普速鐵路CTC中心站集中控制技術工程應用探討

童榮軍

（中國鐵路上海局集團有限公司杭溫工程建設指揮部，杭州 311215）

1 概述

TDCS為鐵路列車調度指揮系統，實現鐵路各級行車調度對列車運行實行透明指揮、實時監督調整、覆蓋全路的現代化鐵路列車指揮系統。CTC為鐵路調度集中系統，對管轄區段內的列車和調車作業進行指揮和管理，通過聯鎖、列控、區間閉塞等信號設備，實現調度集中控制。

隨著鐵路運輸調度指揮模式的變更以及適應新時代背景下鐵路運輸發展的迫切需求，普速鐵路CTC中心站集中控制技術應運而生，將進一步提高鐵路運輸指揮的自動化、智能化水平，實現鐵路運輸部門減員增效的生產目標。CTC中心站集中控制技術是將中心站相鄰多個車站作為區域集控站納入中心站集控臺集中控制，一個中心站管轄集控站一般不超過9個。

2 CTC中心站集中控制調度指揮方式

調度集中系統包括分散自律控制和非常站控2種模式。現有CTC調度指揮模式如圖1所示，分散自律控制模式包括中心操作、車站調車操作和車站操作3種方式。

圖1 CTC現有調度指揮方式示意Fig.1 The existing CTC dispatching command mode

采用中心站集中控制后，CTC由3種操作方式（中心操作、車站操作和車站調車）變為2種操作方式（車站操作和車站調車）。車站操作方式車站根據需要可納入中心站集控臺，也可單獨設置，車站調車方式車站全部納入中心站集控臺。調度指揮方式如圖2所示。

圖2 中心站集中控制調度指揮方式Fig.2 Centralized control dispatching command mode at central station

3 工程技術方案研究

根據調度臺管轄范圍內各站的車站規模、車站性質、行車密度、運輸組織和管理現狀等綜合因素，確定各車站在CTC中心站集中控制方案下的操作方式。如車站為區段站，調車作業量較大、銜接多條專用鐵路、車站作業較為復雜，可作為車站操作車站不納入中心站集中控制，除此之外各車站無特殊情況即可選擇納入中心站集中控制。

工程建設內容主要為新建調度臺中心站集中控制中心，對既有中心TDCS調度臺進行CTC升級，各車站TDCS站機升級為CTC站機，新建CTC網絡及安全系統等。

3.1 納入中心站集中控制的條件

計算機聯鎖車站、中間站可納入中心站集中控制，集控臺管轄車站應屬同一個調度臺管轄范圍。

對于既有區域聯鎖車站，必須先進行區域聯鎖拆分，完成區域聯鎖車站各聯鎖系統獨立后，方可滿足CTC中心站集中控制改造條件。

對既有存在半自動閉塞發車口的車站，需進行自動站間或自動閉塞改造，以滿足CTC發車進路自動觸發功能。

對于樞紐站、區段站、存在調車作業較多車站，或既有信號設備不滿足CTC升級條件的6502電氣集中聯鎖車站，不建議納入集中控制。

3.2 調度所改造

既有調度臺為TDCS調度臺，升級為CTC調度臺，在調度所新設CTC數據處理及應用平臺1套（包含應用服務器和配套軟硬件以及安全計算環境，采用雙機熱備、互為冗余的方式），同步修改調度臺軟件，并完成CTC系統以及與相關接口系統的調試，通信服務器、數據庫服務器及接口服務器等設備利舊。

3.3 站段級CTC行車指揮中心建設

為實現普速鐵路CTC中心站集中控制，并結合鐵路運輸調度指揮模式最新的變革方向，可實施車務段站段級CTC行車指揮中心技術方案，將車務段管內各站的行車調度指揮功能整合至站段級的行車指揮中心，從而提升運輸效率及效益。

在調度臺管轄車站所屬的車務段機關附近新建站段級行車指揮中心大樓，含通信、信號設備機房、CTC調度大廳、間休室、辦公室、會議室等。將調度臺管內中心站的相關CTC設備設置于新建的車務段行車指揮中心信號機房內；相關通信網絡傳輸設備設置于通信機房內，將CTC設備納入CTC系統廣域網通道環網中；中心站集控臺設于指揮中心CTC調度大廳。同時指揮大廳和機房的建設可為遠期車務段管內其他線路CTC中心站接入預留條件。

信號機房設備：包括CTC中心站服務器、CTC網絡設備、通信質量監督、集中監測設備、機房動環監控設備、智能型綜合電源屏及UPS不間斷電源（含蓄電池）。

通信機房設備：包括高頻開關電源及UPS不間斷電源（含蓄電池）、傳輸設備、接入網ONU設備、光纖配線架、數字配線架、綜合柜（放置動環設備、協議轉換設備、光電轉換設備、綜合接入設備等），防雷箱。

