基于CTC3.0的大型技術站調度集中控制系統方案研究

卡斯柯信號有限公司 吳春波 王如躍 趙 凱

針對大型技術站作業流程和實施CTC3.0所面臨的問題，在CTC3.0標準功能基礎上，增加車站計劃管理、行車技術作業大表等功能，實現了車站階段計劃編制、階段計劃實時調整和下發、技術作業大表自動生成等功能，構建計劃管理和信號控制相結合的管控一體化系統，有效提高作業安全，滿足鐵路運輸對確保接發車作業安全的現場需求，實現了接發列車從人控到機控的變革。

1.研究背景

隨著我國高速鐵路的大力發展，根據高速鐵路具有信號設備復雜、指揮集中度高、列車速度快、行車密度大等特點，調度集中系統在CTCS的總體技術框架下，結合客運專線的行車特點，在CTC1.0基礎上，進行了技術創新和性能改進,并且通過大量運用經驗對調度集中的功能進行了細化，開發了CTC2.0系統，該系統可很好的滿足行車指揮人員的需要，提高了行車指揮效率，成為鐵路運輸必不可少的基礎裝備。

另一方面，隨著10多年的現場應用以及鑒于當時的技術水平和應用條件，CTC系統自身也存在需要進一步優化和完善的地方，尤其是近年來調度運輸部門和系統維護單位向CTC系統提出了更深層次的需求和更高的要求，同時隨著鐵總《調度集中系統技術條件》（Q/CR 518-2016）的正式頒布實施，依據新的技術條件研制新的CTC3.0系統，該產品可適用于普速和高速鐵路，將接發車全過程納入卡控條件，同時有效解決復雜車站的計劃管理問題。

但是，對于一些大型的技術作業站，在運輸行車指揮上由調度所調度員、車站調度員(站調/總值班)、車場值班員三級管理模式，傳統的CTC系統只適用于行調臺、車站這種兩級指揮模式的情景，難以滿足大型技術作業站的需求。同時，由于運輸部門對防錯辦的強烈需求，需要研究一套既要符合大型技術作業站三級管理的模式，又要滿足對接發車作業流程進行防錯辦卡控的作業系統，即將CTC3.0與三級管理系統進行結合，在CTC3.0的系統上加入車站計劃管理、技術作業大表等功能模塊，同時具備防錯辦進路等CTC3.0專屬功能，形成一套針對大型技術站的調度集中控制系統。

2.大型技術站作業流程和實施CTC3.0需要克服的問題

大型技術作業站基本工作流程是：路局調度所向車站調度員布置全站總體工作，再由車站調度員向所轄車場布置具體接發車工作。站調員從調度所收到行調臺計劃后，需要細化和編輯，包括出入線別、場別、到發線和到發時間，然后再通知給具體的車場值班員，列車準備進站或出站時，車場值班員口頭將接發車指令傳達給信號員，信號員通過聯鎖控顯機排列列車進路；接發車作業過程中，車場值班員需要與室外的其他崗位進行接發車作業溝通等工作。大型技術站作業流程如圖1所示。

圖1

大型技術站實施CTC3.0系統，面臨以下問題：

（1）調度計劃不精確的問題

大型技術作業站一般都存在一站多場的情況，對于調度臺而言，調度員一般將場與場之間的計劃交由車站來進行制定，因此在調度臺的運行圖上只存在一個節點，使得在運行圖計劃上無法對于場與場之間的計劃做精確擬制，從而導致一些技術作業站在開CTC時候，由于計劃不準確，導致無法實現自動排路功能。因此在車站實施CTC3.0的時候需要對調度計劃進行劈分，以精確制定場與場之間的計劃，實現進路序列的生成。

（2）臺間站重復車次、車次接續問題

一般情況下，大型技術作業車站多為臺間站，其列車計劃多由兩個或者兩個以上調度臺下發，導致車站會出現由不同臺下發的重復計劃，如果實施CTC3.0，需要對兩個臺的列車接續成一趟列車。

（3）調車作業單劈分問題

由于技術作業站的各場之間的調車作業計劃統一由站調樓調車區長統一編制，各場之間存在穿插作業的調車計劃，所以各場的信號樓是看著同一份作業單進行作業，對于CTC3.0系統，需要解決對現車系統傳過來的調車作業計劃進行劈分的問題。

3.技術方案研究

為適應技術作業站在運輸行車指揮上由調度所調度、車站調度(站調/總值班)、信號樓值班員三級管理模式，解決復雜車站的調度計劃不精確、重復車次、調車作業劈分問題，在CTC3.0系統的基礎上新增車站計劃管理、行車作業流程管理（占線板）和技術作業大表幾個大的功能模塊，相關功能模塊間可實現互動和信息共享，如圖2所示，以下簡述相關模塊的功能和信息流轉關系。

圖2

圖3

3.1 站調階段計劃

站調階段計劃主要使用的操作對象為站調樓中站調員、總值班、助勤和值班站長；其中站調員可從中心計劃調度或CTC系統的日班計劃中獲取3小時階段計劃，錄入后由總值班員和助勤對接發車場別、線別、機車換掛、出入線別等進行調整，最后由值班站長審核后進行下發至各場的車場值班員、信號員和外勤崗位、車站自律機等計劃接收終端，各終端均需進行簽收操作。其中信號員簽收計劃后，可通過占線板程序進行排路，整個計劃數據流圖如圖3所示。

