鐵路既有線區(qū)域集中控制方案研究

摘? 要：目前，針對我國既有線普速鐵路普遍存在的諸多問題，本文首先在分析我國鐵路既有線運輸調(diào)度現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，通過對現(xiàn)有解決方案進行逐一對比，得出基于綜合自動化技術(shù)實現(xiàn)既有線區(qū)段集中控制的方案。其次，簡要分析了其功能特點及部署需求，為未來既有線升級改造，提高既有線運輸管理水平、安全防控水平、集約化發(fā)展等提供了參考。

關(guān)鍵詞：鐵路既有線;區(qū)段中心控制;綜合自動化;作業(yè)自動執(zhí)行;作業(yè)安全綜合防護

中圖分類號：U215.8? ?文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2021）01-0000-00

截至2020年底，中國鐵路營業(yè)里程已超過十四萬公里，其中普速鐵路營業(yè)里程超過十萬公里，普速鐵路占比巨大[1]。普速鐵路路網(wǎng)密集，站間距較小，沿途小站較多，車站作業(yè)人員和維護人員較為分散，往來十分不便，因此其已難以適應鐵路發(fā)展集約化要求。隨著列車速度的不斷提升，行車密度的加大，對既有線的調(diào)度指揮、接發(fā)列車、中間站以及穿越或占用正線調(diào)車作業(yè)等都提出了新的要求。當前，為進一步提高調(diào)度指揮水平，特別是嚴防錯辦、漏辦，確保列車運行安全和運輸秩序良好變得尤為迫切。

1 鐵路既有線運輸調(diào)度現(xiàn)狀

通過對某既有線連續(xù)三個車站進行調(diào)研，車站基本情況如表1所示，列車作業(yè)流程現(xiàn)狀如圖1所示，發(fā)現(xiàn)主要存在以下幾點問題：

（1）人員分散，不便于管理。鐵路線路較長，沿線小站較多。車站作業(yè)人員和電務維護人員分布比較分散，不便于人員管理以及物資供應。

（2）站間聯(lián)絡繁瑣，作業(yè)效率不高。各車站作業(yè)人員需要通過電話彼此聯(lián)系辦理閉塞手續(xù)，且各車站作業(yè)人員均需與列車司機聯(lián)控，作業(yè)效率不高。

（3）車站作業(yè)量不大，人員配置低。各站日均接發(fā)列車23對次，且調(diào)車作業(yè)很少，但各站均需全套配備車站作業(yè)人員以及電務維護人員，因此人員成本較高。

（4）缺少嚴防錯辦、漏辦機制，存在行車安全風險。當前各車站作業(yè)人員均根據(jù)列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS）行車日志獲取行車任務，根據(jù)TDCS運行圖獲取列車運行狀態(tài)，手動在信號設備上辦理閉塞以及進路，且三個站所在的線路為單線鐵路，容易發(fā)生錯辦、漏辦事件，存在一定行車安全風險。

2解決方案分析

目前國內(nèi)外針對區(qū)域集中控制主要采用區(qū)域計算機聯(lián)鎖技術(shù)、分散自律調(diào)度集中技術(shù)（Centralized Traffic Control，簡稱CTC）以及綜合自動化技術(shù)（Synthetic Automation of Marshalling Yard，簡稱SAM）[2]。

2.1區(qū)域計算機聯(lián)鎖技術(shù)

選取其中一個車場作為中心控制車站，車務人員在中心控制車站對該區(qū)域內(nèi)的所有信號設備進行集中控制，由此構(gòu)成的聯(lián)鎖方式稱為區(qū)域聯(lián)鎖[3]。采用區(qū)域聯(lián)鎖可以減少或取消受控站的運轉(zhuǎn)人員。區(qū)域聯(lián)鎖管轄范圍比原有單個車站的聯(lián)鎖范圍更廣，車站值班員的勞動強度要比原有強度更大且無行車安全防護功能，日常作業(yè)過程中出錯的可能性更高。

按照區(qū)域計算機聯(lián)鎖方案進行改造，需在受控站設置遠端操控，車站值班員集中在中心站既有運轉(zhuǎn)室辦公;本地操控終端需熱備，以便故障或其他情況時迅速轉(zhuǎn)為現(xiàn)地操作各站采用現(xiàn)地操作機熱備的遠端操控方案，遠端機房分別設置各站操控終端主機設備。改造范圍、實施難度以及成本相對較低。

2.2分散自律調(diào)度集中技術(shù)

車站根據(jù)控制中心下達的列車運行調(diào)整計劃，各個車站的設備獨立地控制各自的列車和調(diào)車作業(yè)。以CTC技術(shù)為代表的集中控制技術(shù)在列車作業(yè)安全防護功能上取得了較大發(fā)展，且廣泛應用于高鐵線路和客運專線，但是在現(xiàn)有技術(shù)作業(yè)的客貨運車站，仍缺乏使用經(jīng)驗。車站行車人員僅可通過遠程復示受控站站機進行操作，各站沒有做好轄區(qū)整合聯(lián)動協(xié)同，值班員操作手續(xù)繁復易出錯。

