關(guān)于動車所CTC3.0系統(tǒng)研究與實現(xiàn)

馮振國，陳 宣，胡飛虎

(1.卡斯柯信號有限公司，上海 200071；2.上海市鐵路智能調(diào)度指揮系統(tǒng)工程研究中心，上海 200071)

隨著我國對高鐵事業(yè)的投資建設(shè)，國內(nèi)高鐵運營里程數(shù)逐年攀升，動車所車站也在不斷增多，CTC系統(tǒng)已經(jīng)覆蓋各個高鐵車站，但是因動車所業(yè)務(wù)與高鐵運營車站業(yè)務(wù)區(qū)別較大，CTC 系統(tǒng)對于動車所類車站的列調(diào)車作業(yè)關(guān)聯(lián)功能、調(diào)車作業(yè)辦理等問題沒能很好的解決。長期以來動車所真正開通CTC 模式的車站少之又少。為解決動車所開通CTC 全功能模式的問題，對動車所的現(xiàn)有作業(yè)內(nèi)容及流程進(jìn)行深入研究，結(jié)合CTC3.0 系統(tǒng)已有功能技術(shù)的基礎(chǔ)，提出了適合動車所車站的CTC3.0 解決方案。

1 動車所業(yè)務(wù)分析

動車所主要分為列車、調(diào)車作業(yè)辦理及動車組檢修工作內(nèi)容。列車作業(yè)辦理與普通高鐵車站作業(yè)一致，辦理停止運營列車車底入所的接車進(jìn)路和始發(fā)列車的車底出所進(jìn)路，接收調(diào)度臺列車計劃與調(diào)度命令，與鄰站進(jìn)行鄰站預(yù)告。需要與動車段站調(diào)聯(lián)系，接收動車組調(diào)車計劃，根據(jù)檢修計劃完善動車所列車到發(fā)線信息，辦理動車所到發(fā)線與檢修庫線間的調(diào)車進(jìn)路，為司機(jī)發(fā)送車組走行指示命令，同步標(biāo)注各車組的具體位置。動車所還包括車組檢修計劃的編制工作，不屬于CTC 系統(tǒng)范疇，主要側(cè)重維修計劃安排層面，大部分工作在動車組管理系統(tǒng)中流轉(zhuǎn)。

動車所列車接車股道受多種因素影響可能存在變化，無法在動車檢修計劃中把列車接發(fā)車股道準(zhǔn)確填寫，動車所調(diào)車計劃需要由站調(diào)和所內(nèi)值班員共同完成，即由值班員負(fù)責(zé)填寫所內(nèi)股道，由動車段站調(diào)負(fù)責(zé)編制各車組出入庫線信息。值班員負(fù)責(zé)將終到列車車次號更改為車組號，將出庫進(jìn)入到發(fā)線的動車車組號修改為列車始發(fā)車次號，同時實現(xiàn)車次跟蹤標(biāo)注工作，保證車組號與實際車次一致。車組入庫前由司機(jī)按照規(guī)則向G 網(wǎng)進(jìn)行注冊，值班員根據(jù)約定好的車次號檢索無線機(jī)車號，將固定格式的進(jìn)路指示通過無線命令方式發(fā)送給司機(jī)。

頻繁修改列車和車組號信息占據(jù)值班員大量工作時間，CTC2.0 系統(tǒng)調(diào)車車次不能正常跟蹤，需要目視車次跟蹤到相應(yīng)的目標(biāo)位置方能進(jìn)行車次標(biāo)注，還存在拆分車組和組合車組的更改操作，而且還需要關(guān)注每個車組的具體列位。現(xiàn)階段CTC2.0 系統(tǒng)對于業(yè)務(wù)實際需求適應(yīng)程度不高，致使值班員工作效率低下，安全風(fēng)險壓力巨大，急需針對性的設(shè)計一套解決動車所實際業(yè)務(wù)需要的系統(tǒng)軟件。