3.2 行車作業流程管理（占線板）

在各場的運轉室以及室外的崗位，部署占線板模塊軟件，該軟件可接收車站站調下達的車站階段計劃，并進行打印等操作。同時可與站調樓中的總值班員和助勤對列車的接發車作業進行流程流轉、通知和告示等功能。其流程如下：站調樓值班站長下達站調階段計劃后，相關列車的接發車作業按照接發車的先后時間在占線板中排列，其中各場的車站值班員與信號員、室外崗位之間的行車作業可通過占線板進行業務流轉。比A場的車站值班員向信號員在站線板上進行進路辦理作業時，系統會提示“某某次列車XX道辦理接車進路”，并將流程狀態同步到各占線板上。其流程可替代原先的口頭布置、復誦等工作，可大大減輕值班員和信號員的勞動強度。同時相關的作業流程完全按照規章制度進行，并有完整的系統記錄。

3.3 技術作業大表

技術作業圖表實現了實時繪制列車計劃運行線的功能，與站調階段計劃可聯動，根據站調階段計劃實時將計劃線繪制在技術作業圖上，站調員在作業技術大表上進行增刪車作業，同步體現到站調階段計劃中，反之亦然。運行線上記錄列車的計劃運行時間點、接入的股道以及來向、去向。當列車實際到達或出發時，根據到達、出發時間信息繪制實際線，同時，工作人員可在實際線上標記列車在車站的技術作業時間，包括：轉場時間、列檢開始結束時間、貨檢開始結束時間、換掛機車完成時間、編組完成時間、解體完成時間、甩掛完成時間等。

4.CTC3.0功能實現

4.1 車站系統結構

系統結構如圖4所示，每個車場按照一套標準CTC3.0車站設備進行設置，其中：車站服務器共用一套，車務管理終端合用。另外，在車站站調樓，增加站調員、值班站長等終端，部署車站計劃管理程序和技術作業大表程序，實現車站計劃調整、車場計劃劈分、階段計劃下發和技術作業大表鋪畫，在車站外勤各列車作業相關崗位增加相關終端，部署占線板程序，實現階段計劃接收和打印、接發車作業流程聯動。

圖4

4.2 核心卡控功能實現

（1）進路控制功能

在該方案下，可實現CTC3.0提供的三種列車進路辦理方式，即：1、占線板流程按鈕觸發；2、進路序列觸發；3、直接操作始終端按鈕。無論哪種進路辦理方式，進路指令均首先下發到CTC3.0自律機進行邏輯檢查，然后才發往聯鎖系統執行。利用目前與鄰站辦理閉塞的“接預”和“發預”功能，作為進路自動觸發的前提條件，即接車進路只要完成“接預”操作后（占線板接預按鈕呈綠色），或者發車進路只要完成“發預”操作后（占線板發預按鈕呈綠色），系統根據一定的自動排路邏輯，同時可根據現場列車運行的情況，結合列車類型，達到一定的時機即自動辦理接發車進路。

（2）計劃一致性檢查

自律機通過聯鎖進路表和站場拓撲數據，識別所辦理進路的股道、方向和階段計劃(車站級計劃)以及存儲在自律機內部的列車固定徑路（基本圖）進行核對。如果二者不符合，則進路指令不發往聯鎖系統并報警提示。

（3）超限列車接發檢查

自律機通過計劃中的列車超限屬性識別超限列車，排列超限列車進路時，自律機通過存儲的車站股道運用表判斷是否具備接發超限列車條件，同時通過站場實時表示和車次邏輯跟蹤檢查股道、區間是否存在禁止會車的情形。如果二者不符合，則進路指令不發往聯鎖系統并報警提示。

（4）接車股道與計劃發車口不連通

自律機依據站場拓撲圖和聯鎖進路表檢查所辦理接車進路，如果接車股道和該列車計劃發車口在聯鎖進路表中不存在發車進路，進路指令不發往聯鎖系統并報警提示。

（5）封鎖和停供電情況下進路卡控

對于設置的封鎖、停電等設備狀態，自律機對所辦理進路進行卡控。如果進路試圖使用封鎖設備、電力牽引列車試圖經過或進入無電區則指令不發往聯鎖系統，并報警提示。

（6）列車作業流程卡控

作業流程卡控通過車站增加電子占線板軟件和自律機的交互來實現，值班員通過占線板軟件安排需要實現的作業流程，信號員或車站其他外勤終端通過占線板軟件實現流程的流轉。辦理進路之前，自律機檢查相關作業完成狀態，包括調度命令轉交司機、貨檢完成、列檢完成、防溜實施撤除等，如狀態為未完成， 則不允許辦理發車進路。

（7）調機進路錯辦卡控

系統通過對調車作業單計劃和實時調機的跟蹤以及調車進路的控制，實現調車進路的防錯辦功能。如普速《技規》第301條中規定的無隔開設備時，旅客列車進路辦理時無法辦理調車進路的卡控要求；電力牽引本務機調車時進入無電區段的卡控；調車進路和列車進路沖突的卡控，根據調車進路判斷是否和列車計劃有時間和空間的沖突，尤其對穿正調車作業進行檢查判斷，并對可能影響列車的調車作業流程進行監督卡控。

5.總結

大型技術作業站情況復雜，特別是在運輸行車指揮上由調度所調度、車站調度(站調/總值班)、信號樓值班員三級管理模式的車站在開通CTC功能時需克服場間計劃不精確、重復計劃等問題，通過三級管理系統與CTC3.0技術相結合的方案可有效實現此類復雜車站的集中控制問題，通過該方案，可以構建車站級信號控制和行車作業管理的綜合一體化系統。能有效提高作業安全，滿足鐵路運輸對確保接發車作業安全的現場需求，實現了接發列車從人控到機控的變革。