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摘要:中國高鐵調(diào)度集中系統(tǒng) ( 簡稱高鐵 CTC 系統(tǒng)) 集成技術(shù)，已從起步階段、小規(guī)模系統(tǒng) 發(fā)展到大規(guī)模系統(tǒng)集成，并向信息化、集成化、標(biāo)準(zhǔn)化方向邁進(jìn)。文章重點(diǎn)介紹當(dāng)前集成技術(shù)的總體發(fā)展、總體結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的部分功能及作業(yè)流程。
截止2015年，中國高速鐵路通車?yán)锍虒⑦_(dá)1.8萬公里。包括時(shí)速200--250公里的高速鐵路1.13萬公里，時(shí)速300--350公里的高速鐵路0.67萬公里，基本覆蓋中國50萬以上人口的城市。開行動車組 1300 對以上，這是世界上的高速鐵路網(wǎng)，也是效率高的鐵路網(wǎng)。作為保障高速鐵路運(yùn)營安全、可靠、高效的核心，高鐵調(diào)度集中系統(tǒng) ( CTC 系統(tǒng)) 集成技術(shù),經(jīng)歷了起步階段、線路別小規(guī)模系統(tǒng)集成、路網(wǎng)性大規(guī)模系統(tǒng)集成等幾個(gè)階段，并向信息化、集成化、標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。
截止2015年，中國高速鐵路通車?yán)锍虒⑦_(dá)1.8萬公里。包括時(shí)速200--250公里的高速鐵路1.13萬公里，時(shí)速300--350公里的高速鐵路0.67萬公里，基本覆蓋中國50萬以上人口的城市。開行動車組 1300 對以上，這是世界上的高速鐵路網(wǎng)，也是效率高的鐵路網(wǎng)。作為保障高速鐵路運(yùn)營安全、可靠、高效的核心，高鐵調(diào)度集中系統(tǒng) ( CTC 系統(tǒng)) 集成技術(shù),經(jīng)歷了起步階段、線路別小規(guī)模系統(tǒng)集成、路網(wǎng)性大規(guī)模系統(tǒng)集成等幾個(gè)階段，并向信息化、集成化、標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。
一、CTC系統(tǒng)的基本概念
CTC（Centralized Traffic Control)調(diào)度集中，也稱列車集中控制，是控制中心(調(diào)度員）對某一調(diào)度區(qū)段的信號設(shè)備進(jìn)行集中控制，對列車運(yùn)行進(jìn)行直接指揮、管理的技術(shù)設(shè)備。
分散自律CTC技術(shù)：分散式相對于調(diào)度中心集中控制而言，將過去由調(diào)度中心集中控制所有車站的列車作業(yè)的方式改變?yōu)橛筛鱾€(gè)車站獨(dú)立控制各自的列車和調(diào)車作業(yè)。
基本原則：列車作業(yè)優(yōu)先于調(diào)車作業(yè)，調(diào)車作業(yè)不得干擾列車作業(yè)，發(fā)生沖突由系統(tǒng)判決，給出建議后執(zhí)行。
二、CTC系統(tǒng)的發(fā)展
2003年，鐵道部提出了鐵路跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略思想，調(diào)度集中作為鐵路信息化建設(shè)的重要組成部分，必須得到較快的發(fā)展。因此，CTC系統(tǒng)得到了發(fā)展。
秦沈線是我國第一條高速鐵路 ( 時(shí)速 200 km以上) ， 采用 CTC 系統(tǒng)， 開通于 2003 年， 并于2010 年改造為分散自律 CTC 系統(tǒng)。
1. 起步階段 (2002 ～ 2004 年)
秦沈線是我國第一條高速鐵路 ( 時(shí)速 200 km以上) ， 采用 CTC 系統(tǒng)， 開通于 2003 年， 并于2010 年改造為分散自律 CTC 系統(tǒng); 系統(tǒng)初步具備了列車及調(diào)車進(jìn)路控制、行車信息顯示、列車運(yùn)行自動跟蹤、列車運(yùn)行圖管理、運(yùn)營統(tǒng)計(jì)報(bào)表、重疊 信息顯示等行車指揮功能; 通過應(yīng)答器及軟件實(shí)現(xiàn) 車次號確認(rèn)及自動追蹤功能; 具備設(shè)備集中報(bào)警及與其他系統(tǒng)交換信息功能。
