韓 楊,曹 楨,楊 濤
成昆鐵路是連接四川省與云南省的國鐵Ⅰ級客貨共線鐵路,自1970年開通運營以來,調(diào)度指揮系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了電話指揮系統(tǒng)、調(diào)度指揮管理信息系統(tǒng)(Dispatch Management Information System,DMIS)、列車調(diào)度指揮系統(tǒng)(Train Dispatching Command System,TDCS)等。成昆鐵路復(fù)線工程建設(shè)中,調(diào)度集中系統(tǒng)(Centralized Traffic Control System,CTC)在普速鐵路進(jìn)行了應(yīng)用和實踐。由于普速鐵路一般為客貨混跑線路,車站本身有較多貨車甩掛編組作業(yè),這就為CTC系統(tǒng)在普速線路的應(yīng)用提出了新的要求。為了使CTC系統(tǒng)適應(yīng)普速線路應(yīng)用需求并且能發(fā)揮出最大的功效,現(xiàn)結(jié)合具體實際進(jìn)行分析。
CTC 系統(tǒng)是鐵路調(diào)度中心對列車運行直接指揮和管理的技術(shù)設(shè)備,采用雙網(wǎng)絡(luò)、雙機熱備系統(tǒng)設(shè)置。其主要功能包括:列車進(jìn)路自動排列、列車進(jìn)路預(yù)告信息發(fā)送、列車運行實時監(jiān)控、列車車次號追蹤及早晚點顯示等[1-3],具有行車指揮自動化高、安全性強的特點。
以成昆復(fù)線成峨段為例(簡稱“成峨鐵路”),從雙流站至峨眉站,全線14 個車站進(jìn)行CTC 系統(tǒng)升級。CTC 系統(tǒng)采用雙機熱備方式設(shè)置網(wǎng)絡(luò)及硬件,分為CTC-A 系和CTC-B 系。因現(xiàn)場工程條件限制,不能一次性開通啟用CTC 系統(tǒng),需按照3 個步驟換裝軟件:①在CTC-A 系設(shè)備基礎(chǔ)上開通TDCS 系統(tǒng),可實現(xiàn)鐵路各級運輸調(diào)度對列車運行進(jìn)行透明指揮、實時調(diào)整和集中控制;②同一個施工點內(nèi),在CTC-B 系設(shè)備基礎(chǔ)上啟用單網(wǎng)、單系統(tǒng)CTC 軟件,同時停用TDCS 系統(tǒng);③啟用CTC-A 系CTC 軟件,開通雙網(wǎng)、雙機熱備CTC系統(tǒng)。
工程實施難點在于升級過程中車站的所有信號設(shè)備都不能停用,只能在施工“天窗”點內(nèi)進(jìn)行設(shè)備的安裝、調(diào)試,點畢后必須保證車站的正常行車作業(yè)。
考慮到成峨鐵路車站較多,施工點內(nèi)主要工作也相應(yīng)較多,包括車站CTC 網(wǎng)絡(luò)調(diào)試、車站與聯(lián)鎖接口調(diào)試、車站啟用CTC 系統(tǒng)軟件調(diào)試等。如果按照一個施工點進(jìn)行全線TDCS 系統(tǒng)到CTC 系統(tǒng)的倒接施工,車站需調(diào)試的硬件、軟件數(shù)量,技術(shù)人員需求量都比較大,各站施工同步性、準(zhǔn)確性也難以把握。為此,需要采取分段調(diào)試、倒接的施工方案,具體實施方案如下。
1)如圖1所示,施工前應(yīng)完成各站CTC-B 系網(wǎng)絡(luò)、CTC-B 系硬件設(shè)備、CTC 與聯(lián)鎖系統(tǒng)接口、CTC 區(qū)間采集信息等的調(diào)試(因TDCS 系統(tǒng)正在使用CTC-A 網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備,CTC-A 網(wǎng)絡(luò)不能提前配置數(shù)據(jù)調(diào)試,待全線CTC 軟件換裝后再啟用CTC-A網(wǎng)絡(luò)調(diào)試)。
圖1 CTC-B系調(diào)試
2)第1 個施工計劃是換裝雙流、公興、花龍門、普興、青龍場、彭山、太和等7 站的CTC-B系軟件,開通非常站控功能。
3)第2 個施工計劃是換裝眉山、鮮灘、思濛、中繼站、樂山北、雙福、峨眉等7 站的CTC-B 系軟件,開通非常站控功能。
