廣西玉鐵線進(jìn)行CTC中心站集中控制改造的方案研究

于彬

（中鐵第五勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，北京 102600）

1 概況

1.1 玉鐵線概況

玉林至鐵山港鐵路是國家鐵路網(wǎng)“八縱”主干道之一的洛（陽）湛（江）鐵路廣西段的延伸，是以貨運(yùn)為主、兼顧客運(yùn)的區(qū)域性鐵路，是廣西北部灣港尤其是鐵山港的重要疏港通道。鐵路北起黎湛鐵路玉林站，南經(jīng)廣西陸川、博白、浦北、合浦，終與地方鐵路鐵山港支線相連，為國家I 級電氣化鐵路，設(shè)計速度160km/h，線路全長131.68km。

玉鐵線的鐵路運(yùn)量較小，每日辦理列車接發(fā)數(shù)量約13～14 對，平均分布在24h 內(nèi)，博白站每日有2～3對調(diào)車作業(yè)需求；博白站和曲樟站有工務(wù)軌道車出入，站內(nèi)調(diào)車信號運(yùn)行到股道，站間以列車信號運(yùn)行（有計劃線），玉鐵線8 站都存在始發(fā)終到車次。

1.2 既有信號設(shè)備概況

玉鐵線各站由廣西沿海鐵路股份有限公司調(diào)度中心沿海三臺指揮。沿海三臺目前為TDCS 2.0 調(diào)度臺，沿海三臺所有相關(guān)設(shè)備（應(yīng)用服務(wù)器、通信服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等）均放置于廣西沿海鐵路股份有限公司調(diào)度中心普速機(jī)房。

玉鐵線各站由廣西沿海鐵路股份有限公司欽州電務(wù)段管轄。該線各站采用列車調(diào)度指揮（TDCS）系統(tǒng)，區(qū)間采用64D 半自動閉塞，各站采用雙機(jī)熱備型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，設(shè)有綜合智能電源屏、信號集中檢測及綜合防雷設(shè)備。

既有車站及回中心通道為2M 電端口、單網(wǎng)模式，既有通道模式如圖1 所示。

圖1 既有TDCS 系統(tǒng)組網(wǎng)圖

2 改造方案

2.1 系統(tǒng)設(shè)計原則

該線沙田站至鐵山港站調(diào)度指揮設(shè)備由既有列車調(diào)度指揮（TDCS）升級改造為調(diào)度集中（CTC）設(shè)備。沙田、博白、頓谷、沙河?xùn)|、曲樟、閘口、傘塘等站采用CTC 中心站集中控制，選取博白站作為中心站，集中控制沙田、頓谷、沙河?xùn)|、曲樟、閘口、傘塘等站的業(yè)務(wù)辦理。鐵山港站CTC 系統(tǒng)不納入集中控制[1]。

對沙田、博白、頓谷、沙河?xùn)|、曲樟、閘口、傘塘、鐵山港等站的車站聯(lián)鎖、信號集中監(jiān)測、電源屏等其他信號系統(tǒng)進(jìn)行適應(yīng)性修改。

2.2 行車調(diào)度指揮系統(tǒng)

調(diào)度區(qū)劃分：該線各站仍維持既有廣西沿海鐵路股份有限公司調(diào)度中心沿海三臺調(diào)度不變。

2.3 系統(tǒng)架構(gòu)

2.3.1 硬件架構(gòu)

該方案中心站集控CTC 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2 所示。在維持CTC 整體的體系結(jié)構(gòu)不變的前提下，需在中心站增設(shè)車站服務(wù)器（作為中心站后臺應(yīng)用服務(wù)器使用）和集控臺終端設(shè)備。車站服務(wù)器與集控臺終端均接入中心站CTC 系統(tǒng)局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。

圖2 車站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.3.2 軟件架構(gòu)

在中心站集控臺進(jìn)行軟件適應(yīng)調(diào)整，主要增加中心站集控臺占線圖和車站服務(wù)器應(yīng)用軟件的部署。主要情況如下[2]：第一，對調(diào)度臺運(yùn)行圖軟件進(jìn)行適應(yīng)性修改，支持將調(diào)度命令和多站運(yùn)行圖下發(fā)給集控臺值班員終端（占線圖）。第二，對車站自律機(jī)軟件進(jìn)行適應(yīng)性修改，中心站和區(qū)域集控站與車站服務(wù)器連接匯聚信息。第三，車站增設(shè)后臺服務(wù)器軟件，負(fù)責(zé)匯聚中心站和區(qū)域集控站的實(shí)時采集信息、進(jìn)路狀態(tài)信息、報點(diǎn)信息以及存儲調(diào)度臺下發(fā)的運(yùn)行計劃及實(shí)際報點(diǎn)信息。第四，車站增設(shè)占線圖軟件，負(fù)責(zé)接收調(diào)度臺下發(fā)的運(yùn)行圖計劃，并可對計劃股道信息進(jìn)行調(diào)整，并對調(diào)整后的股道進(jìn)行相關(guān)《站細(xì)》檢查和卡控提示。轉(zhuǎn)為非常站控時，占線圖切換到中心站行車日志界面，擔(dān)當(dāng)中心站行車日志。第五，對值班員、信號員終端軟件進(jìn)行適應(yīng)性修改，使集控臺站場圖界面可以支持同時辦理、操作多個車站，并具備對區(qū)域集控站應(yīng)急值守終端封閉進(jìn)路的辦理和行車日志的操作等權(quán)限。