特點(diǎn): 實(shí)現(xiàn)了列車 / 調(diào)車進(jìn)路自動辦理、 車次號確認(rèn)、車站 CTC 分機(jī)與聯(lián)鎖本地控制臺合 二為一。
2.線路別小規(guī)模系統(tǒng)集成階段 (2005 ～ 2011)
2004 年我國發(fā)布 《分散自律 CTC 技術(shù)條件》，普速鐵路采用了具備分散自律功能的 CTC 系統(tǒng)。隨著 CTCS-2 和 CTCS-3 級列控系統(tǒng)的成熟，高鐵CTC 系統(tǒng)在普速 CTC 基礎(chǔ)上不斷完善，通過與高鐵列控中心 ( TCC) 、無線閉塞中心 ( RBC) 、臨時(shí)限速服務(wù)器 ( TSRS) 等結(jié)合,并開發(fā)其他配套功 能，滿足了 350 km /h 高鐵調(diào)度指揮需要。
系統(tǒng)特點(diǎn): 實(shí)現(xiàn)分散自律，實(shí)現(xiàn)與列控結(jié)合，系統(tǒng)規(guī)模和處理能力有限。
3 路網(wǎng)性大規(guī)模系統(tǒng)集成階段 (2012 ～ 2014)
為適應(yīng)高鐵運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，原鐵道部于2007 年啟動了北京、上海、武漢、廣州及原鐵道部 “四所一中心”調(diào)度指揮中心工程，開啟了路網(wǎng)性高鐵 CTC 系統(tǒng)研究和建設(shè)進(jìn)程。
系統(tǒng)特點(diǎn): 系統(tǒng)規(guī)模龐大，系統(tǒng)組網(wǎng) ( 萬兆核心局域網(wǎng)) 和配置標(biāo)準(zhǔn)大幅提升，采用統(tǒng)一應(yīng)用軟件，采用符合信息安全等級保護(hù)四級要求的信息安全技術(shù)。
三、CTC的結(jié)構(gòu)
1、高鐵 CTC 系統(tǒng)為三層架構(gòu): 第一層為鐵路總公司調(diào)度中心; 第二層為鐵路局高鐵 CTC 系統(tǒng);第三層為車站 CTC 子系統(tǒng)。三層之間目前均采用N × 2 Mb /s 數(shù)字通道連接。
CTC的總體結(jié)構(gòu)示意圖：
2、分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)由調(diào)度中心子系統(tǒng)、車站子系統(tǒng)和傳輸網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)三部分組成。 其結(jié)構(gòu)簡圖如下：
2、分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)由調(diào)度中心子系統(tǒng)、車站子系統(tǒng)和傳輸網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)三部分組成。 其結(jié)構(gòu)簡圖如下：
1）調(diào)度中心子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、通信前置服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、電源設(shè)備，防雷設(shè)備、網(wǎng)管工作站、系統(tǒng)維護(hù)工作站、調(diào)度員工作站、控制工作站、綜合維修工作站等。
2）傳輸網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、傳輸通道構(gòu)成雙環(huán)自愈網(wǎng)絡(luò)。
3）車站子系統(tǒng)主要設(shè)備包括車站自律機(jī)、車務(wù)終端、綜合維修終端、電務(wù)維護(hù)終端、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、電源設(shè)備、防雷設(shè)備、連鎖系統(tǒng)接口設(shè)備和無線系統(tǒng)接口設(shè)備。
四、CTC的子系統(tǒng)及功能