4)全線車站CTC-B 系統(tǒng)軟件換裝完成后,啟用單網(wǎng)CTC 軟件(CTC-B 系軟件),開通非常站控功能。下一步,監(jiān)管計劃內(nèi)調(diào)試、啟用CTCA 網(wǎng),同步換裝CTC-A 系相關(guān)軟件,如圖2所示。施工點內(nèi)進(jìn)行每站CTC 系統(tǒng)接口功能試驗,具體包括CTC 主備倒機試驗、與聯(lián)鎖接口中斷倒機試驗、CTC采集系統(tǒng)倒機試驗。
圖2 CTC-A系調(diào)試
5)全線車站CTC 軟件換裝完成后,CTC 調(diào)度臺及管轄車站進(jìn)行分散自律功能試驗,試驗完成后開通分散自律功能[4-6]。
普速線路一般不設(shè)置列控系統(tǒng)設(shè)備,區(qū)間信號機、軌道區(qū)段狀態(tài)信息由CTC采集系統(tǒng)自身獲取,再通過交叉互聯(lián)方式向CTC 自律機發(fā)送,自律機根據(jù)收到的信號設(shè)備信息進(jìn)行行車指揮作業(yè)相關(guān)邏輯判斷。因成峨鐵路是從TDCS 系統(tǒng)升級為CTC系統(tǒng)的,對應(yīng)的采集系統(tǒng)連接、使用方式與過渡時期不一樣,具體情況如下。
1)TDCS 通過采集系統(tǒng)總輸出口將信息發(fā)送到通信機。
2)CTC 采集時,首先關(guān)閉采集系統(tǒng)總輸出口,再將采集系統(tǒng)信息輸出A1、B1 端口與自律機A 連接,采集系統(tǒng)信息輸出A2、B2 端口與自律機B連接,如圖3所示。
圖3 CTC采集系統(tǒng)信息輸出示意
這種交叉互聯(lián)的方式類似客專線路CTC 系統(tǒng)與聯(lián)鎖和列控的連接方式,保障了采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可靠性。工程調(diào)試時,必須做好連接線標(biāo)記,測試連接線通信質(zhì)量;調(diào)試過程中,TDCS連接方式切換為CTC 連接方式時一定不能接錯端口[3]。
成峨鐵路TDCS系統(tǒng)過渡時期,TDCS采集系統(tǒng)配置了自動倒機設(shè)備,采集系統(tǒng)A、B 的主、備狀態(tài)由自動倒機設(shè)備判斷。升級為CTC 系統(tǒng)后,核心處理機由1 臺通信機變?yōu)? 臺自律機,同時實現(xiàn)了與采集系統(tǒng)交叉互聯(lián)。采集系統(tǒng)A、B 系端口的主、備狀態(tài)由自律機來判斷,車站升級為CTC系統(tǒng)的同時,自動倒機設(shè)備也必須拆除。
普速線路由TDCS 系統(tǒng)升級為CTC 系統(tǒng)后,信號設(shè)備操作權(quán)由聯(lián)鎖系統(tǒng)改為CTC 系統(tǒng),CTC系統(tǒng)操作有自身的技術(shù)要求。為此,在軟件制作前與設(shè)計人員對接好特殊站型要點就顯得尤為重要,特別是成昆復(fù)線這種山區(qū)復(fù)雜線路。
以普達(dá)站為例說明:普達(dá)站上行方向(S 端口)存在6‰下坡道,按照設(shè)計,S-4G 接車進(jìn)路存在延續(xù)進(jìn)路,并延續(xù)至9/21G無岔區(qū)段位置,且發(fā)車進(jìn)路為長進(jìn)路模式,如圖4 所示。當(dāng)存在S-4G-XP的通過計劃時,在聯(lián)鎖系統(tǒng)人工點擊相應(yīng)按鈕,排列接車、發(fā)車進(jìn)路可人為判斷條件、控制時機,不論先后不存在任何問題。但按照CTC技術(shù)條件“通過計劃,發(fā)車條件滿足先排列發(fā)車進(jìn)路,發(fā)車條件不滿足時可先排列接車進(jìn)路”的規(guī)定,同時結(jié)合運輸實際運用中“長進(jìn)路需一次排列成功”需求,在分散自律模式下,CTC如果先自動排列接車進(jìn)路則存在站內(nèi)停車的問題。因為S-4G 接車進(jìn)路延續(xù)至9/21G無岔區(qū)段時,鎖閉的延續(xù)進(jìn)路部分已與部分發(fā)車進(jìn)路重合,當(dāng)CTC 檢查發(fā)車進(jìn)路條件時,會判斷為不具備觸發(fā)條件,CTC不會向聯(lián)鎖發(fā)送指令,此時無法自動排列發(fā)車進(jìn)路[1,9]。
圖4 普達(dá)站延續(xù)進(jìn)路示意