2.4 系統(tǒng)技術(shù)方案

2.4.1 總體描述

采用中心站集中控制方案的CTC 系統(tǒng)與傳統(tǒng)CTC 系統(tǒng)存在一定的差異。傳統(tǒng)CTC 調(diào)度指揮模式如圖3 所示，調(diào)度臺指揮若干車站，車站處于中心操作、車站操作和車站調(diào)車操作三種CTC 操作方式下。

圖3 傳統(tǒng)調(diào)度指揮模式

采用中心站集中控制方式后，在中心站設(shè)置集控臺，將相鄰多個車站的操作集中到中心站操作，CTC由三種操作方式（中心操作、車站操作和車站調(diào)車操作）變?yōu)閮煞N操作方式（車站操作和車站調(diào)車操作），車站操作方式的車站根據(jù)需要可納入中心站集控臺，也可單獨(dú)設(shè)置，車站調(diào)車操作方式的車站全部納入中心站集控臺。調(diào)度指揮方式如圖4 所示。

圖4 中心站集中控制調(diào)度指揮方式

在車站操作方式下，集控臺具備列車股道運(yùn)用和列車、調(diào)車進(jìn)路辦理權(quán)限；在車站調(diào)車操作方式下，集控臺具備調(diào)車進(jìn)路辦理權(quán)限，調(diào)度臺具備列車進(jìn)路辦理權(quán)限。在條件具備的情況下，中心站集控臺具備列車計劃和調(diào)度命令的編輯、下達(dá)和轉(zhuǎn)發(fā)功能[3]。

區(qū)域集控站的既有車站CTC 值班員終端設(shè)備僅作為應(yīng)急處置時的后備手段，可具備TDCS 功能。

2.4.2 設(shè)備方案

（1）車站分機(jī)設(shè)備

沙田、博白、頓谷、沙河?xùn)|、曲樟、閘口、傘塘等站TDCS 系統(tǒng)升級改造為CTC 3.0 系統(tǒng)。車站新設(shè)自律機(jī)、車務(wù)終端、電務(wù)維護(hù)終端、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、信息安全設(shè)備、通道質(zhì)量監(jiān)督、電源防雷等設(shè)施。各站均新設(shè)1個采集機(jī)柜和1 個工控機(jī)柜，博白站增加1 個集控服務(wù)器機(jī)柜。

（2）中心站方案

對博白站CTC 3.0 分機(jī)進(jìn)行車站自律機(jī)軟件、車務(wù)終端軟件升級以實(shí)現(xiàn)集控臺功能要求。

在博白站設(shè)置1 套集控臺設(shè)備，在機(jī)房內(nèi)新設(shè)1 套車站服務(wù)器和1 套機(jī)柜設(shè)備。

每個集控臺設(shè)置1 套區(qū)域值班員終端和1 套區(qū)域集控臺終端。每套終端均為雙機(jī)冗余，單機(jī)故障時可切換使用。終端的具體設(shè)置如下：終端正常使用時，兩臺機(jī)器均部署互為冗余的軟件，其中一臺區(qū)域值班員終端主要顯示多站調(diào)監(jiān)畫面，另一臺顯示單站畫面和計劃管理（占線圖）界面；一臺區(qū)域集控臺終端主要顯示多站調(diào)監(jiān)畫面，另一臺顯示占線板界面和單站畫面，用以列車、調(diào)車進(jìn)路的序列觸發(fā)。

（3）區(qū)域集控站方案

對沙田、頓谷、沙河?xùn)|、曲樟、閘口、傘塘等站CTC 3.0 分機(jī)的自律機(jī)軟件、車務(wù)終端軟件進(jìn)行修改升級以實(shí)現(xiàn)區(qū)域集控功能。

各區(qū)域集控站的CTC 系統(tǒng)保留值班員終端設(shè)備，僅作為應(yīng)急處置時的后備手段，可具備TDCS 功能。

（4）調(diào)度中心方案

南寧局調(diào)度中心需配套新設(shè)1 套通信前置服務(wù)器，用于新設(shè)CTC 3.0 分機(jī)的8 個車站開通接入；新設(shè)1 套通信連接服務(wù)器，用于調(diào)度中心與中心站集控服務(wù)器的信息交互；將既有TDCS 調(diào)度臺軟硬件升級為CTC 調(diào)度臺，增加相應(yīng)的工作站主機(jī)和顯示器。對玉鐵線相關(guān)調(diào)度臺軟件以及應(yīng)用服務(wù)器、既有通信前置機(jī)、GSM-R 接口服務(wù)器、國鐵集團(tuán)接口服務(wù)器、T/D接口等軟件進(jìn)行適應(yīng)性修改[4]。

2.5 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

2.5.1 通道組網(wǎng)