集控臺：包括中心站調度員工作站、助理調度員工作站、調監工作站等。主要完成信號設備顯示與操作、車次號顯示與操作、進路表顯示與操作、軌道電路分路不良顯示與操作、接觸網供電狀態顯示與操作、歷史數據記錄與回放等功能。

3.4 車站升級改造

將車站TDCS站機設備升級或更新為CTC站機設備；修改計算機聯鎖（CBI）軟件，更新CTC/CBI間通信協議，增加車站聯鎖操作界面非常站控燈顯示；增加直流轉轍機限時保護措施并納入車站集中監測系統，同步修改集中監測軟件；存在半自動閉塞發車口的車站，將半自動閉塞修改為自動站間閉塞或者自動閉塞，以滿足CTC分散自律模式下車站發車進路自動觸發功能；擴容各車站既有電源屏容量，為車站新增設備供電；對調度臺相鄰調度臺進行鄰站透明修改。

3.5 CTC網絡設備

鐵路局調度中心局域網由核心交換機、樓層交換機、列頭交換機、接入路由器等網絡設備構成。車站CTC局域網由車站交換機和車站路由器組成，均采用冗余雙網結構。CTC廣域網包括相鄰路局中心之間、中心與車站之間、車站與車站之間的廣域網絡，采用雙通道連接。

車站廣域網在既有TDCS單環網通道結構的基礎上升級或新建雙環網通信通道，將新建的CTC中心站設備納入CTC雙通道環網，各車站之間以及車站與路局調度所之間可采用FE（光）或E1（2M）通道，廣域網的A、B雙網完全獨立且相互隔離。CTC區域集控臺網絡拓撲示意如圖3所示。

圖3 CTC區域集控臺網絡示意Fig.3 Network diagram of CTC regional centralized console

車站網絡設備升級雙網傳輸，對車站局域網進行適應性修改，調整車站路由器與車站網絡安全網關系統（或防火墻）間的連接方式，取消路由器與安全網關系統（或防火墻）間的交叉連接，使局域網中的A、B網完全獨立開來，保證雙環網中傳輸的數據互不影響。

調度中心網絡設備升級雙網傳輸，修改中心核心路由器、核心交換機以及通信前置服務器所在的列頭網絡交換機、通信前置服務器以及相關運維服務器的軟件，實現雙路數據的發送、接收及判定。并同步修改中心網絡安全系統的軟件策略，更新中心通信質量監督系統的監控軟件。

中心站及車站分別設置通信質量監督設備，對CTC網絡設備進行實時監測，以保障各網點設備間信息可靠傳輸。

3.6 實施步驟

工程建設過程中，受工期及現場條件制約等因素影響，調度臺、中心站集控臺、車站各系統改造可分步實施，可先進行車站、調度臺CTC系統升級（開通TDCS功能）。后期中心站集控站建設完成后，一并開通CTC集中控制功能。

4 運輸功能試驗

4.1 試驗目的

為滿足工程建設后調度臺、中心站集控臺、各車站CTC功能正常，對鐵路局調度臺管轄范圍內CTC運輸功能進行驗證，確保車次跟蹤、階段計劃、調度命令等CTC功能性完整。

4.2 運輸試驗驗證原則

優先保證TDCS功能（車次跟蹤、階段計劃、調度命令）正常，在確保TDCS功能正常情況下進行CTC功能驗證；中心站集中控制CTC功能逐級深化驗證；實車驗證（試運行）。

4.3 TDCS功能驗證

CTC系統改造完成后調度臺、中心站集控臺、各車站設置為非常站控模式，進行TDCS功能驗證，確保TDCS系統功能正常且穩定。

調度計劃由調度臺從日班計劃獲取，進行計劃編輯后下達至集控臺，再由集控臺進行計劃再編輯后下達至全線各車站，集控臺此期間核查股道分配情況。

調度命令由調度臺編輯后下發至集控臺和各管轄車站。

鄰站預告，驗證正常鄰站預告功能。

4.4 CTC功能驗證

4.4.1 站細驗證

對各車站股道屬性、股道接車優先級、高低站臺、股道超限車禁會檢查、道岔轍岔號檢查進行功能性驗證。

1）股道屬性驗證

在運行圖終端分別繪制上行與下行客車、貨車、超限車通過計劃，選擇修改所有股道；在運行圖終端分別繪制上行與下行客車、貨車、超限車到開計劃，選擇修改所有股道；在控顯終端人工排列車站所有股道接車、貨車、超限車接車進路。核對運行圖、控顯卡控提示與站細文件要求是否一致。

2）股道接車優先級

分別繪制各車站客車、貨車、超限車的上、下行到開、通過進路。核對客車、貨車、超限車股道自動分配優先級與站細文件是否一致。

3）高低站臺

檢查調度臺、集控臺、各車站控顯所有車站所有股道高低站臺顯示；繪制客車到開計劃，設置營業時間不為0，選擇修改所有可選股道；針對所有能接客車的股道排列接客車進路。核對控顯示卡控與站細文件要求是否一致。