2 系統(tǒng)設(shè)計

保持CTC3.0 錯辦防護(hù)功能，如基本圖錯辦卡控，站細(xì)違規(guī)檢查卡控，流程遺漏辦理進(jìn)路卡控，防溜標(biāo)識與卡控，占線板一鍵快捷辦理功能和進(jìn)路預(yù)排預(yù)覽等功能。分析動車所業(yè)務(wù)流程，挖掘動車計劃中列車與車組間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，設(shè)計如下功能。

1）設(shè)計動車檢修段車組調(diào)車計劃編制功能，設(shè)計格式及編制、修改、下發(fā)、簽收功能。

2）實現(xiàn)調(diào)車計劃簽收、修改確認(rèn)功能，實現(xiàn)列車與調(diào)車計劃自動識別與關(guān)聯(lián)功能。

3）實現(xiàn)根據(jù)車組調(diào)車計劃，自動生成調(diào)車進(jìn)路序列功能及進(jìn)路辦理安全卡控及檢查功能。

4）實現(xiàn)列車車次號與車組號間依據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系自動相互轉(zhuǎn)變功能。

5）車次號與車組號間人工快捷變換操作功能，優(yōu)化CTC 站場圖界面顯示布局。

6）實現(xiàn)車組號自動跟蹤功能，尤其對于檢修庫線無采集區(qū)域，根據(jù)車組號先后順序顯示和防護(hù)功能。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

保持CTC3.0 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)站軟硬件配置不變，增設(shè)動車組調(diào)車計劃編制終端和調(diào)車作業(yè)服務(wù)器。動車所CTC3.0 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 動車所CTC3.0系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Diagram of the structure of CTC 3.0 system for EMU depots

4 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流向及處理邏輯

動車所主要作業(yè)流程按照作業(yè)類型分為列車作業(yè)和調(diào)車作業(yè)。根據(jù)CTC3.0 系統(tǒng)中列車與調(diào)車相應(yīng)信息進(jìn)行設(shè)計，如圖2、3 所示。

圖2 動車所CTC3.0系統(tǒng)列車作業(yè)流程圖Fig.2 Flow chart of train operation of CTC 3.0 system for EMU depots

圖3 動車所CTC3.0系統(tǒng)調(diào)車作業(yè)流程圖Fig.3 Flow chart of shunting operation of CTC 3.0 system for EMU depots

4.1 動車所列車作業(yè)操作流程

步驟1：調(diào)度員下達(dá)列車計劃給值班員。

步驟2：值班員根據(jù)車站實際情況在計劃序列終端進(jìn)行始發(fā)、終到列車的方向修改和股道安排，安排完成后，通過下發(fā)階段計劃方式作用于自律機(jī)和占線板操作終端。

步驟3：如果設(shè)置列車自動觸發(fā)，則指令存儲到CTC3.0 自律機(jī)，當(dāng)車次滿足自動觸發(fā)條件時，完成接車或發(fā)出進(jìn)路的自動觸發(fā)。

如果未設(shè)置自動觸發(fā)，則信號員可在占線板操作終端進(jìn)行列車進(jìn)路辦理，對預(yù)覽界面進(jìn)路確認(rèn)無誤后，完成進(jìn)路手動觸發(fā)。

4.2 動車所調(diào)車作業(yè)操作流程

步驟1：動車組調(diào)車計劃編制完成后，下發(fā)給車站值班員進(jìn)行審核確認(rèn)。

步驟2：值班員對于車組號和動車車次、接入股道進(jìn)行設(shè)置完善，審核無誤后下發(fā)給信號員生成動車組調(diào)車計劃單。

步驟3：當(dāng)系統(tǒng)判斷列車計劃股道已分配，則系統(tǒng)在動車組調(diào)車計劃單中填入對應(yīng)車次的列車股道。

步驟4：如果為終到列車入庫作業(yè)，當(dāng)列車完全進(jìn)入目標(biāo)股道并產(chǎn)生報點后，系統(tǒng)自動完成列車車次變換為車組信息，信號員在占線板終端根據(jù)該車車組號調(diào)車序列觸發(fā)該車組入庫調(diào)車進(jìn)路。

