普速鐵路CTC中心站集中控制技術(shù)的研究與應(yīng)用

李 勝，王 維

調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）在普速鐵路已廣泛使用，該系統(tǒng)具備分散自律和非常站控2種模式。CTC分散自律控制模式根據(jù)列車調(diào)度員和車站作業(yè)人員對接發(fā)車作業(yè)及調(diào)車作業(yè)進(jìn)路操作權(quán)限的不同，又分為中心操作方式、車站調(diào)車操作方式和車站操作方式［1-2］。CTC控制模式中操作方式的制定主要根據(jù)調(diào)度區(qū)段作業(yè)量、車站接發(fā)車作業(yè)和調(diào)車作業(yè)量、車站設(shè)備設(shè)施情況、特殊情況等因素綜合確定［3-4］。目前，配備了CTC系統(tǒng)的普速鐵路車站仍有很大一部分采用車站操作方式及車站調(diào)車操作方式。為適應(yīng)鐵路運(yùn)輸調(diào)度指揮模式的變更，2019年底國鐵集團(tuán)工電部發(fā)布了《關(guān)于印發(fā)普速鐵路CTC中心站集中控制技術(shù)方案的通知》（工電通號函［2019］48號文，后文簡稱“48號文”），該方案可對現(xiàn)有運(yùn)輸組織指揮管理模式進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)化人員部署，減少作業(yè)人員，起到減員增效的作用，目前正處于推廣應(yīng)用階段。

本文對普速鐵路CTC集控方案進(jìn)行分析研究，對其系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)、行車組織變化以及功能特點(diǎn)進(jìn)行闡述；同時(shí)以既有線路CTC集控方案改造為例，給出具體的改造方案，以提高對普速鐵路CTC中心站集中控制技術(shù)方案的理解及認(rèn)識，同時(shí)提出一些合理化建議，對于國鐵集團(tuán)技術(shù)方案的應(yīng)用及推廣起到一定的借鑒及參考作用［5-6］。

1 中心站集控方式下的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

目前調(diào)度指揮系統(tǒng)模式為中心調(diào)度臺管轄線路上若干個(gè)車站，因普速線路車站現(xiàn)場作業(yè)情況差異較大，根據(jù)各站接發(fā)車作業(yè)量、調(diào)車作業(yè)量、突發(fā)事件等情況制定特定的操作方案，各站分別處于中心操作、車站操作或車站調(diào)車操作方式之下。

區(qū)域集控CTC邏輯結(jié)構(gòu)是在現(xiàn)有CTC結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，將同一調(diào)度臺下的多個(gè)車站按區(qū)域劃分成多個(gè)中心集控臺。根據(jù)作業(yè)量、站場復(fù)雜程度等，每個(gè)集控臺建議控制車站數(shù)量為3～5個(gè)。每個(gè)中心站設(shè)置一個(gè)集控臺，管轄中心站以及區(qū)域集控站，區(qū)域集控站的操作集中到中心站控制。原調(diào)度臺下本身站場情況復(fù)雜、作業(yè)量特別大或處于局界的車站，宜維持原操作方式，不納入集控臺管理。中心站集控方式下的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 中心站集控方式下的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

2 控制模式及主要功能

調(diào)度集中系統(tǒng)CTC設(shè)置了調(diào)度終端和車務(wù)終端，分別為中心調(diào)度員和車站操作人員提供分散自律控制下的操作界面。

中心站集控臺具備與調(diào)度臺之間進(jìn)行CTC操作方式的轉(zhuǎn)換功能。根據(jù)“48號文”，區(qū)域集控站的CTC設(shè)備作為應(yīng)急情況下的后備手段，在應(yīng)急情況下采用非常站控模式，車務(wù)終端僅具備TDCS功能。

集控臺對所管轄各站具有的進(jìn)路控制權(quán)限，由該站所屬操作方式?jīng)Q定，不同操作終端在相應(yīng)模式下的權(quán)限分配見表1。

表1 不同操作終端在相應(yīng)模式下的操作權(quán)限分配表

3 行車組織及崗位設(shè)置

3.1 行車組織方式

調(diào)度臺具備向集控臺、區(qū)域集控站下發(fā)階段計(jì)劃的功能。正常狀況下，中心站集控臺由人工簽收計(jì)劃，區(qū)域集控站車務(wù)終端由系統(tǒng)自動簽收計(jì)劃；區(qū)域集控站轉(zhuǎn)入非常站控時(shí)，區(qū)域集控站車務(wù)終端需由操作人員選擇為人工簽收方式進(jìn)行計(jì)劃簽收。調(diào)度命令由調(diào)度臺向中心站集控臺和區(qū)域集控站下發(fā)，集控臺同時(shí)具備調(diào)度命令的轉(zhuǎn)發(fā)功能。在車站操作方式下，集控臺可對列車進(jìn)路序列進(jìn)行修改。

列車運(yùn)行計(jì)劃的編制、調(diào)整、下達(dá)由列車調(diào)度員負(fù)責(zé)。集控臺為分散自律下的車站操作方式，列車進(jìn)路可自動觸發(fā)。站內(nèi)調(diào)車作業(yè)及與支線的調(diào)度作業(yè)聯(lián)系、施工作業(yè)可由中心站集控臺負(fù)責(zé)。當(dāng)CTC設(shè)備發(fā)生故障，須轉(zhuǎn)為非常站控模式時(shí)，行車、調(diào)車、施工作業(yè)由區(qū)域集控站負(fù)責(zé)。

