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    CTC系统在成昆铁路复线工程中的应用研究

    时间：2023-03-25 18:40:06来源：百花范文网本文已影响人

    韩 杨，曹 桢，杨 涛

    成昆铁路是连接四川省与云南省的国铁Ⅰ级客货共线铁路，自1970年开通运营以来，调度指挥系统的发展经历了电话指挥系统、调度指挥管理信息系统（Dispatch Management Information System，DMIS）、列车调度指挥系统（Train Dispatching Command System，TDCS）等。成昆铁路复线工程建设中，调度集中系统（Centralized Traffic Control System，CTC）在普速铁路进行了应用和实践。由于普速铁路一般为客货混跑线路，车站本身有较多货车甩挂编组作业，这就为CTC系统在普速线路的应用提出了新的要求。为了使CTC系统适应普速线路应用需求并且能发挥出最大的功效，现结合具体实际进行分析。

    CTC 系统是铁路调度中心对列车运行直接指挥和管理的技术设备，采用双网络、双机热备系统设置。其主要功能包括：列车进路自动排列、列车进路预告信息发送、列车运行实时监控、列车车次号追踪及早晚点显示等［1-3］，具有行车指挥自动化高、安全性强的特点。

    1.1 工程实施的特殊性

    以成昆复线成峨段为例（简称“成峨铁路”），从双流站至峨眉站，全线14 个车站进行CTC 系统升级。CTC 系统采用双机热备方式设置网络及硬件，分为CTC-A 系和CTC-B 系。因现场工程条件限制，不能一次性开通启用CTC 系统，需按照3 个步骤换装软件：①在CTC-A 系设备基础上开通TDCS 系统，可实现铁路各级运输调度对列车运行进行透明指挥、实时调整和集中控制；
    ②同一个施工点内，在CTC-B 系设备基础上启用单网、单系统CTC 软件，同时停用TDCS 系统；
    ③启用CTC-A 系CTC 软件，开通双网、双机热备CTC系统。

    工程实施难点在于升级过程中车站的所有信号设备都不能停用，只能在施工“天窗”点内进行设备的安装、调试，点毕后必须保证车站的正常行车作业。

    考虑到成峨铁路车站较多，施工点内主要工作也相应较多，包括车站CTC 网络调试、车站与联锁接口调试、车站启用CTC 系统软件调试等。如果按照一个施工点进行全线TDCS 系统到CTC 系统的倒接施工，车站需调试的硬件、软件数量，技术人员需求量都比较大，各站施工同步性、准确性也难以把握。为此，需要采取分段调试、倒接的施工方案，具体实施方案如下。

    1）如图1所示，施工前应完成各站CTC-B 系网络、CTC-B 系硬件设备、CTC 与联锁系统接口、CTC 区间采集信息等的调试（因TDCS 系统正在使用CTC-A 网络硬件设备，CTC-A 网络不能提前配置数据调试，待全线CTC 软件换装后再启用CTC-A网络调试）。

    图1 CTC-B系调试

    2）第1 个施工计划是换装双流、公兴、花龙门、普兴、青龙场、彭山、太和等7 站的CTC-B系软件，开通非常站控功能。

    3）第2 个施工计划是换装眉山、鲜滩、思濛、中继站、乐山北、双福、峨眉等7 站的CTC-B 系软件，开通非常站控功能。

    4）全线车站CTC-B 系统软件换装完成后，启用单网CTC 软件（CTC-B 系软件），开通非常站控功能。下一步，监管计划内调试、启用CTCA 网，同步换装CTC-A 系相关软件，如图2所示。施工点内进行每站CTC 系统接口功能试验，具体包括CTC 主备倒机试验、与联锁接口中断倒机试验、CTC采集系统倒机试验。

    图2 CTC-A系调试

    5）全线车站CTC 软件换装完成后，CTC 调度台及管辖车站进行分散自律功能试验，试验完成后开通分散自律功能［4-6］。

    1.2 采集系统应用的特殊点

    普速线路一般不设置列控系统设备，区间信号机、轨道区段状态信息由CTC采集系统自身获取，再通过交叉互联方式向CTC 自律机发送，自律机根据收到的信号设备信息进行行车指挥作业相关逻辑判断。因成峨铁路是从TDCS 系统升级为CTC系统的，对应的采集系统连接、使用方式与过渡时期不一样，具体情况如下。