為解決以上實際問題,將延續(xù)進(jìn)路延續(xù)至XP進(jìn)站口,延續(xù)進(jìn)路與發(fā)車進(jìn)路完全重合,即可避免此問題。但此時,聯(lián)鎖只能自動解鎖長進(jìn)路中的S4-9/21G 部分,SZ2-XP 段必須人工操作解鎖,這與實際要求相悖。為此,結(jié)合運輸運用需求,CTC 在軟件制作中進(jìn)行特殊處理,對于S-4G-XP方向的通過計劃,CTC 進(jìn)路序列表中接車進(jìn)路只能采用人工觸發(fā)模式,不能修改為自動觸發(fā)模式,從根本上避免了接車進(jìn)路先于發(fā)車進(jìn)路觸發(fā)而出現(xiàn)站內(nèi)停車的情況。以上問題如果在線路開通后才暴露,便會帶來設(shè)備運用、維護(hù)一系列難點,為此必須做到提前細(xì)致核查、對接特殊站的技術(shù)需求。
成昆線作為客貨混跑線路存在既有TDCS 車站與新建CTC 車站連接的情況,考慮到CTC 系統(tǒng)方便現(xiàn)場運輸應(yīng)用,在不違反技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下,當(dāng)CTC 車站存在半自動閉塞端口時,開通了分散自律功能。例如,成昆復(fù)線思濛至樂山北站區(qū)間開通時,成昆舊線的吳場、馬村站依然保留,分別通過思濛、樂山北站與成昆復(fù)線連通。思濛與吳場站通過半自動閉塞端口連接行車,樂山北與馬村站通過半自動閉塞端口連接行車。CTC 系統(tǒng)單線半自閉連接示意見圖5。
圖5 CTC系統(tǒng)單線半自閉連接示意
以思濛站到吳場站開行列車為例,半自動閉塞行車組織過程為:第1 步,思濛站向吳場辦理閉塞,思濛站發(fā)車閉塞燈亮黃燈,吳場接車閉塞燈亮黃燈;第2 步,吳場同意閉塞后,本站接車閉塞燈亮綠燈,思濛站發(fā)車閉塞燈亮綠燈,當(dāng)人工確認(rèn)站間安全后,思濛站可放行列車。
綜合實際情況,CTC 在此種情況下做了特殊操作要求:“XX 站XX 端口為半自動閉塞端口,此端口不具備自動辦理進(jìn)路相關(guān)功能,列車進(jìn)路相關(guān)操作必須由人工確認(rèn)和人工辦理(辦理閉塞、辦理進(jìn)路等)。首先,人工確認(rèn)區(qū)間空閑后人工辦理閉塞,辦理閉塞成功后,人工確認(rèn)所有接發(fā)車條件具備,然后在CTC 系統(tǒng)人工執(zhí)行進(jìn)路序列,辦理進(jìn)路”。此方式通過計劃生成進(jìn)路序列,并按進(jìn)路序列執(zhí)行列車進(jìn)路,有效達(dá)到了防錯辦的目的。因為CTC 系統(tǒng)車務(wù)終端操作界面具備聯(lián)鎖的所有信號設(shè)備操作功能,分散自律車站操作模式下,車站可根據(jù)實際需求在CTC 終端安排列車進(jìn)路和調(diào)車進(jìn)路,并能調(diào)整、避免其可能的沖突,實現(xiàn)了車站指揮行車效率最大化[7-9]。
半自動閉塞端口行車,運輸人員習(xí)慣提前準(zhǔn)備好行車閉塞條件。以吳場站向思濛站發(fā)車為例,吳場站準(zhǔn)備好行車閉塞條件后排列發(fā)車進(jìn)路,完成發(fā)車作業(yè),此時思濛站可能因本站其他作業(yè)較多沒有及時排列相應(yīng)接車進(jìn)路,而思濛站因相應(yīng)端口為半自動閉塞端口,由人工檢查進(jìn)路排列條件,不會產(chǎn)生報警提示信息,此時思濛站便存在列車在進(jìn)站信號機外停車的風(fēng)險。為解決此問題,CTC 系統(tǒng)特做了2 項安全卡控:一是當(dāng)列車越過吳場站出站信號機后,思濛站立即報警,提示運輸人員排列接車進(jìn)路;二是當(dāng)列車進(jìn)入思濛站接近區(qū)段后,思濛站仍未排列接車進(jìn)路時,思濛站報警提示運輸人員排列接車進(jìn)路。這樣既保障了行車安全,也沒有過多增加報警信息量。
成昆復(fù)線(冕米段)進(jìn)行了CTC 區(qū)域集控模式的應(yīng)用,應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)雙路傳輸模式與集控模式結(jié)合使用的問題,詳細(xì)分析如下。
