基于CTC中心站集中控制技術方案的應用設計研究

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 陳小柱 李玉月

基于CTC系統中心站集中控制技術，并綜合考慮不同鐵路線路上的工程實施現狀及CTC系統結構特點，提出了一種標準化的CTC中心站集中控制技術工程實施的應用設計方案。此方案滿足了工程應用設計過程中各業務關鍵點的核心需求，為CTC系統的工程應用設計提供了參考。

1 研究背景

隨著我國對鐵路事業的投資建設，各工程新建和改建線路均配套設計實施調度指揮系統：TDCS或CTC系統，而CTC中心站集中控制技術方案的制定則進一步完善了鐵路CTC系統的設計模式，降低了CTC區段調度員工作強度，適應鐵路運輸調度指揮模式的變更創新。但是，在進行鐵路線路工程設計時，特別是在既有TDCS、CTC系統基礎上如何實施CTC中心站集中控制技術方案，如何進行工程的應用設計等方面，沒有標準或規范給予指導和參考。為解決此應用設計問題，通過對系統結構特點的深入研究，結合CTC中心站集中控制技術方案實施建設狀況，提出對CTC中心站集中控制技術方案的應用設計研究。

2 系統應用結構和設計需求分析

CTC中心站集中控制技術方案設計實施后，CTC系統路局級結構調整為調度臺、中心站集控臺和車站（中心站、集控站）調度指揮層級結構。在調度所設有CTC調度臺，統一管控對應線路車站的行車作業；在中心站設置集控臺，將中心站和集控站納入集控臺管控行車作業。CTC車站級結構整體上保持不變，在中心站設置有車站服務器和集控臺終端，如圖1所示。

圖1 CTC中心站車站級結構示意圖

通過對CTC中心站集中控制技術方案設計實施的系統結構分析，工程應用設計階段的需求主要體現在工程建設時系統的中心總機設備改建如何進行，對應CTC中心站集控臺設備如何設計運用上。進一步延申，工程建設時關鍵點主要集中在鐵路新建或改建線路工程，比較突出的應用設計需求則直接表現在以下幾個方面。

（1）調度中心總機如何改建，既有TDCS調度臺是否需要改建CTC調度臺。

（2）針對既有線路已實施TDCS或CTC系統時，如何進行設備的擴改建。

（3）中心站集控臺管控多個車站后，終端如何設計才能滿足車站級管控多站調度指揮顯示要求。

（4）實施CTC中心站集中控制方案有哪些應用限制條件和實施要求。

3 應用設計研究

3.1 調度中心總機研究

新建線路工程時，應按照CTC技術條件標準和CTC中心站集中控制方案的設置要求進行調度中心總機改建工作。應用設計主要考慮新增一套標準的CTC調度臺設備，包含有調度臺工作站、助理調度員工作站、綜合維修工作站和站場顯示工作站，同時設置新建線路接入調度中心總機所需的應用服務器、通信前置服務器和對應線路的接口服務器。

改建線路工程時，應根據原調度指揮系統設置情況和鐵路信號維護規則以及TDCS/CTC系統維護管理辦法的要求進行設備方案的設計。

3.1.1 既有CTC系統

若既有調度中心總機系統為CTC系統設備配置時，應用設計時需要考慮既有設備的硬件配置是否滿足使用性能要求。滿足時，則無需新增對應硬件設備，僅對軟件進行更改。否則則需要按照CTC技術條件標準要求進行對應設備的改換。

3.1.2 既有TDCS系統

若既有調度中心總機系統為TDCS系統設備配置時，應用設計時需要根據調度員崗位設置變化和業務功能需求，以及考慮在既有設備的硬件配置滿足使用性能要求的前提下，配置和修改調度總機設備。

（1）調度臺管控車站中除中心站集控臺外，還存在集控站時，需要將既有TDCS調度臺擴建升級為CTC調度臺。主要考慮新增助理調度臺工作站和綜合維修工作站設備，同步增加站場顯示工作站的顯示屏。