    1）TDCS 通过采集系统总输出口将信息发送到通信机。

    2）CTC 采集时，首先关闭采集系统总输出口，再将采集系统信息输出A1、B1 端口与自律机A 连接，采集系统信息输出A2、B2 端口与自律机B连接，如图3所示。

    图3 CTC采集系统信息输出示意

    这种交叉互联的方式类似客专线路CTC 系统与联锁和列控的连接方式，保障了采集系统数据的稳定性和可靠性。工程调试时，必须做好连接线标记，测试连接线通信质量；
    调试过程中，TDCS连接方式切换为CTC 连接方式时一定不能接错端口［3］。

    成峨铁路TDCS系统过渡时期，TDCS采集系统配置了自动倒机设备，采集系统A、B 的主、备状态由自动倒机设备判断。升级为CTC 系统后，核心处理机由1 台通信机变为2 台自律机，同时实现了与采集系统交叉互联。采集系统A、B 系端口的主、备状态由自律机来判断，车站升级为CTC系统的同时，自动倒机设备也必须拆除。

    1.3 特殊延续进路的处理

    普速线路由TDCS 系统升级为CTC 系统后，信号设备操作权由联锁系统改为CTC 系统，CTC系统操作有自身的技术要求。为此，在软件制作前与设计人员对接好特殊站型要点就显得尤为重要，特别是成昆复线这种山区复杂线路。

    以普达站为例说明：普达站上行方向（S 端口）存在6‰下坡道，按照设计，S-4G 接车进路存在延续进路，并延续至9/21G无岔区段位置，且发车进路为长进路模式，如图4 所示。当存在S-4G-XP的通过计划时，在联锁系统人工点击相应按钮，排列接车、发车进路可人为判断条件、控制时机，不论先后不存在任何问题。但按照CTC技术条件“通过计划，发车条件满足先排列发车进路，发车条件不满足时可先排列接车进路”的规定，同时结合运输实际运用中“长进路需一次排列成功”需求，在分散自律模式下，CTC如果先自动排列接车进路则存在站内停车的问题。因为S-4G 接车进路延续至9/21G无岔区段时，锁闭的延续进路部分已与部分发车进路重合，当CTC 检查发车进路条件时，会判断为不具备触发条件，CTC不会向联锁发送指令，此时无法自动排列发车进路［1，9］。

    图4 普达站延续进路示意

    为解决以上实际问题，将延续进路延续至XP进站口，延续进路与发车进路完全重合，即可避免此问题。但此时，联锁只能自动解锁长进路中的S4-9/21G 部分，SZ2-XP 段必须人工操作解锁，这与实际要求相悖。为此，结合运输运用需求，CTC 在软件制作中进行特殊处理，对于S-4G-XP方向的通过计划，CTC 进路序列表中接车进路只能采用人工触发模式，不能修改为自动触发模式，从根本上避免了接车进路先于发车进路触发而出现站内停车的情况。以上问题如果在线路开通后才暴露，便会带来设备运用、维护一系列难点，为此必须做到提前细致核查、对接特殊站的技术需求。

    成昆线作为客货混跑线路存在既有TDCS 车站与新建CTC 车站连接的情况，考虑到CTC 系统方便现场运输应用，在不违反技术标准的前提下，当CTC 车站存在半自动闭塞端口时，开通了分散自律功能。例如，成昆复线思濛至乐山北站区间开通时，成昆旧线的吴场、马村站依然保留，分别通过思濛、乐山北站与成昆复线连通。思濛与吴场站通过半自动闭塞端口连接行车，乐山北与马村站通过半自动闭塞端口连接行车。CTC 系统单线半自闭连接示意见图5。

    图5 CTC系统单线半自闭连接示意

    以思濛站到吴场站开行列车为例，半自动闭塞行车组织过程为：第1 步，思濛站向吴场办理闭塞，思濛站发车闭塞灯亮黄灯，吴场接车闭塞灯亮黄灯；
    第2 步，吴场同意闭塞后，本站接车闭塞灯亮绿灯，思濛站发车闭塞灯亮绿灯，当人工确认站间安全后，思濛站可放行列车。

    综合实际情况，CTC 在此种情况下做了特殊操作要求：“XX 站XX 端口为半自动闭塞端口，此端口不具备自动办理进路相关功能，列车进路相关操作必须由人工确认和人工办理（办理闭塞、办理进路等）。首先，人工确认区间空闲后人工办理闭塞，办理闭塞成功后，人工确认所有接发车条件具备，然后在CTC 系统人工执行进路序列，办理进路”。此方式通过计划生成进路序列，并按进路序列执行列车进路，有效达到了防错办的目的。因为CTC 系统车务终端操作界面具备联锁的所有信号设备操作功能，分散自律车站操作模式下，车站可根据实际需求在CTC 终端安排列车进路和调车进路，并能调整、避免其可能的冲突，实现了车站指挥行车效率最大化［7-9］。

