一種基于虛擬分站方式的CTC系統(tǒng)研究

卡斯柯信號有限公司 上海市鐵路智能調(diào)度指揮系統(tǒng)工程研究中心 吳廣文 秦艷鋒 陳 梵

對于一些復(fù)雜的多方向樞紐車站，由于各種特殊原因?qū)е抡{(diào)度指揮系統(tǒng)運行圖上存在多個場節(jié)點，而對應(yīng)車站只有一套信號設(shè)備的情況，該情況導(dǎo)致傳統(tǒng)CTC系統(tǒng)不能有效的被應(yīng)用。為解決信號系統(tǒng)與運輸系統(tǒng)車站不對應(yīng)的問題，本文提出了一種虛擬分站方式的CTC系統(tǒng)方案，可有效的解決信號系統(tǒng)與運輸系統(tǒng)不一致的CTC行車指揮方案，提高了調(diào)度集中系統(tǒng)多方向車站計劃的可靠性和準(zhǔn)確性，為鐵路行車指揮提供有效的安全保障。

1 研究背景

隨著我國鐵路行業(yè)的不斷發(fā)展，鐵路交通網(wǎng)絡(luò)日益完善，鐵路技術(shù)裝備的不斷更新升級，調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）在我國高鐵線路、普速線路、地方線路被廣泛使用。該系統(tǒng)在很好的滿足鐵路行車運輸指揮需求的同時，對鐵路運輸?shù)男侍岣咭舶l(fā)揮了重要的作用。在應(yīng)用過程中，CTC系統(tǒng)根據(jù)大量運用經(jīng)驗在功能上進行了不斷的細化和完善，在高鐵線路和既有線路中間站得到了良好運用。但面對列車運行密度大、行車錯綜復(fù)雜、列車運行計劃繁雜、調(diào)車作業(yè)計劃多變的多方向樞紐車站未能充分發(fā)揮調(diào)度集中的作用，尤其是在多方向樞紐車站中運輸系統(tǒng)為了便于行車指揮，把樞紐多方向車站的關(guān)鍵線路部分拆分小站形式，但對應(yīng)車站只有一套信號設(shè)備，此種情況更突顯出CTC系統(tǒng)的不足。當(dāng)運輸系統(tǒng)將指揮權(quán)限下放在車站層面的鐵路三級行車指揮方式下，完全需要依靠人工作業(yè)模式來確保行車安全和暢通，使從事行車指揮的車站值班員、信號員的勞動強度大幅度增加，導(dǎo)致行車指揮人員精神高度緊張，錯辦事故頻發(fā)而給行車安全隱患，并嚴(yán)重阻礙運輸效率的提升。

此時一種基于虛擬分站方式的CTC系統(tǒng)方案在CTC3.0基礎(chǔ)上進行研究，能夠有效的解決調(diào)度臺分站與車站CTC分機系統(tǒng)不一致問題，提高系統(tǒng)對行車指揮的安全卡控，提升運輸效率，可以更好的滿足鐵路高效安全運輸指揮的需求。

2 目前行車組織的分站管理

運輸指揮系統(tǒng)為了明確列車的運行方向，便于行車組織，將大型樞紐多方向車站的關(guān)鍵線路部分拆分成小站。如圖1所示，將樞紐多方向車站A站拆分成A-I站和A-II站，并在調(diào)度集中系統(tǒng)運行圖上將A-I，A-II分別設(shè)置成不同的節(jié)點，每個節(jié)點代表不同的行車軌跡。在運行圖中，不同的分段代表不同方向的行車，如圖2所示，第一分段K2車次表示從F站方向的行車，第二分段K4車次表示H站方向的行車；K6和K8車次表示通過A站站內(nèi)（同時經(jīng)過A-I和A-II站）走行到達C站；而K10車次表示經(jīng)過A-II車站繞行線到達C站，減少對A-I站內(nèi)的行車干擾，提高A-I站的行車效率。

圖1 站間連接關(guān)系示意圖

圖2 調(diào)度集中系統(tǒng)列車運行圖

在鐵路系統(tǒng)的發(fā)展過程中，由于各種特殊原因，在信號系統(tǒng)中A-I和A-II站采用了一套微機聯(lián)鎖系統(tǒng)，一套調(diào)度集中系統(tǒng)。該情況導(dǎo)致傳統(tǒng)CTC系統(tǒng)功能無法滿足車站行車要求，車站行車指揮處于非常站控狀態(tài)或調(diào)度集中系統(tǒng)中的人工按鈕排路模式。