1、調(diào)度中心子系統(tǒng)
調(diào)度中心系統(tǒng)包括調(diào)度中心應(yīng)用系統(tǒng)、總機(jī)房設(shè)備、維修子系統(tǒng)。
(1)調(diào)度中心應(yīng)用系統(tǒng)主要提供調(diào)度所各相關(guān)工種的操作界面和培訓(xùn)功能。主要設(shè)備包括：列車調(diào)度員工作站、助理調(diào)度員（兼控制工作站）、調(diào)度命令管理工作站、和必要的打印機(jī)和繪圖儀等。
各設(shè)備的功能： 列車調(diào)度員工作站：
◆ 實(shí)時(shí)監(jiān)控管轄范圍內(nèi)列車運(yùn)行狀態(tài)。
◆ 制定、調(diào)整和下達(dá)列車階段計(jì)劃，查閱實(shí)跡運(yùn)行圖。
◆ 與相鄰區(qū)段列車調(diào)度員信息交換。 助理調(diào)度員：
◆ 與相鄰區(qū)段列車調(diào)度員信息交換。 助理調(diào)度員：
◆ 無人車站的零星調(diào)車作業(yè)計(jì)劃的編制
◆ 調(diào)整以及調(diào)車工作的領(lǐng)導(dǎo)工作
◆ 調(diào)整以及調(diào)車工作的領(lǐng)導(dǎo)工作
◆ 根據(jù)列車調(diào)度員安排的運(yùn)行調(diào)整計(jì)劃和調(diào)度員的口頭指令進(jìn)行車站的列車進(jìn)路自動排路的監(jiān)督和必要的人工干預(yù)
◆ 提供車站的按鈕操作界面，可直接遙控車站的進(jìn)路和其他信號設(shè)備。
調(diào)度命令管理工作站：
◆ 一般施工調(diào)度命令的下達(dá)。
◆ 臨時(shí)限速命令的下達(dá)
◆ 無線調(diào)度命令的下達(dá)
◆ 調(diào)度命令的查詢。
(2)總機(jī)房設(shè)備
調(diào)度命令管理工作站：
◆ 一般施工調(diào)度命令的下達(dá)。
◆ 臨時(shí)限速命令的下達(dá)
◆ 無線調(diào)度命令的下達(dá)
◆ 調(diào)度命令的查詢。
(2)總機(jī)房設(shè)備
總機(jī)房設(shè)備包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、通信前置服務(wù)器、接口通訊機(jī)和電源設(shè)備。
數(shù)據(jù)庫服務(wù)器用于存儲關(guān)鍵性數(shù)據(jù)，如運(yùn)行圖計(jì)劃、列車到發(fā)點(diǎn)、表示信息等。
應(yīng)用服務(wù)器主要用于系統(tǒng)基本圖、日班計(jì)劃、階段計(jì)劃、實(shí)績運(yùn)行圖、調(diào)車作業(yè)計(jì)劃及其他各項(xiàng)數(shù)據(jù)的存儲；處理CTC內(nèi)部數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)流程；包括列車階段計(jì)劃的維護(hù)及沖突檢測和調(diào)整、調(diào)車作業(yè)計(jì)劃及調(diào)車作業(yè)鉤進(jìn)路的生成等，是CTC系統(tǒng)的核心處理設(shè)備。
通信前置服務(wù)器主要用于完成調(diào)度中心系統(tǒng)與車站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和通信隔離。
接口通訊機(jī)主要用于同TMIS, TDCS或其他系統(tǒng)間信息交換。
電源設(shè)備采用集中供電方式，由防雷屏、轉(zhuǎn)換屏、、穩(wěn)壓屏、20kV·A UPS電源等組成。
(3)調(diào)度集中維修子系統(tǒng)
調(diào)度集中維修子系即系統(tǒng)維護(hù)工作站（兼網(wǎng)管工作站），主要用于對CTC系統(tǒng)的調(diào)度中心及車站的計(jì)算機(jī)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。對故障設(shè)備進(jìn)行報(bào)警、記錄和回放等。
2、車站子系統(tǒng)
