一種基于虛擬分站方式的CTC系統研究

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

對于一些復雜的多方向樞紐車站，由于各種特殊原因導致調度指揮系統運行圖上存在多個場節點，而對應車站只有一套信號設備的情況，該情況導致傳統CTC系統不能有效的被應用。為解決信號系統與運輸系統車站不對應的問題，本文提出了一種虛擬分站方式的CTC系統方案，可有效的解決信號系統與運輸系統不一致的CTC行車指揮方案，提高了調度集中系統多方向車站計劃的可靠性和準確性，為鐵路行車指揮提供有效的安全保障。

1 研究背景

隨著我國鐵路行業的不斷發展，鐵路交通網絡日益完善，鐵路技術裝備的不斷更新升級，調度集中系統（CTC）在我國高鐵線路、普速線路、地方線路被廣泛使用。該系統在很好的滿足鐵路行車運輸指揮需求的同時，對鐵路運輸的效率提高也發揮了重要的作用。在應用過程中，CTC系統根據大量運用經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、行車錯綜復雜、列車運行計劃繁雜、調車作業計劃多變的多方向樞紐車站未能充分發揮調度集中的作用，尤其是在多方向樞紐車站中運輸系統為了便于行車指揮，把樞紐多方向車站的關鍵線路部分拆分小站形式，但對應車站只有一套信號設備，此種情況更突顯出CTC系統的不足。當運輸系統將指揮權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，導致行車指揮人員精神高度緊張，錯辦事故頻發而給行車安全隱患，并嚴重阻礙運輸效率的提升。

此時一種基于虛擬分站方式的CTC系統方案在CTC3.0基礎上進行研究，能夠有效的解決調度臺分站與車站CTC分機系統不一致問題，提高系統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，并在調度集中系統運行圖上將A-I，A-II分別設置成不同的節點，每個節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（同時經過A-I和A-II站）走行到達C站；而K10車次表示經過A-II車站繞行線到達C站，減少對A-I站內的行車干擾，提高A-I站的行車效率。

圖1 站間連接關系示意圖

圖2 調度集中系統列車運行圖

在鐵路系統的發展過程中，由于各種特殊原因，在信號系統中A-I和A-II站采用了一套微機聯鎖系統，一套調度集中系統。該情況導致傳統CTC系統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或調度集中系統中的人工按鈕排路模式。

3 分站管理后現行調度指揮系統存在的問題

3.1 調度分站車站子系統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中，車站設置的A-I、A-II兩套車務終端分別對應運行圖上的A-I站、A-II站，用于接收中心階段計劃，A-I車務終端負責A站全站信號設備操作兼A-I行車操作，A-II車務終端負責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，受當時技術限制，A自律機也無法完成多站的計劃處理，導致自律機A中沒有A-II的計劃信息，所以調度分站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 車站子系統不能進行多方向進路有效檢查和卡控

由于A站在調度中心拆分成A-I站和A-II站，車站對應一套調度集中系統，調度中心分站與車站子系統不是一一對應的關系，自律機系統既沒有A-II站的計劃信息，也沒有A-II站的列車基本圖信息，導致車站子系統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、站間計劃的不準確

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絡線都具備列車和調車運行的條件，由于A站站內調車作業繁忙，嚴重影響站間聯絡線上列車計劃的正常執行，則需要變更走行線列車才可以正常通行。但傳統CTC車站子系統不具備行車計劃的調整功能，需要車站值班員根據站間聯絡線的占用情況聯系中心調度員調整列車計劃，導致調度員需要頻繁調整并下發階段計劃，增加了調度員和值班員的工作量，為了解決這個問題，調度中心將站間的行車權下放至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系統方案和功能實現

4.1 基于虛擬分站方式的CTC系統方案

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

按照CTC3.0車站子系統技術要求，車站增設了信號員占線板終端，負責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，設立值班員終端A包含A-I站和A-II站行車指揮系統，如圖4所示。調度中心下發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整功能。車站值班員依據列車運行基本圖、階段計劃和列車作業內容等對列車計劃進行調整和作業安排，將調整后的計劃同步下發給信號員終端（占線板）和自律機，自律機收到計劃后經過處理，把作業流程以及進路序列信息反饋至信號員終端，信號員根據作業流程的完成情況，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，將進路辦理指令發送給微機聯鎖執行。

圖4 虛擬分站CTC計劃和操作流程圖

4.2 CTC系統實施虛擬分站的關鍵功能

（1）車務終端對虛擬分站的計劃調整和卡控

中心調度員將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，車務終端根據系統內部的區分標識，分別解析對應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上能夠對A-I站、A-II站列車根據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。車站值班員在調整列車計劃過程中，系統依據車站連通性、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站在自律機系統內部進行明確的標識區分，自律機能夠對明確標識的多車站信息合并在一個自律機A中運行和邏輯處理。當自律機收到車站下達的列車計劃后，自律機A根據A-I站和A-II站的標識區分對應的解析車站計劃，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；同時自律機依據各自站的階段計劃、站細、運輸規章以及人工設置的停電、封鎖、超限等標志對辦理進路指令進行檢查，檢查通過后自律機將命令發往微機聯鎖系統執行，實現了信號員執行層面的安全卡控。

（3）虛擬分站后的錯辦方向卡控

CTC車站系統實現虛擬分站后，車站子系統將與調度集中系統運行圖的車站保持一一對應關系，均有A-I站、A-II站。自律機和車務終端系統在運行時，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）。值班員在調整列車計劃時，車務終端系統會根據對應車站中列車固定徑路中的方向與值班員調整的對應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行排路操作并發送給自律機后，自律機根據收到對應車站的列車運行方向與系統中存儲的對應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給微機聯鎖執行，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

為了適應虛擬分站CTC系統占線板上多站操作功能，經過對CTC3.0占線板模塊的二次開發，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；選擇對應的車站，通過占線板上相應車次的“接路”或者“發路”分別辦理接發車作業，同時系統彈出進路預覽窗口，確認無誤后，命令下達至自律機執行。

圖5 多站占線板操作界面

總結語：本文提出了一種虛擬分站方式的CTC系統行車指揮方案，可有效的解決信號系統與運輸系統不一致的問題，該方案已經在現場使用，并得到了良好的運用。通過此技術方案，在降低了設備運營成本的同時，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，使調度集中系統在鐵路現代化技術裝備中更加自動化和智能化。