3.2 作業(yè)崗位人員設(shè)置

集控改造后，作業(yè)人員的設(shè)置由運(yùn)輸組織單位制定。通常情況下如區(qū)域集控站采用車站模式，可在中心站設(shè)置車站值班員、助理值班員、行車干部等崗位，而集控站可僅保留應(yīng)急情況下的值守人員及行車干部，減員效果十分明顯［7］。

4 集控方案實(shí)施舉例

CTC集控方案的功能結(jié)構(gòu)需符合《調(diào)度集中系統(tǒng)技術(shù)條件》（Q/CR518—2016）。新建線路實(shí)施集控方式時(shí)，可按照調(diào)度集中系統(tǒng)相關(guān)規(guī)范及“48號文”要求一次實(shí)施。既有線路設(shè)備情況復(fù)雜多樣，而運(yùn)輸作業(yè)需求相對明確，既有線車站集控方案改造根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備情況及作業(yè)需求來制定。

中心站的選擇綜合考慮了車站規(guī)模、作業(yè)復(fù)雜程度、裝車作業(yè)量、是否設(shè)有區(qū)域或?qū)Ｓ谜{(diào)機(jī)等幾個(gè)方面，根據(jù)作業(yè)需求選定。對于本身站場情況復(fù)雜、作業(yè)量特別大或處于局界的車站，不宜納入集控方案改造，可維持原調(diào)度方式。

4.1 車站及中心設(shè)備改造

既有為CTC2.0車站分機(jī)的設(shè)備可利舊改造，其中硬件部分基本利舊，軟件系統(tǒng)進(jìn)行適應(yīng)性修改，每個(gè)集控中心站設(shè)置一套車站服務(wù)器和集控臺終端。車站服務(wù)器主要負(fù)責(zé)處理車站調(diào)監(jiān)和車站計(jì)劃，集控臺終端數(shù)量及尺寸參照CTC技術(shù)條件按需配置［1］。

既有為CTC3.0的線路，如作為中心站的車站設(shè)有車站服務(wù)器時(shí)，僅需增設(shè)集控臺終端設(shè)備，同時(shí)對系統(tǒng)軟件功能進(jìn)行修改；如未設(shè)置車站服務(wù)器，則需增設(shè)車站服務(wù)器和集控臺終端。車站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及集控中心站設(shè)備連接分別見圖2、圖3。

圖2 車站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖3 集控中心站設(shè)備連接

此外，根據(jù)增設(shè)車站服務(wù)器和集控臺終端設(shè)備的情況，需對中心站既有機(jī)械室、綜合值班室房屋空間進(jìn)行核實(shí)，查看信號電源屏容量是否滿足工程需求，必要時(shí)進(jìn)行擴(kuò)容改造。

CTC中心設(shè)備需根據(jù)情況相應(yīng)修改應(yīng)用服務(wù)器、通信服務(wù)器、總機(jī)通用設(shè)備（數(shù)據(jù)庫、TD結(jié)合服務(wù)器、TDCS/CTC接口服務(wù)器等）等系統(tǒng)。

4.2 傳輸通道

既有線路CTC中心與車站之間、車站與車站之間的廣域網(wǎng)絡(luò)通常采用雙通道連接，傳輸系統(tǒng)為調(diào)度集中系統(tǒng)車站與中心之間、車站與車站之間各提供2×2 Mb/s專線傳輸通道，雙通道所用光纜在不同物理路徑中［8］。既有雖為雙通道，但由于路由器處于同一個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)中，因此，既有CTC系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、通道和路由實(shí)現(xiàn)方式，很難避免設(shè)備單點(diǎn)故障所導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失、信息數(shù)據(jù)延時(shí)或者通信中斷等問題［9］。

為提高CTC系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院桶踩?，CTC集控方案傳輸通道需實(shí)現(xiàn)雙路傳輸功能。因此，集控方案改造時(shí)，如既有傳輸通道不滿足雙路傳輸要求，可利用既有站間、車站與中心間的雙通道環(huán)路組網(wǎng)，調(diào)度集中車站核心設(shè)備對外提供雙路數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。在網(wǎng)絡(luò)雙路獨(dú)立的基礎(chǔ)上，按雙路冗余改造，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上并行傳輸兩份冗余數(shù)據(jù)，任何一路數(shù)據(jù)丟失，不影響數(shù)據(jù)的完整性［10］。

4.3 其他

根據(jù)運(yùn)輸需求，如區(qū)域集控站的調(diào)車作業(yè)納入集控臺進(jìn)行控制，為便于調(diào)車組人員與中心站的聯(lián)系，已覆蓋GSM-R網(wǎng)絡(luò)的線路，可利用該網(wǎng)絡(luò)按需配置GSM-R手持終端設(shè)備。

5 總結(jié)與展望

普速鐵路CTC集控方案是為適應(yīng)鐵路運(yùn)輸調(diào)度指揮模式變更、滿足鐵路發(fā)展要求、實(shí)現(xiàn)減員增效的形勢下提出的新型技術(shù)方案。本文通過研究分析CTC集控方案的邏輯結(jié)構(gòu)變化、系統(tǒng)控制模式及主要功能，并舉例集控方案的改造內(nèi)容及注意事項(xiàng)，對于運(yùn)營維護(hù)人員理解集控系統(tǒng)方案及便于該方案的推廣應(yīng)用起到一定的借鑒和參考作用。同時(shí)，為提高設(shè)備的可用性、靈活性，可考慮保留區(qū)域集控站CTC系統(tǒng)設(shè)備既有操作功能，在應(yīng)急情況下，如區(qū)域集控站的CTC系統(tǒng)設(shè)備正常，則可退回到原操作方式。