按照分散自律調(diào)度集中方案進行改造，需要將中心相關(guān)服務器及調(diào)度臺升級為CTC系統(tǒng)，3個車站全部新設CTC車站子系統(tǒng)，中心機房新設關(guān)鍵服務器。車站控制模式為：分散自律模式下的車站控制模式，車站手動按進路序列觸發(fā)進路。設置1個中心站，其余為非中心站，中心站設立非中心站CTC系統(tǒng)的遠程車務終端控制臺，實現(xiàn)中心站控制非中心站的CTC功能 [4]。

2.3綜合自動化技術(shù)

以SAM技術(shù)為代表的集中控制技術(shù)兼具列車作業(yè)、調(diào)車作業(yè)等復雜作業(yè)的統(tǒng)一調(diào)度指揮。該系統(tǒng)除了與計算機聯(lián)鎖進行整合外，能夠無縫整合車站管理信息系統(tǒng)、防溜器控制系統(tǒng)、機車STP系統(tǒng)及調(diào)車作業(yè)安全防護等功能，將區(qū)域內(nèi)的接發(fā)車作業(yè)、調(diào)車作業(yè)、車站技術(shù)作業(yè)等全部作業(yè)環(huán)節(jié)納入到系統(tǒng)控制范圍內(nèi)，極大限度地發(fā)揮區(qū)域運輸?shù)木C合效率，車站行車人員可通過一個顯示臺面對多個中間站進行集中自動操控及作業(yè)安全卡控，原場區(qū)實現(xiàn)無人值守[5-6]。

按照綜合自動化技術(shù)方案進行改造，需要在中心設置集中控制系統(tǒng)，包含數(shù)據(jù)庫服務器、系統(tǒng)接口服務器、集中控制服務器、集中操作終端、作業(yè)過程監(jiān)控終端、車務維護終端等，采用雙機熱備、雙通道網(wǎng)絡確保系統(tǒng)可靠、安全運行。改造范圍、工程實施難度及費用相對適中。

2.4方案對比

方案對比，如表2所示。

（1）設一個集控站，在一定區(qū)域內(nèi)將周邊小站納入集控站管理，從而減少作業(yè)人員配置。

（2）從故障及施工影響方面進行比較。區(qū)域聯(lián)鎖設備故障或升級改造時會影響各從屬站，而CTC與SAM只對單一站場產(chǎn)生影響，對中心站及其他站不產(chǎn)生影響。

（3）從作業(yè)安全防護、作業(yè)自動控制等方面進行比較。區(qū)域計算機聯(lián)鎖缺少此類功能，CTC與SAM均包含此類功能。CTC主要應用于客運專線，在存在技術(shù)作業(yè)的客貨運車站應用較SAM少。

通過對比發(fā)現(xiàn)，功能上綜合自動化技術(shù)完全能夠涵蓋CTC的全部功能，并且造價相對較低，區(qū)域計算機聯(lián)鎖的方案造價雖然較低但是功能、故障影響范圍等方面有所欠缺，因此針對既有線普速鐵路區(qū)域集中控制最優(yōu)方案為使用SAM實現(xiàn)既有線區(qū)域集中控制。

3 綜合自動化技術(shù)方案

3.1功能特點

基于SAM技術(shù)的鐵路既有線區(qū)域集中控制系統(tǒng)與各受控站的計算機聯(lián)鎖、TDCS、防溜器控制、車站管理信息等系統(tǒng)進行接口，建立綜合信息共享平臺，實現(xiàn)對上述系統(tǒng)的集中統(tǒng)一管理與控制，功能特點體現(xiàn)在以下三個方面：

3.1.1作業(yè)計劃、調(diào)度命令的自動接收與管理

（1）自動接收路局下達的列車作業(yè)計劃，根據(jù)控制區(qū)域內(nèi)各站之間關(guān)系，生成系統(tǒng)專用的從控制區(qū)域外車站至控制區(qū)域內(nèi)作業(yè)目標站的計劃，同時整合控制區(qū)域內(nèi)所有通過站的通過計劃。

（2）自動接收調(diào)車作業(yè)計劃。

（3）調(diào)度命令管理：自動接收調(diào)度命令，提供調(diào)度命令簽收、查詢、打印、中轉(zhuǎn)、提示等功能。

（4）根據(jù)接收到的各類作業(yè)計劃結(jié)合運行圖、調(diào)度命令、作業(yè)區(qū)域標記、現(xiàn)場設備狀態(tài)自動調(diào)整列車及調(diào)車的作業(yè)計劃。

3.1.2作業(yè)過程自動控制

（1）作業(yè)計劃分解、進路優(yōu)選與預覽：系統(tǒng)應根據(jù)各類作業(yè)計劃自動生成路徑信息，并考慮列車走行距離最短、平行作業(yè)、避免沖突等因素，對計劃分解生成的作業(yè)指令集進行自動或人工選優(yōu)處理，分解轉(zhuǎn)換成相應進路指令序列，并呈現(xiàn)在進路預覽選擇界面。

（2）作業(yè)安全綜合防護功能：系統(tǒng)具備對多種車務行車風險的安全卡控功能。

1）計劃信息一致性卡控與報警;

