存在禁止會車的情形。如果二者不符合，則進路指令不發(fā)往聯(lián)鎖系統(tǒng)并報警提示。

（4）接車股道與計劃發(fā)車口不連通

自律機依據(jù)站場拓撲圖和聯(lián)鎖進路表檢查所辦理接車進路，如果接車股道和該列車計劃發(fā)車口在聯(lián)鎖進路表中不存在發(fā)車進路，進路指令不發(fā)往聯(lián)鎖系統(tǒng)并報警提示。

（5）封鎖和停供電情況下進路卡控

對于設置的封鎖、停電等設備狀態(tài)，自律機對所辦理進路進行卡控。如果進路試圖使用封鎖設備、電力牽引列車試圖經(jīng)過或進入無電區(qū)則指令不發(fā)往聯(lián)鎖系統(tǒng)，并報警提示。

（6）列車作業(yè)流程卡控

作業(yè)流程卡控通過車站增加電子占線板軟件和自律機的交互來實現(xiàn)，值班員通過占線板軟件安排需要實現(xiàn)的作業(yè)流程，信號員或車站其他外勤終端通過占線板軟件實現(xiàn)流程的流轉(zhuǎn)。辦理進路之前，自律機檢查相關作業(yè)完成狀態(tài)，包括調(diào)度命令轉(zhuǎn)交司機、貨檢完成、列檢完成、防溜實施撤除等，如狀態(tài)為未完成， 則不允許辦理發(fā)車進路。

（7）調(diào)機進路錯辦卡控

系統(tǒng)通過對調(diào)車作業(yè)單計劃和實時調(diào)機的跟蹤以及調(diào)車進路的控制，實現(xiàn)調(diào)車進路的防錯辦功能。如普速《技規(guī)》第301條中規(guī)定的無隔開設備時，旅客列車進路辦理時無法辦理調(diào)車進路的卡控要求；電力牽引本務機調(diào)車時進入無電區(qū)段的卡控；調(diào)車進路和列車進路沖突的卡控，根據(jù)調(diào)車進路判斷是否和列車計劃有時間和空間的沖突，尤其對穿正調(diào)車作業(yè)進行檢查判斷，并對可能影響列車的調(diào)車作業(yè)流程進行監(jiān)督卡控。

5.總結

大型技術作業(yè)站情況復雜，特別是在運輸行車指揮上由調(diào)度所調(diào)度、車站調(diào)度(站調(diào)/總值班)、信號樓值班員三級管理模式的車站在開通CTC功能時需克服場間計劃不精確、重復計劃等問題，通過三級管理系統(tǒng)與CTC3.0技術相結合的方案可有效實現(xiàn)此類復雜車站的集中控制問題，通過該方案，可以構建車站級信號控制和行車作業(yè)管理的綜合一體化系統(tǒng)。能有效提高作業(yè)安全，滿足鐵路運輸對確保接發(fā)車作業(yè)安全的現(xiàn)場需求，實現(xiàn)了接發(fā)列車從人控到機控的變革。