3 分站管理后現(xiàn)行調(diào)度指揮系統(tǒng)存在的問題

3.1 調(diào)度分站車站子系統(tǒng)不能自動排路和自動報點

如圖3所示，在原有行車指揮系統(tǒng)中，車站設(shè)置的A-I、A-II兩套車務(wù)終端分別對應(yīng)運行圖上的A-I站、A-II站，用于接收中心階段計劃，A-I車務(wù)終端負責(zé)A站全站信號設(shè)備操作兼A-I行車操作，A-II車務(wù)終端負責(zé)A-II的行車操作；運行圖只給自律機A下達A-I站的計劃信息，而不下達A-II站的計劃信息，受當(dāng)時技術(shù)限制，A自律機也無法完成多站的計劃處理，導(dǎo)致自律機A中沒有A-II的計劃信息，所以調(diào)度分站A-II站的無法進行進路解析、自動排路和報點等功能，此時只能通過值班員人工對A-II站進行報點和手工按鈕排路操作。

圖3 CTC計劃流程圖

3.2 車站子系統(tǒng)不能進行多方向進路有效檢查和卡控

由于A站在調(diào)度中心拆分成A-I站和A-II站，車站對應(yīng)一套調(diào)度集中系統(tǒng)，調(diào)度中心分站與車站子系統(tǒng)不是一一對應(yīng)的關(guān)系，自律機系統(tǒng)既沒有A-II站的計劃信息，也沒有A-II站的列車基本圖信息，導(dǎo)致車站子系統(tǒng)無法對多方向進路有效的檢查和錯辦卡控，存在一定的安全隱患。

3.3 分站管理后站內(nèi)、站間計劃的不準(zhǔn)確

在圖1中，車站A和車站E都是多方向車站，A-I站和A-II站兩個車站都可以到達E站，A和E站之間就有四條站間聯(lián)絡(luò)線都具備列車和調(diào)車運行的條件，由于A站站內(nèi)調(diào)車作業(yè)繁忙，嚴(yán)重影響站間聯(lián)絡(luò)線上列車計劃的正常執(zhí)行，則需要變更走行線列車才可以正常通行。但傳統(tǒng)CTC車站子系統(tǒng)不具備行車計劃的調(diào)整功能，需要車站值班員根據(jù)站間聯(lián)絡(luò)線的占用情況聯(lián)系中心調(diào)度員調(diào)整列車計劃，導(dǎo)致調(diào)度員需要頻繁調(diào)整并下發(fā)階段計劃，增加了調(diào)度員和值班員的工作量，為了解決這個問題，調(diào)度中心將站間的行車權(quán)下放至A和E車站層面，由A站和E站兩個站值班員通過電話溝通確定具體走行線路。這樣使自律機的計劃和實際行車完全不一致，影響列車運行效率。

4 基于虛擬分站方式的CTC系統(tǒng)方案和功能實現(xiàn)

4.1 基于虛擬分站方式的CTC系統(tǒng)方案

在虛擬分站方式的CTC車站子系統(tǒng)中，針對A-I站和A-II站進行明確的標(biāo)識區(qū)分，車站子系統(tǒng)中的每個軟件模塊（車務(wù)終端、自律機和占線板）都能夠根據(jù)標(biāo)識區(qū)分和處理對應(yīng)的車站的計劃、操作和流程等信息。

按照CTC3.0車站子系統(tǒng)技術(shù)要求，車站增設(shè)了信號員占線板終端，負責(zé)A-I和A-I站的進路辦理和流程操作等；撤銷分站A-II值班員終端，設(shè)立值班員終端A包含A-I站和A-II站行車指揮系統(tǒng)，如圖4所示。調(diào)度中心下發(fā)階段計劃至車站值班員終端，值班員終端具有對列車計劃的詳細調(diào)整功能。車站值班員依據(jù)列車運行基本圖、階段計劃和列車作業(yè)內(nèi)容等對列車計劃進行調(diào)整和作業(yè)安排，將調(diào)整后的計劃同步下發(fā)給信號員終端（占線板）和自律機，自律機收到計劃后經(jīng)過處理，把作業(yè)流程以及進路序列信息反饋至信號員終端，信號員根據(jù)作業(yè)流程的完成情況，列車運行時機通過占線板辦理列車的進路，自律機收到占線板進路操作指令并通過安全邏輯檢查后，將進路辦理指令發(fā)送給微機聯(lián)鎖執(zhí)行。