    半自动闭塞端口行车，运输人员习惯提前准备好行车闭塞条件。以吴场站向思濛站发车为例，吴场站准备好行车闭塞条件后排列发车进路，完成发车作业，此时思濛站可能因本站其他作业较多没有及时排列相应接车进路，而思濛站因相应端口为半自动闭塞端口，由人工检查进路排列条件，不会产生报警提示信息，此时思濛站便存在列车在进站信号机外停车的风险。为解决此问题，CTC 系统特做了2 项安全卡控：一是当列车越过吴场站出站信号机后，思濛站立即报警，提示运输人员排列接车进路；
    二是当列车进入思濛站接近区段后，思濛站仍未排列接车进路时，思濛站报警提示运输人员排列接车进路。这样既保障了行车安全，也没有过多增加报警信息量。

    成昆复线（冕米段）进行了CTC 区域集控模式的应用，应用中发现网络双路传输模式与集控模式结合使用的问题，详细分析如下。

    3.1 双路传输模式

    CTC 系统双路传输模式已在全路新建线路、既有改建线路大范围使用。但在集控模式运用的过程中发现，CTC 双路传输需要根据实际工程情况进行设置。双路传输本质上是应用层在双通道上均建立逻辑连接，在2 条逻辑连接上冗余传输2 份相同的数据，保证一路通道在不稳定的情况下不会影响到另一路数据的传输，避免信息丢失情况的发生。但受制于工程建设、自然环境等影响，通信系统很难真正做到CTC 系统站与站间的通道A、通道B 分属不同的物理链路，这就要求对CTC 实际物理环网范围进行调整，才能在发生某些特殊的网络故障时，保证同一个集控台管辖车站站间信息的完全透传，具体情况如下。

    3.2 集控模式下的CTC网络环网设置

    集控模式的应用初衷是为了提高效率、方便运输站段在普速铁路集中管理较小车站，而行车指挥作业集中于大站统筹。集控模式下，集控台具备管辖车站行车指挥权，为保证车站间传输信息的准确性和时效性，CTC同一个集控台管辖车站的站间信息，直接通过站间逻辑通道获取，不经过局中心服务器转发。以米易东集控台、西昌西集控台为例，米易东集控台管辖丙谷东、米易东、永朗西，西昌西集控台管辖德昌西、西昌西、月华西，见图6。

    图6 米易东集控台、西昌西集控台管辖范围示意

    CTC 物理网络初始设计米易东、丙谷东在一个环网中，永朗西、德昌西、西昌西、月华西在另一个环网中，其中集控台与所在车站共用一套网络，如图7 所示。当永朗西的所属环网范围与所属集控台不一致时，丙谷东至米易东环网A（简称“环1”）回中心通道中断，永朗西至月华西环网B（简称“环2”）回中心通道中断，米易东集控台会出现收不到永朗西站场信息的问题。因为环1 中断时，米易东集控台不能通过环1 收到永朗西站场信息，此时会接收和处理环2 发送的永朗西站场信息；
    但当环2 也中断时，米易东集控台就会完全失去永朗西的站场信息，此时就相当于米易东与永朗西的站间通道A、B全部中断［8］。

    图7 丙谷东至米易东环网A、永朗西至月华西环网B故障示意

    鉴于此，实际工程实施时，通过调整网络设计，保证CTC 物理环网范围与集控台管辖范围一致，如图8 所示。当出现以上网络故障时，CTC同一个集控台管辖范围内的车站站间信息传输正常，集控台与中心行调台的信息传输正常，不会影响集控台管辖车站行车指挥工作。同时，在既有普速车站进行集控台的模式改造时，需注意网络设置情况，避免工程实施后再进行优化改造。

    图8 调整后的网络设置

    CTC 系统区域集控模式已逐步在既有、新建普速CTC 线路进行实施，在保障行车安全的前提下，显著提高了行车效率。成昆线CTC 区域集控模式的应用也为后续工程的实施积累了宝贵经验。

    CTC 系统本身在设备可靠性、提高运输效率等方面具有明显的优势，经过长期的实践和应用，其功能更加完善、性能更加可靠。目前成昆复线已成熟应用CTC 系统，在应用过程中也根据实际情况进行了相应技术改进，以适应运输需求。普速线路应用CTC 系统是未来行车指挥技术发展的大趋势，同时我们也要看到普速线路与高铁线路行车组织方面的差异，CTC 工程人员须总结实践经验，及时收集用户建议，快速反馈用户需求，以一条线升级为基点，使后续更多普速线路升级CTC系统时采用标准化的实施方案。

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