（2）調度臺管控車站中除中心站集控臺外，其余車站均為TDCS系統車站時，可維持既有TDCS調度臺設備配置不變，僅進行軟件的升級更改。

3.2 中心站/集控站CTC3.0分機研究

新建線路工程時，應按照CTC技術條件標準和CTC中心站集中控制方案的設置要求進行CTC系統車站分機建設。應用設計主要考慮新增中心站一套標準的CTC3.0分機設備，其中中心站自律機需采用大站自律機配置，集控站可采用標準自律機配置。

改建線路工程時，應根據原調度指揮系統設置情況和鐵路信號維護規則以及TDCS/CTC系統維護管理辦法的要求進行設備方案的設計。

3.2.1 既有CTC2.0系統

若既有調度指揮系統為CTC2.0車站分機設備配置時，應用設計時，集控站CTC3.0分機設備可結合既有設備性能情況予以充分利舊使用，僅進行軟件的升級更改；中心站需考慮升級為CTC3.0分機硬件和軟件。原因分析如下：

（1）中心站需基于調車作業計劃進行調車進路辦理作業，調車計劃包括專有調機的調車作業單和機車換掛計劃，原CTC2.0分機不具備。

（2）中心站需實現列、調進路錯辦卡控功能，包括固定進路卡控、技規301條卡控、調車無信折返、分路不良區段道岔自動單鎖等功能，原CTC2.0分機不具備。

（3）中心站進路需在占線板執行，按股道視圖顯示接發列車序列，通過進路預覽方式防止進路錯辦，原CTC2.0分機不具備。

（4）中心站需實現車站技術作業的卡控，包括辦客、上水、吸污、交令、交票等技術作業，原CTC2.0分機不具備。

基于以上原因，對于接近大修期的車站，建議直接新設CTC3.0分機設備。對于遠未到大修期的車站，按照系統維護管理辦法規定，可根據既有車站設備的實際情況，對部分設備進行利舊或移設，并對到大修期的設備進行更換，但中心站必須更換車站自律機為CTC3.0自律機，另增設車務管理終端。

3.2.2 既有TDCS3.0系統

若既有調度指揮系統為TDCS3.0車站分機設備配置時，因TDCS3.0系統不具備信號控制功能，應用設計時須考慮升級改建為CTC3.0分機。

高職院校從事跨語言文化教學的教師很多不具備跨文化背景和交流經驗，深入開展跨文化教學時顯得力不從心，有些教師在處理跨文化教學上缺乏一定的經驗、方法和技巧。

對于接近大修期的車站，建議直接新設CTC3.0分機設備。對于遠未到大修期的車站，按照系統維護管理辦法規定，可根據既有車站設備的實際情況，對部分設備進行利舊或移設，并對到大修期的設備進行更換，但必須更換車站綜合處理機為CTC3.0自律機。

3.3 集控臺研究

3.3.1 硬件設計

集控臺通常與中心站同址設置，在每個中心站設置一套集控臺終端設備和一套車站服務器設備。每個集控臺通?？晒茌牪怀^8個集控站。

對于既有CTC3.0系統設置的中心站已含有車站服務器設備時，集控臺所需的車站服務器可與原車站服務器合并設置、使用。

對于既有CTC3.0系統設置的中心站集控臺與原車站值班員操作終端共用行車房間時，集控臺所需的終端設備可與原終端設備共用，僅考慮調整和增加對應的終端設備。

3.3.2 終端布置

每個集控臺設置1套值班員終端和1套信號員終端。每套終端均為雙機冗余，單機故障時可切換使用。終端的具體設置如下：終端正常使用時，兩臺機器均布署互為冗余的軟件，其中一臺值班員終端主要顯示多站調監畫面，另一臺顯示單站畫面和計劃管理（占線圖）界面；一臺信號員終端主要顯示多站調監畫面，另一臺顯示占線板界面和單站畫面，用以列車、調車進路的序列觸發CTC集控臺布置如下圖2所示。