依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，需將既有TDCS/CTC 組網(wǎng)方式和數(shù)據(jù)傳輸改為雙路傳輸模式。為此，需要對此次工程所屬通道環(huán)內(nèi)CTC 車站及中心前置機(jī)等實(shí)施雙路傳輸改造，進(jìn)行軟件修改和通道調(diào)試。

此次研究各站之間采用環(huán)形結(jié)構(gòu)專用通道，F(xiàn)E 光端口連接方式，帶寬不小于2M。

由于南寧局調(diào)度中心設(shè)備不具備FE 光端口接入條件，此次研究抽頭車站回中心暫按E1/G.703 接入方式設(shè)計，并預(yù)留FE 光端口連接方式。改造后的組網(wǎng)方式如圖5 所示。

圖5 改造CTC 系統(tǒng)組網(wǎng)示意圖

硬件調(diào)整：修改通道環(huán)內(nèi)各車站路由器和防火墻間的網(wǎng)絡(luò)連接，由交叉連接改為直連，實(shí)現(xiàn)A、B 網(wǎng)絡(luò)間的完全獨(dú)立，如圖6 所示[5]。

圖6 雙路傳輸通道組網(wǎng)關(guān)系圖

軟件調(diào)整：對自律機(jī)、車務(wù)終端、中心通信前置機(jī)、應(yīng)用服務(wù)器等軟件進(jìn)行升級，實(shí)現(xiàn)同時在A、B 兩個網(wǎng)絡(luò)通路上并行傳輸兩份冗余數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)只傳遞到該網(wǎng)絡(luò)接收的通信前置服務(wù)器，最終通信前置服務(wù)器將該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)均發(fā)往應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行兩份數(shù)據(jù)的校驗(yàn)鑒別。保證只要有任何一路數(shù)據(jù)完整正確，就不會影響CTC 的正常功能，避免復(fù)雜傳輸環(huán)節(jié)中的單點(diǎn)故障對運(yùn)輸指揮的影響。

2.5.2 信息安全

中心信息安全：中心對新增的服務(wù)器、調(diào)度臺終端增加加固軟件，并修改中心既有信息安全設(shè)備，以滿足該線接入需要。

車站信息安全：該線各車站（沙田至鐵山港）均設(shè)置1 套（2 臺）安全邊界，并在該線車站各終端安裝加固軟件，以滿足信息安全需要。

2.5.3 通道質(zhì)量監(jiān)督

中心通道質(zhì)量監(jiān)督：中心利用機(jī)房既有通信質(zhì)量監(jiān)督設(shè)備，修改相關(guān)軟件以滿足全線通道質(zhì)量監(jiān)督的接入。車站質(zhì)量監(jiān)督：該線各車站（沙田至鐵山港）均設(shè)置1 套FE 光端口的通道質(zhì)量監(jiān)督設(shè)備，用于車站FE 通道的通信狀態(tài)質(zhì)量監(jiān)督；抽頭車站（沙田、鐵山港）增設(shè)1 套2M 電接口的通道質(zhì)量監(jiān)督設(shè)備（待回中心通道改為光接口接入后拆除），用于車站回中心2M通道的通信狀態(tài)質(zhì)量監(jiān)督。

2.5.4 車站聯(lián)鎖系統(tǒng)

玉鐵線各站既有車站聯(lián)鎖系統(tǒng)為雙機(jī)熱備架構(gòu)，聯(lián)鎖與調(diào)度指揮系統(tǒng)采用TDCS 接口協(xié)議，改造為CTC系統(tǒng)后，聯(lián)鎖設(shè)備需配合對既有聯(lián)鎖軟件進(jìn)行適應(yīng)性修改，并將既有TDCS 通信協(xié)議修改為CTC 通信協(xié)議，在車站聯(lián)鎖操作界面設(shè)置非常站控?zé)?，并配合調(diào)試。

2.5.5 區(qū)間閉塞

此次研究根據(jù)CTC 系統(tǒng)功能需求，將各站之間半自動閉塞改造為自動站間閉塞，此次研究推薦采用計軸設(shè)備實(shí)現(xiàn)區(qū)間占用、空閑檢查，將全線列車進(jìn)路排列由人工操作提升為系統(tǒng)依據(jù)階段計劃自動排列進(jìn)路，實(shí)現(xiàn)全線行車作業(yè)指揮自動化。

2.5.6 電源設(shè)備

根據(jù)該方案新增系統(tǒng)用電情況，對各站電源屏進(jìn)行擴(kuò)容改造。

2.5.7 信號集中監(jiān)測

信號集中監(jiān)測系統(tǒng)需進(jìn)行接口改造，新增CTC 與信號集中監(jiān)測系統(tǒng)接口，修改信號集中監(jiān)測與聯(lián)鎖、電源屏接口信息。

3 結(jié)語

此次研究對玉鐵線進(jìn)行CTC 中心站集中控制改造，以補(bǔ)強(qiáng)系統(tǒng)功能，提高工作效率，減少人力成本。研究方案根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的使用、維護(hù)狀況，合理控制投資，滿足了運(yùn)營維護(hù)的需求，為保證玉鐵線安全平穩(wěn)運(yùn)營提供了技術(shù)條件。