2）作業(yè)順序卡控與報警;

3）分路不良區(qū)段卡控與報警;

4）施工封鎖區(qū)域卡控與報警;

5）運行圖數(shù)據(jù)的卡控與報警;

6）通過列車的進路連通性卡控與報警;

7）客車接車股道卡控與報警;

8）電力牽引機車進路卡控與報警;

9）超限列車卡控與報警;

10）股道有效長度卡控與報警;

11）列車進路未及時辦理報警：

12）技檢作業(yè)進度卡控與報警。

（3）進路自動控制：系統(tǒng)應具備自動、人工兩種控制模式。在自動控制模式下，系統(tǒng)根據(jù)指令集，卡控進路條件，擇機自動辦理進路，監(jiān)控進路的執(zhí)行過程，人工干預優(yōu)先。在人工控制模式下，值班員需按傳統(tǒng)的作業(yè)方式辦理進路，同時具備進路條件提示與報警功能。

（4）作業(yè)實績自動反饋：系統(tǒng)應監(jiān)督作業(yè)計劃執(zhí)行進度，采集并發(fā)送報點信息，形成車站作業(yè)的閉環(huán)管理。系統(tǒng)具有站內(nèi)車輛跟蹤功能，能提供準確的報點信息。

3.1.3站場信息綜合表示

（1）站場設備表示信息顯示：顯示站場的線路形狀、設備等，包括工程范圍內(nèi)的整個線路全景。以彩色光帶和圖形符號實時顯示站場設備的狀態(tài)，包括區(qū)段、信號機、道岔等設備的實時狀態(tài)，例如道岔開向、區(qū)段占用/鎖閉/空閑、信號機開放或關(guān)閉。采用不同的顏色表示由于施工或故障被暫停使用的設備、線路資源。采用不同的顏色表示由于接觸網(wǎng)施工等原因，造成接觸網(wǎng)不供電的線路。采用不同的顏色標識人工標記的區(qū)段分路不良狀態(tài)。

（2）鄰站設備表示信息顯示：以彩色光帶和圖形符號實時顯示鄰站區(qū)段、信號機等設備的狀態(tài)。

（3）作業(yè)計劃與執(zhí)行進度表示：詳細展示站內(nèi)的到發(fā)計劃、調(diào)車作業(yè)計劃等計劃內(nèi)容與作業(yè)進度。

（4）外勤作業(yè)進度顯示：顯示接發(fā)列車技術(shù)作業(yè)（車號、貨檢、列檢、列尾）的執(zhí)行進程，包括進度顯示、倒計時、超時報警等。

（5）重要作業(yè)信息語音提示：對于作業(yè)過程中報點、告警等信息，系統(tǒng)通過語音提示作業(yè)人員予以注意。

3.2部署需求

以車站3為集控站，另外站型較小的車站1、車站2為受控站。將3個車站納入集控站管理。基于SAM技術(shù)的鐵路既有線區(qū)域集中控制系統(tǒng)實施后，3個車站作業(yè)人員均可移至集控站調(diào)度大廳進行集中作業(yè)，單班只需要1～2人，即可對3個站的設備進行操作，并實現(xiàn)自動排路、綜合安全防護。同時在集控站新設集中控制機房。

系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫服務器、系統(tǒng)接口服務器、集中控制服務器、集中操作終端、作業(yè)過程監(jiān)控終端、車務維護終端等構(gòu)成，采用雙機熱備、雙通道網(wǎng)絡確保系統(tǒng)可靠、安全運行。系統(tǒng)組成如圖2所示。

4 結(jié)語

我國鐵路目前存在大量非繁忙既有線普速鐵路。通過對現(xiàn)有解決方案進行對比分析，總結(jié)出最優(yōu)解決方案，通過SAM技術(shù)進行既有線區(qū)域集中控制改造，將沿途車站集中到區(qū)段中心進行操控，實現(xiàn)作業(yè)過程的綜合管理、作業(yè)安全綜合防護，有效的防止了作業(yè)錯辦漏辦，同時降低勞動強度、提高工作效率、減少作業(yè)人員，真正達到減員增效保安全的實施效果。

參考文獻

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收稿日期：2020-12-09

作者簡介：劉慧蓉（1974—），女，內(nèi)蒙古烏蘭察布人，本科，工程師，研究方向：鐵路既有線區(qū)域集中控制。

Study on Centralized Control Scheme of Railway Existing line Area

LIU Huirong

（Vocational Education Department of China Railway Hohhot Bureau Group Co.， Ltd. Baotou West Station，Baotou? Inner Mongolia? 014014）

Astract：At present， in view of many common problems in my country's existing railways with normal speed， this article first analyzes the current situation of my country's railway transportation dispatching， and compares the existing solutions one by one， and draws the conclusion that the integrated automation technology can realize the existing line The scheme of centralized control of segments. Secondly， it briefly analyzes its functional characteristics and deployment requirements， and provides a reference for the future upgrading of existing lines， improving the level of transportation management， safety prevention and control， and intensive development of existing lines.

Key words： existing railway line;section central control;integrated automation;automatic execution of operation;integrated protection of operation safety