如果為出庫作業(yè)，則信號員在占線板終端根據(jù)該車組調(diào)車序列觸發(fā)該車組出庫進(jìn)路，當(dāng)車組跟蹤到目標(biāo)發(fā)車股道時，系統(tǒng)自動將車組號變換為發(fā)車車次號，進(jìn)入始發(fā)列車進(jìn)路辦理流程。

5 系統(tǒng)設(shè)計及功能實現(xiàn)

根據(jù)CTC3.0 系統(tǒng)中列車計劃信息及調(diào)車應(yīng)具備信息，以及列調(diào)車間關(guān)聯(lián)信息進(jìn)行分析，系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流程設(shè)計和功能，如圖4 所示。

1）調(diào)度臺下達(dá)列車計劃給車站計劃管理終端；動車段站調(diào)下達(dá)動車組調(diào)車計劃給值班員的動車組調(diào)車計劃管理終端。

2）動車組調(diào)車計劃管理終端根據(jù)列車計劃自動填寫動車組調(diào)車計劃的列車股道，反饋給動車組調(diào)車計劃編制終端。

3）動車組調(diào)車計劃編制終端簽認(rèn)后，生成動車組調(diào)車進(jìn)路序列。

圖4 動車所CTC3.0業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流程設(shè)計圖Fig.4 Design chart of operation data flow of CTC 3.0 for EMU depots

4）④車次號自動變換為車組號，[5]車組號變換為車次號。

5）⑤占線板序列觸發(fā)入庫進(jìn)路，[4]占線板觸發(fā)出庫進(jìn)路。

5.1 動車組調(diào)車計劃編制終端

站調(diào)通過動車組調(diào)車計劃編制終端完成動車組調(diào)車計劃編制工作，發(fā)送給動車所值班員確認(rèn)，如圖5 所示。

5.2 值班員簽收功能

值班員動車組調(diào)車計劃管理終端收到動車組調(diào)車計劃后，值班員點擊“檢查股道”按鈕，根據(jù)列車計劃自動填入到發(fā)線股道。點擊“簽收計劃”后，動車段動車組調(diào)車計劃編制終端“車站確認(rèn)”欄中提示已確認(rèn)。此時，動車組調(diào)車計劃編制終端，核對值班員填寫的到發(fā)線股道信息，確認(rèn)無誤后，點擊“確認(rèn)”按鈕，“動車段確認(rèn)”欄變?yōu)橐汛_認(rèn)。此時完成動車組調(diào)車作業(yè)計劃雙確認(rèn)工作。

5.3 信號員調(diào)車進(jìn)路辦理功能

系統(tǒng)根據(jù)作業(yè)計劃自動計算生成鉤計劃的調(diào)車進(jìn)路序列，信號員選擇相應(yīng)的作業(yè)序列進(jìn)行進(jìn)路辦理，辦理過程中判斷與列車進(jìn)路的時空沖突情況。有沖突則彈框提示，禁止辦理進(jìn)路。無沖突時，則將指令發(fā)送給聯(lián)鎖系統(tǒng)執(zhí)行。如圖6 所示。

圖5 動車組調(diào)車計劃編制終端界面Fig.5 Terminal interface for formulating EMU shunting plans

圖6 調(diào)車進(jìn)路辦理界面Fig.6 Interface for setting shunting routes

5.4 車次號與車組號間自動變換功能

列車完全進(jìn)入動車所到發(fā)線，報點后自動變更為車組號；當(dāng)車組號由庫線跟蹤到到發(fā)線股道后，系統(tǒng)自動將車組號變更為始發(fā)列車的車次號。如圖7 所示，當(dāng)車組在到發(fā)線和檢修線間運行時，車組號可以實現(xiàn)自動跟蹤。

5.5 轉(zhuǎn)發(fā)格式化無線調(diào)度命令

需要向司機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)車指路指令時，系統(tǒng)可根據(jù)調(diào)車作業(yè)計劃信息，快捷生成格式化無線調(diào)度命令轉(zhuǎn)發(fā)給司機(jī)，如圖8所示。