圖4 虛擬分站CTC計劃和操作流程圖

4.2 CTC系統(tǒng)實施虛擬分站的關(guān)鍵功能

（1）車務(wù)終端對虛擬分站的計劃調(diào)整和卡控

中心調(diào)度員將A-I站和A-II站的階段計劃同時下達至A站車站值班員終端后，車務(wù)終端根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部的區(qū)分標(biāo)識，分別解析對應(yīng)車站的階段計劃至值班員行車日志界面，值班員在階段計劃的基礎(chǔ)上能夠?qū)-I站、A-II站列車根據(jù)實際需要修改列車股道、列車屬性信息、增刪列車，細化形成車站列車計劃。車站值班員在調(diào)整列車計劃過程中，系統(tǒng)依據(jù)車站連通性、站細以及列車屬性等進行安全檢查，避免計劃錯誤，實現(xiàn)了值班員計劃層面的安全卡控。

（2）自律機對虛擬分站計劃虛擬合并和處理

由于對A-I站和A-II站在自律機系統(tǒng)內(nèi)部進行明確的標(biāo)識區(qū)分，自律機能夠?qū)γ鞔_標(biāo)識的多車站信息合并在一個自律機A中運行和邏輯處理。當(dāng)自律機收到車站下達的列車計劃后，自律機A根據(jù)A-I站和A-II站的標(biāo)識區(qū)分對應(yīng)的解析車站計劃，將解析的進路序列分別反饋至占線板和值班員終端。由于自律機中存在各標(biāo)識站的計劃，因此自律機可以自動辦理進路，也可以人工辦理進路，接收對應(yīng)車站的操作指令，完成各自車站的自動報點功能；同時自律機依據(jù)各自站的階段計劃、站細、運輸規(guī)章以及人工設(shè)置的停電、封鎖、超限等標(biāo)志對辦理進路指令進行檢查，檢查通過后自律機將命令發(fā)往微機聯(lián)鎖系統(tǒng)執(zhí)行，實現(xiàn)了信號員執(zhí)行層面的安全卡控。

（3）虛擬分站后的錯辦方向卡控

CTC車站系統(tǒng)實現(xiàn)虛擬分站后，車站子系統(tǒng)將與調(diào)度集中系統(tǒng)運行圖的車站保持一一對應(yīng)關(guān)系，均有A-I站、A-II站。自律機和車務(wù)終端系統(tǒng)在運行時，都能夠同時加載了A-I站、A-II站兩個站的列車固定徑路（基本圖）。值班員在調(diào)整列車計劃時，車務(wù)終端系統(tǒng)會根據(jù)對應(yīng)車站中列車固定徑路中的方向與值班員調(diào)整的對應(yīng)車站的運行方向行比對校核，二者操作不一致給出彈窗警告提醒；信號員在占線板上執(zhí)行排路操作并發(fā)送給自律機后，自律機根據(jù)收到對應(yīng)車站的列車運行方向與系統(tǒng)中存儲的對應(yīng)車次固定徑路方向進行比對校核，二者操作不一致時指令不下發(fā)給微機聯(lián)鎖執(zhí)行，并給出報警提示。此方式有效防范了樞紐多方向車站錯排進路方向。

（4）虛擬分站占線板的操作合并

為了適應(yīng)虛擬分站CTC系統(tǒng)占線板上多站操作功能，經(jīng)過對CTC3.0占線板模塊的二次開發(fā)，完成了占線板多站操作功能（如圖5所示，A站占線板同時具備A-I站和A-II站的操作功能）。信號員可選擇一個車站的車站股道視圖或列車進路序列，也可選擇多個車站的總股道視圖；選擇對應(yīng)的車站，通過占線板上相應(yīng)車次的“接路”或者“發(fā)路”分別辦理接發(fā)車作業(yè)，同時系統(tǒng)彈出進路預(yù)覽窗口，確認無誤后，命令下達至自律機執(zhí)行。

圖5 多站占線板操作界面

總結(jié)語：本文提出了一種虛擬分站方式的CTC系統(tǒng)行車指揮方案，可有效的解決信號系統(tǒng)與運輸系統(tǒng)不一致的問題，該方案已經(jīng)在現(xiàn)場使用，并得到了良好的運用。通過此技術(shù)方案，在降低了設(shè)備運營成本的同時，有效減輕了車站行車組織人員的勞動強度，大大提升了行車指揮的安全性，提高了車站運輸效率，使調(diào)度集中系統(tǒng)在鐵路現(xiàn)代化技術(shù)裝備中更加自動化和智能化。