4）股道超限車禁會檢查

所有相鄰股道兩兩一組，在其中一個股道上增加超限車車次號，人工選排排列另一個車次在另外一個股道的接車進路，不勾選強制執行。檢查針對超限車禁止會車的兩個股道，點擊進路選排確定按鈕后是否會彈出“某軌與某軌之間超限車與超限車禁會”。

5）道岔轍岔號檢查

各車站人工分別選排所有經過某個道岔的側向客車與貨車進路。核對控顯人工選排進路對話框是否提示“客車不能辦理12號道岔以下的側向進路”“貨車不能辦理9號道岔以下的側向進路”。

4.4.2 進路觸發機制

模擬特快、客車、貨車等不同列車類型通過進路、接車進路、發車進路分別滿足時間與地點觸發條件。核對所有類型車的時間與地點觸發機制與配置是否相符。

4.4.3 按圖行車

各車站正線通過或到開，按運行圖表觸發進路。

4.4.4 控制模式轉換

調度臺、中心站集控臺、各車站，非常站控與分散自律控制模式轉換，中心操作、車站操作與車站調車3種操作方式轉換。核對操作方式是否轉換成功，相關指示燈及彈框是否正確顯示。

4.4.5 供電臂核對

在調度臺、中心站集控臺依次設置所有供電臂區段無電。核對每個供電臂無電區段范圍與車站實際是否一致。

4.4.6 進路預告驗證

選擇車載注冊過的試驗車，在調度臺、中心站集控臺觀察進路預告報警。列車進入區間，進路觸發后，開始發送進路預告，觀察各站進路預告發送報警以及對應機車回執報警。

4.4.7 無線調令驗證

調度臺編輯無線調令下發至中心站集控臺、管轄范圍車站、試驗機車。核對機車接收調度臺無線調令是否正常，機車接收中心站集控臺和車站轉發無線調令是否正常。

4.4.8 中心站集中控制CTC功能驗證

此階段主要驗證中心站集中控制下CTC功能，可采用按調度計劃自動觸發模式試驗。由調度臺編輯調度計劃后下達至集控臺，集控臺補充/調整股道信息后、修改觸發方式下達至各車站自律機，核對調度臺計劃下達是否成功，核對集控臺計劃接收回執顯示，集控臺股道修改、觸發方式修改，階段計劃下達；各站終端計劃接受是否正常。由調度臺編輯調度命令下達至集控臺及各車站，核對調度臺調度命令下達，各站簽收狀態顯示，集控臺及各站調度命令接受是否正常。

4.5 實車驗證

按照運行基本圖中交路情況，進行實車驗證試驗。

管內各車站轉為車站操作方式，在車站CTC車務終端上以按鈕排列方式排列列車、調車進路，在調度臺、中心集控臺進行站細功能試驗。

管內各車站轉為車站操作方式（在按圖排列和計劃控制下），以人工觸發進路序列的方式排列列車進路，以按鈕排列方式排列調車進路。

管內各車站轉為車站操作方式（在按圖排列和計劃控制下），以自動觸發進路序列的方式排列列車進路，以按鈕排列方式排列調車進路。

管內各車站轉為（或維持）基本操作方式（在按圖排列和計劃控制下），中心站集控臺以自動觸發方式排列列車進路，車站以按鈕排列方式排列調車進路。

實車驗證周期，可根據調度臺、中心站集控臺管轄車站規模以及線路運輸行車密度等因素確定，最終滿足CTC系統鐵路運輸功能的完整性需求。

5 結束語

本文主要討論了信號系統相關改造內容，但工程建設過程中，須將諸如調度大廳、通信信號機房建設、外電引入、通信通道建設、通信入網等相關工程一并實施，滿足整體工程的建設需求。在CTC中心站集中控制系統工程的各個建設環節，須制定周密詳盡的施工計劃，嚴控工程建設安全風險事項，需要通信、信號、電力、建筑各專業間緊密結合，確保工程建設順利實施。

通過本項目的實施，CTC中心站集中控制系統實現了鐵路調度指揮的集約化管控，達到了降本增效的目的。將各個車站值班員、信號員和站調人員全部集中到集控臺，現場車站只保留外勤車號員、調車組人員，從而提高了中心調度臺計劃編制、行車組織、施工協調和信息的管理能力，提高裝備信息化和智能化水平，真正實現減員增效。

通過中心站集中控制系統的建設，可將車務段CTC中心站集中控制、安全生產指揮、客運綜控旅服、區域貨運調車指揮等功能性應用集中整合形成車務段綜合調度指揮中心系統。功能覆蓋區域調度中心、車站、客運、貨運、機務、車輛、施工等鐵路運輸生產相關部門和專業，綜合實現現車管理、行車指揮、集中控制、機務管理、車輛管理、施工管理、裝卸車管理、統計分析等功能。從而對車務運輸系統的集成、集約、信息化管理，更好的服務于人民，為實現新時代背景下人民對出行的迫切需求打下堅實基礎。