車站子系統(tǒng)是分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)的重要組成部分，它是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基本功能節(jié)點(diǎn)。調(diào)度中心將行車計(jì)劃下達(dá)至車站，車站子系統(tǒng)根據(jù)列車運(yùn)行調(diào)整計(jì)劃完成進(jìn)路選排、沖突檢測、控制輸出等核心功能。同時(shí)車站子系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)調(diào)車作業(yè)計(jì)劃單編制及調(diào)車作業(yè)進(jìn)路控制功能。
車站子系統(tǒng)設(shè)備連接圖如下：
車站CTC子系統(tǒng)主要包括自律機(jī)、采集板和輸出板、車站值班員工作站、電務(wù)維護(hù)終端、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、電源防雷設(shè)備等。
車站CTC子系統(tǒng)主要包括自律機(jī)、采集板和輸出板、車站值班員工作站、電務(wù)維護(hù)終端、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、電源防雷設(shè)備等。
（1）車站自律機(jī)（Lirc）
自律機(jī)是CTC系統(tǒng)的車站核心設(shè)備，其硬件選用專用的工業(yè)級計(jì)算機(jī)設(shè)備，在可靠性、數(shù)據(jù)處理能力等方面有嚴(yán)格要求。
（2）自律機(jī)的功能主要包括:
1)接收存儲調(diào)度中心的列車運(yùn)行計(jì)劃，并可以自動按計(jì)劃進(jìn)行進(jìn)路排列，驅(qū)動聯(lián)--P 34接收存儲調(diào)度中心的列車運(yùn)行計(jì)劃，并可以自動按計(jì)劃進(jìn)行進(jìn)路排列，驅(qū)動聯(lián)鎖系統(tǒng)執(zhí)行。
2)接收調(diào)度中心和本地值班員（信號員）的直接控制操作指令（按鈕命令），經(jīng)與列車計(jì)劃以及聯(lián)鎖關(guān)系檢查后,確認(rèn)無沖突后驅(qū)動聯(lián)鎖系統(tǒng)執(zhí)行。
3)對信號設(shè)備的表示信息進(jìn)行分析，確認(rèn)進(jìn)路的完整性和信號的正確性，并能對不正常情況進(jìn)行處理。 4)對車次號進(jìn)行安全級管理。 5)接收鄰站的實(shí)際和計(jì)劃運(yùn)行圖。
6)接收調(diào)度中心和本站值班員的進(jìn)路人工干預(yù),并調(diào)整內(nèi)部處理流程。
3、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)
網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)是由網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備和傳輸通道構(gòu)成雙環(huán)自愈網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)采用迂回、環(huán)狀、冗余等方式提高其可靠性。CTC網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)分為廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)。
（1）局域網(wǎng)連接方式圖
（2）廣域網(wǎng)連接方式圖
（2）廣域網(wǎng)連接方式圖
五、CTC的作業(yè)流程
(1)CTC作業(yè)簡易流程圖
（2）具體實(shí)現(xiàn)步驟：
1)在列調(diào)工作站編制、下達(dá)列車運(yùn)行調(diào)整計(jì)劃，計(jì)劃下達(dá)到各站。 2)車站收到計(jì)劃后，自動將列車運(yùn)行調(diào)整計(jì)劃轉(zhuǎn)換為列車進(jìn)路指令序列。 3)CTC排列進(jìn)路的規(guī)定時(shí)機(jī)一到，并進(jìn)行《站細(xì)》條件檢查通過后，向聯(lián)鎖系統(tǒng)下達(dá)進(jìn)路控制命令。
4)在進(jìn)路排列完成后，自動以文字方式向司機(jī)提供前方站的接車進(jìn)路預(yù)告信息。