圖2 集控臺終端顯示布置示意圖

系統界面遵循調度集中系統操作顯示規范的要求，并可根據運輸作業特點和運輸需求進行界面優化設計。主要包含以下幾個方面：

（1）由于集控臺管轄車站較多，股道較多，且中心站通常站場規模也較大，因此CTC系統站場圖操作界面邊框進行整合精簡，去除程序邊框占據的界面空間，留更多的畫布用于顯示站場界面，結合定制化的數據，使得界面元素更加清晰，站場圖形界面更加美觀。改善CTC站場圖界面元素不易選中問題。

（2）創新性的在一個界面上完整顯示列車作業計劃接車、發車以及調車作業計劃。避免值班員來回切換界面帶來的不便。合理的布局設計提升了系統的操作便捷性。

（3）系統通過技術作業圖表界面可根據調度臺調整計劃自動生成中心站和集控站的階段計劃，并完成自動鋪畫列車計劃線，值班員完成相關操作后系統自動生成列車實際運行線。

值班員終端顯示優化后效果如圖3所示。

圖3 集控臺值班員終端顯示效果圖

信號員終端則提供優化顯示的占線板操作界面，其中列車作業計劃接車、發車以及調車作業計劃進路序列均集中畫面顯示。

3.4 通道組網優化設計研究

為提高調度中心、集控臺、中心站和集控站以及相鄰接口車站TDCS/CTC系統間的通信穩定可靠，應用設計時需按照數據雙路冗余傳輸方案進行組網結構設計。對于改建線路既有TDCS/CTC系統組網不滿足此要求時，CTC中心站集中控制方案實施時需同步進行TDCS/CTC組網通道的調整和改建。

數據雙路冗余傳輸方案對于路由器通過采用不同的EIGRP進程的手段，在路由級實現獨立雙環功能。CTC系統各子系統軟件需要做適應性修改，實現同時在A、B兩個網絡通路上并行傳輸兩份冗余數據，數據只傳遞到本網絡接收的通信前置服務器，最終通信前置服務器將本網內的數據均發往應用服務器進行兩份數據的校驗鑒別。此方案可有效解決由于通道路由質量下降而造成的雙網路由切換而產生的丟包、延遲問題。

3.5 應用設計限制條件、要求

實施CTC中心站集中控制方案應用設計時應充分考慮以下條件或要求：

（1）線路選擇應選擇具備GSM-R網絡覆蓋和計算機聯鎖設備的區段線路。

（2）中心站選擇宜按照規模較大、調車作業較多和交通便利的車站。集控站選擇宜按照正常情況下無客貨業務、無調車作業的車站。

（3）集控臺管轄車站應屬于同一調度臺，應避免垮臺管控或者多個調度臺共管同一集控臺的情況。

（4）對于中心站或者集控站存在一站多場設置時，調度中心調度臺運行圖站場設置也應與車站的場別一一對應。

（5）在中心站集中控制后，列車運行于區域集控范圍之內時，司機有緊急事態需與車站聯控時，與中心站進行聯控。列車運行過程中正常車機聯控由區域集控站值班站長主動向司機指路進行聯控。

結束語：本文針對鐵路線路工程CTC中心站集中控制方案工程設計過程中的關鍵點進行剖析，按照系統結構特點逐層研究系統應用設計時的關鍵點，并給出設計解決方案建議，特別是明確的闡述了涉及既有TDCS、CTC系統基礎上如何實施CTC中心站集中控制技術方案的應用設計內容，對CTC工程系統設計和工程應用設計方面有著非常重要的指導作用。目前按此應用設計研究內容，已完成了南昌局集團公司衢寧線和武漢局集團公司孟寶線CTC中心站集中控制方案的成功落地運用。