CTC 系統(tǒng)雙路傳輸模式已在全路新建線路、既有改建線路大范圍使用。但在集控模式運用的過程中發(fā)現(xiàn),CTC 雙路傳輸需要根據(jù)實際工程情況進(jìn)行設(shè)置。雙路傳輸本質(zhì)上是應(yīng)用層在雙通道上均建立邏輯連接,在2 條邏輯連接上冗余傳輸2 份相同的數(shù)據(jù),保證一路通道在不穩(wěn)定的情況下不會影響到另一路數(shù)據(jù)的傳輸,避免信息丟失情況的發(fā)生。但受制于工程建設(shè)、自然環(huán)境等影響,通信系統(tǒng)很難真正做到CTC 系統(tǒng)站與站間的通道A、通道B 分屬不同的物理鏈路,這就要求對CTC 實際物理環(huán)網(wǎng)范圍進(jìn)行調(diào)整,才能在發(fā)生某些特殊的網(wǎng)絡(luò)故障時,保證同一個集控臺管轄車站站間信息的完全透傳,具體情況如下。
集控模式的應(yīng)用初衷是為了提高效率、方便運輸站段在普速鐵路集中管理較小車站,而行車指揮作業(yè)集中于大站統(tǒng)籌。集控模式下,集控臺具備管轄車站行車指揮權(quán),為保證車站間傳輸信息的準(zhǔn)確性和時效性,CTC同一個集控臺管轄車站的站間信息,直接通過站間邏輯通道獲取,不經(jīng)過局中心服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)。以米易東集控臺、西昌西集控臺為例,米易東集控臺管轄丙谷東、米易東、永朗西,西昌西集控臺管轄德昌西、西昌西、月華西,見圖6。
圖6 米易東集控臺、西昌西集控臺管轄范圍示意
CTC 物理網(wǎng)絡(luò)初始設(shè)計米易東、丙谷東在一個環(huán)網(wǎng)中,永朗西、德昌西、西昌西、月華西在另一個環(huán)網(wǎng)中,其中集控臺與所在車站共用一套網(wǎng)絡(luò),如圖7 所示。當(dāng)永朗西的所屬環(huán)網(wǎng)范圍與所屬集控臺不一致時,丙谷東至米易東環(huán)網(wǎng)A(簡稱“環(huán)1”)回中心通道中斷,永朗西至月華西環(huán)網(wǎng)B(簡稱“環(huán)2”)回中心通道中斷,米易東集控臺會出現(xiàn)收不到永朗西站場信息的問題。因為環(huán)1 中斷時,米易東集控臺不能通過環(huán)1 收到永朗西站場信息,此時會接收和處理環(huán)2 發(fā)送的永朗西站場信息;但當(dāng)環(huán)2 也中斷時,米易東集控臺就會完全失去永朗西的站場信息,此時就相當(dāng)于米易東與永朗西的站間通道A、B全部中斷[8]。
圖7 丙谷東至米易東環(huán)網(wǎng)A、永朗西至月華西環(huán)網(wǎng)B故障示意
鑒于此,實際工程實施時,通過調(diào)整網(wǎng)絡(luò)設(shè)計,保證CTC 物理環(huán)網(wǎng)范圍與集控臺管轄范圍一致,如圖8 所示。當(dāng)出現(xiàn)以上網(wǎng)絡(luò)故障時,CTC同一個集控臺管轄范圍內(nèi)的車站站間信息傳輸正常,集控臺與中心行調(diào)臺的信息傳輸正常,不會影響集控臺管轄車站行車指揮工作。同時,在既有普速車站進(jìn)行集控臺的模式改造時,需注意網(wǎng)絡(luò)設(shè)置情況,避免工程實施后再進(jìn)行優(yōu)化改造。
圖8 調(diào)整后的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置
CTC 系統(tǒng)區(qū)域集控模式已逐步在既有、新建普速CTC 線路進(jìn)行實施,在保障行車安全的前提下,顯著提高了行車效率。成昆線CTC 區(qū)域集控模式的應(yīng)用也為后續(xù)工程的實施積累了寶貴經(jīng)驗。
CTC 系統(tǒng)本身在設(shè)備可靠性、提高運輸效率等方面具有明顯的優(yōu)勢,經(jīng)過長期的實踐和應(yīng)用,其功能更加完善、性能更加可靠。目前成昆復(fù)線已成熟應(yīng)用CTC 系統(tǒng),在應(yīng)用過程中也根據(jù)實際情況進(jìn)行了相應(yīng)技術(shù)改進(jìn),以適應(yīng)運輸需求。普速線路應(yīng)用CTC 系統(tǒng)是未來行車指揮技術(shù)發(fā)展的大趨勢,同時我們也要看到普速線路與高鐵線路行車組織方面的差異,CTC 工程人員須總結(jié)實踐經(jīng)驗,及時收集用戶建議,快速反饋用戶需求,以一條線升級為基點,使后續(xù)更多普速線路升級CTC系統(tǒng)時采用標(biāo)準(zhǔn)化的實施方案。