5)來自聯(lián)鎖的行車表示信息以及自身采集的表示信息發(fā)送至調(diào)度中心。 6)車站自律機(jī)按照報(bào)點(diǎn)規(guī)則自動采集列車的到、發(fā)點(diǎn)或通過點(diǎn)，并將報(bào)點(diǎn)信息發(fā)送至調(diào)度中心，調(diào)度中心依此來自動描繪實(shí)跡圖；車站自律機(jī)將報(bào)點(diǎn)信息傳送至車務(wù)終端，車務(wù)終端根據(jù)該信息自動填寫運(yùn)通二、三報(bào)表。
（3）CTC系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)邏輯圖：
六、高速客專下CTC系統(tǒng)功能
1、高鐵CTC自動排路邏輯：
針對高速動車組，接車進(jìn)路排列邏輯采用空間或時(shí)間條件滿足其一即觸發(fā)：
1）空間上采用15個(gè)閉塞分區(qū)間距
2）時(shí)間上采用提前計(jì)劃9分鐘
1）空間上采用15個(gè)閉塞分區(qū)間距
2）時(shí)間上采用提前計(jì)劃9分鐘
時(shí)間和空間滿足任一條件即可觸發(fā)進(jìn)路。
在發(fā)車進(jìn)路排列邏輯上，在既有邏輯上增加：若出站信號機(jī)處于點(diǎn)燈狀態(tài)，則需要檢查站間閉塞條件。
2、出站信號引導(dǎo)功能：
•高速客專下聯(lián)鎖增加了出站信號機(jī)引導(dǎo)的功能，點(diǎn)燈情況下引導(dǎo)出站亦需檢查站間閉塞條件
•CTC下出站信號機(jī)引導(dǎo)開放需人工操作，操作方式和進(jìn)站引導(dǎo)類似，
3、其他功能例如：
•列車信號機(jī)點(diǎn)燈、滅燈狀態(tài)和控制 •區(qū)間低頻值表示
•C3列車移動授權(quán)站場表示
•C3列車運(yùn)行狀態(tài)顯示
•列控臨時(shí)限速
•C3列車運(yùn)行狀態(tài)顯示
•列控臨時(shí)限速
七、中國高鐵調(diào)度集中系統(tǒng)集成技術(shù)展望
高鐵 CTC 系統(tǒng)已在 5 個(gè)鐵路局調(diào)度所及總公司調(diào)度中心運(yùn)營，并已在其他 10 余個(gè)高鐵及城際鐵路調(diào)度中心推廣應(yīng)用。此系統(tǒng)是國內(nèi)一次建成標(biāo)準(zhǔn)最高、可擴(kuò)展性最強(qiáng)、信息保護(hù)安全等級最高、 具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的運(yùn)輸調(diào)度指揮系統(tǒng)，表現(xiàn) 出極強(qiáng)的技術(shù)輻射能力。實(shí)現(xiàn)了從技術(shù)方案到設(shè)計(jì) 方案到建設(shè)成果、運(yùn)營成果的轉(zhuǎn)化，其應(yīng)用全面提 升了高鐵運(yùn)輸安全保障能力，創(chuàng)新了電務(wù)運(yùn)營維護(hù) 管理水平。各調(diào)度所自 2012 年底陸續(xù)開通以來， 驗(yàn)證了系統(tǒng)的功能需求和系統(tǒng)需求，滿足我國高速 鐵路運(yùn)輸要求，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，設(shè)備工作安全可 靠，系統(tǒng)設(shè)計(jì)先進(jìn)合理，功能完善，運(yùn)輸指揮靈活 高效，各種工作站及終端界面友好，運(yùn)輸調(diào)度指揮 的安全性、穩(wěn)定性、高效性得到了有效保證，經(jīng)濟(jì) 效益和社會效益顯著。
隨著全國高鐵路網(wǎng)的建成和發(fā)展，結(jié)合信號列 控系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)步，兼顧通信、信息等技術(shù)發(fā)展， 中國高鐵 CTC 系統(tǒng)也必將向更安全、更實(shí)時(shí)、自動化、免維護(hù)、標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。
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