普速鐵路CTC中心站集中控制技術的研究與應用

李 勝，王 維

調度集中系統（CTC）在普速鐵路已廣泛使用，該系統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列車調度員和車站作業人員對接發車作業及調車作業進路操作權限的不同，又分為中心操作方式、車站調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調度區段作業量、車站接發車作業和調車作業量、車站設備設施情況、特殊情況等因素綜合確定［3-4］。目前，配備了CTC系統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車操作方式。為適應鐵路運輸調度指揮模式的變更，2019年底國鐵集團工電部發布了《關于印發普速鐵路CTC中心站集中控制技術方案的通知》（工電通號函［2019］48號文，后文簡稱“48號文”），該方案可對現有運輸組織指揮管理模式進行調整，優化人員部署，減少作業人員，起到減員增效的作用，目前正處于推廣應用階段。

本文對普速鐵路CTC集控方案進行分析研究，對其系統邏輯結構、行車組織變化以及功能特點進行闡述；同時以既有線路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方案的理解及認識，同時提出一些合理化建議，對于國鐵集團技術方案的應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絡結構

目前調度指揮系統模式為中心調度臺管轄線路上若干個車站，因普速線路車站現場作業情況差異較大，根據各站接發車作業量、調車作業量、突發事件等情況制定特定的操作方案，各站分別處于中心操作、車站操作或車站調車操作方式之下。

區域集控CTC邏輯結構是在現有CTC結構基礎上，將同一調度臺下的多個車站按區域劃分成多個中心集控臺。根據作業量、站場復雜程度等，每個集控臺建議控制車站數量為3～5個。每個中心站設置一個集控臺，管轄中心站以及區域集控站，區域集控站的操作集中到中心站控制。原調度臺下本身站場情況復雜、作業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絡結構見圖1。

圖1 中心站集控方式下的網絡結構

2 控制模式及主要功能

調度集中系統CTC設置了調度終端和車務終端，分別為中心調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度臺之間進行CTC操作方式的轉換功能。根據“48號文”，區域集控站的CTC設備作為應急情況下的后備手段，在應急情況下采用非常站控模式，車務終端僅具備TDCS功能。

集控臺對所管轄各站具有的進路控制權限，由該站所屬操作方式決定，不同操作終端在相應模式下的權限分配見表1。

表1 不同操作終端在相應模式下的操作權限分配表

3 行車組織及崗位設置

3.1 行車組織方式

調度臺具備向集控臺、區域集控站下發階段計劃的功能。正常狀況下，中心站集控臺由人工簽收計劃，區域集控站車務終端由系統自動簽收計劃；區域集控站轉入非常站控時，區域集控站車務終端需由操作人員選擇為人工簽收方式進行計劃簽收。調度命令由調度臺向中心站集控臺和區域集控站下發，集控臺同時具備調度命令的轉發功能。在車站操作方式下，集控臺可對列車進路序列進行修改。

列車運行計劃的編制、調整、下達由列車調度員負責。集控臺為分散自律下的車站操作方式，列車進路可自動觸發。站內調車作業及與支線的調度作業聯系、施工作業可由中心站集控臺負責。當CTC設備發生故障，須轉為非常站控模式時，行車、調車、施工作業由區域集控站負責。

3.2 作業崗位人員設置

集控改造后，作業人員的設置由運輸組織單位制定。通常情況下如區域集控站采用車站模式，可在中心站設置車站值班員、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 集控方案實施舉例

CTC集控方案的功能結構需符合《調度集中系統技術條件》（Q/CR518—2016）。新建線路實施集控方式時，可按照調度集中系統相關規范及“48號文”要求一次實施。既有線路設備情況復雜多樣，而運輸作業需求相對明確，既有線車站集控方案改造根據現場設備情況及作業需求來制定。

中心站的選擇綜合考慮了車站規模、作業復雜程度、裝車作業量、是否設有區域或專用調機等幾個方面，根據作業需求選定。對于本身站場情況復雜、作業量特別大或處于局界的車站，不宜納入集控方案改造，可維持原調度方式。

4.1 車站及中心設備改造

既有為CTC2.0車站分機的設備可利舊改造，其中硬件部分基本利舊，軟件系統進行適應性修改，每個集控中心站設置一套車站服務器和集控臺終端。車站服務器主要負責處理車站調監和車站計劃，集控臺終端數量及尺寸參照CTC技術條件按需配置［1］。

既有為CTC3.0的線路，如作為中心站的車站設有車站服務器時，僅需增設集控臺終端設備，同時對系統軟件功能進行修改；如未設置車站服務器，則需增設車站服務器和集控臺終端。車站系統結構以及集控中心站設備連接分別見圖2、圖3。

圖2 車站系統結構

圖3 集控中心站設備連接

此外，根據增設車站服務器和集控臺終端設備的情況，需對中心站既有機械室、綜合值班室房屋空間進行核實，查看信號電源屏容量是否滿足工程需求，必要時進行擴容改造。

CTC中心設備需根據情況相應修改應用服務器、通信服務器、總機通用設備（數據庫、TD結合服務器、TDCS/CTC接口服務器等）等系統。

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絡通常采用雙通道連接，傳輸系統為調度集中系統車站與中心之間、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局域網絡中，因此，既有CTC系統的網絡結構、通道和路由實現方式，很難避免設備單點故障所導致的數據丟失、信息數據延時或者通信中斷等問題［9］。

為提高CTC系統數據傳輸的可靠性和安全性，CTC集控方案傳輸通道需實現雙路傳輸功能。因此，集控方案改造時，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路組網，調度集中車站核心設備對外提供雙路數據傳輸服務。在網絡雙路獨立的基礎上，按雙路冗余改造，實現網絡上并行傳輸兩份冗余數據，任何一路數據丟失，不影響數據的完整性［10］。

4.3 其他

根據運輸需求，如區域集控站的調車作業納入集控臺進行控制，為便于調車組人員與中心站的聯系，已覆蓋GSM-R網絡的線路，可利用該網絡按需配置GSM-R手持終端設備。

5 總結與展望

普速鐵路CTC集控方案是為適應鐵路運輸調度指揮模式變更、滿足鐵路發展要求、實現減員增效的形勢下提出的新型技術方案。本文通過研究分析CTC集控方案的邏輯結構變化、系統控制模式及主要功能，并舉例集控方案的改造內容及注意事項，對于運營維護人員理解集控系統方案及便于該方案的推廣應用起到一定的借鑒和參考作用。同時，為提高設備的可用性、靈活性，可考慮保留區域集控站CTC系統設備既有操作功能，在應急情況下，如區域集控站的CTC系統設備正常，則可退回到原操作方式。