6 動車所CTC3.0系統(tǒng)優(yōu)缺點分析

6.1 優(yōu)點

解決了動車所列調(diào)協(xié)同作業(yè)的安全問題，實現(xiàn)動車所列調(diào)混合作業(yè)模式下CTC 功能的開通，提升了動車所整體作業(yè)的安全性和效率。

實現(xiàn)了動車所調(diào)車計劃與列車計劃間的自動關(guān)聯(lián)，為“入所→入庫→出庫→離所”整套動車組作業(yè)流程提供一體化解決方案。可通過一個終端實現(xiàn)列車及調(diào)車的綜合作業(yè)，將CTC 系統(tǒng)中調(diào)車進(jìn)路按鈕辦理方式轉(zhuǎn)換為序列加進(jìn)路預(yù)覽的方式，提高了進(jìn)路辦理的安全性。

圖7 車次號自動變更為車組號Fig.7 Train number automatically switched to EMU number

圖8 格式化無線調(diào)度命令Fig.8 Formatting a wireless dispatching command

結(jié)合動車所實際業(yè)務(wù)需求，實現(xiàn)了列車車次號與調(diào)車車組號間的自動變換功能，同時實現(xiàn)了車組號動態(tài)跟蹤顯示，大大的降低人工干預(yù)變更操作工作量，避免人工干預(yù)誤操作的可能，保障了工作安全。

提供動車段編制動車計劃終端，充分利用動車檢修計劃掌握的車組與列車車次信息這一關(guān)鍵信息，作為CTC 系統(tǒng)后續(xù)處理列車與車組間的邏輯提供了信息輸入，為豐富CTC 系統(tǒng)的信息提供輸入端口。

相對于CCS 系統(tǒng)，CTC3.0 系統(tǒng)功能整合程度更高，計劃與控制結(jié)合更緊密，階段計劃編制與防護(hù)、收發(fā)調(diào)令和無線調(diào)令、列車接發(fā)車進(jìn)路預(yù)告、列控區(qū)間邏輯檢查操作與顯示功能為CTC 固有功能；而且本站與鄰站信息交互一體化程度高，避免終端取得二手信息或多終端切換操作，信息流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)少，故障節(jié)點少；CTC3.0 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備，利于電務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化管理、維護(hù)與培訓(xùn)；而且避免設(shè)備冗余投資，投資成本低，設(shè)備利用率高。

6.2 待提升

受規(guī)范要求限制，暫時沒有實現(xiàn)CTC 與動車組管理系統(tǒng)間接口結(jié)合，導(dǎo)致動車檢修段維修計劃需要根據(jù)動車組管理系統(tǒng)中計劃單再由人工錄入到CTC 系統(tǒng)，存在部分重復(fù)工作。

CTC 系統(tǒng)暫時沒有部署室外車號識別裝置，僅僅從人工錄入的車組關(guān)系中提取車次號與車組號間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，途徑單一。如果可以將車號識別結(jié)果融入系統(tǒng)作為校核手段，系統(tǒng)安全性將大有提升。

7 結(jié)束語

本文針對動車所CTC 系統(tǒng)使用效果不理想的現(xiàn)狀進(jìn)行了剖析，以CTC3.0 系統(tǒng)對列車和調(diào)車已有的安全防護(hù)技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合動車所作業(yè)內(nèi)容和流程特點，提出動車所CTC3.0 系統(tǒng)解決方案并完成系統(tǒng)功能開發(fā)及實施。避免了違反站細(xì)、規(guī)章條件的事故出現(xiàn)，保障動車所運輸指揮工作的作業(yè)安全。系統(tǒng)實現(xiàn)車次號與車組號的自動變更及車組號實時跟蹤防護(hù)功能，大大降低人工操作與盯控的工作量和工作壓力，改善了動車所運輸指揮工作裝備，提升了工作效率，具有一定的實用價值。