繁忙铁路干线区段TDCS升级方案

苗义烽 王 涛 赵随海 严 频

*中国铁道科学研究院通信信号研究所 助理研究员，100081北京

＊＊北京铁路局电务处 助理工程师，100860 北京

近年来，新一代分散自律CTC系统不断在全路各条新线和既有线推广应用。在新建线路实施CTC，系统调试试验时间充裕，且不存在干扰行车的问题，CTC的开通实施工作相对较易;但在已开通TDCS的繁忙铁路干线区段，由于车流密度大、沿线各站客货作业繁忙、调度区段管辖里程长等原因，行车指挥工作对TDCS系统的依赖度非常高，由TDCS系统升级到CTC系统，必须要保障运输生产秩序不受影响，做到平稳、无缝的过渡。现以北京局管内京九线为例，探讨TDCS升级为CTC系统的解决方案。

京九线地处京广、京沪线中间的位置，是贯通我国南北的主要铁路运输通道之一，在北京局管内，图定货物列车70余对、旅客列车40余对，而实际开行列车远大于图定列车对数，并且速差大(最高160 km/h，最低70 km/h)、区间运行时间长 (最大区间货车31 min、客车26 min)，同时受南仓枢纽、丰西枢纽和机车交路复杂等情况的影响，运行状况较为复杂。系统升级解决方案按照前述目标，针对培训与软件改进、仿真、硬件平台升级、软件平台升级、现场试验调试等阶段，给出了详细的流程及每个阶段的目标和实施步骤。

1 解决方案总体流程

按时间顺序，解决方案分为培训与软件改进阶段、仿真试验阶段、硬件平台升级阶段、软件平台升级阶段、现场试验调试阶段等若干阶段。其中，培训与软件改进、仿真试验两阶段与硬件平台升级阶段工作并行进行。总体流程如图1所示。

2 各阶段的目标与实现

2.1 培训与软件改进阶段

对需求的全面、准确把握是任何软件系统成功的基石，虽然分散自律调度集中系统 (CTC)有部颁标准的技术条件可供执行，但不同路局、不同调度区段在具体实施CTC系统时都会提出适应本局、本线调度指挥特点的个性化需求，对这部分需求的掌握，将成为CTC系统能否顺利实施的关键，本阶段的重要目标就是要在整个项目初始阶段尽可能全面地、准确地捕捉到这些来自运输组织部门、设备维管部门的需求。

图1 解决方案总体流程图

需求来自用户，但用户能否准确、清晰地提出需求要建立在对系统是否熟知的基础上，所以要让用户提出需求首先要让用户了解系统，在用户对系统的架构、功能熟悉之后，经过反复的沟通、改进、再沟通、再改进，最终使系统满足本局、本调度区段行车指挥的需求，达到实用化的目标。

本阶段按搭建仿真系统平台、用户培训、需求讨论与软件改进3个子阶段顺序进行。

1.搭建仿真系统。仿真系统的搭建是必不可少的，它是供各部门培训、需求讨论与软件改进以及后续的仿真试验使用。京九CTC系统仿真系统由中心子系统和车站子系统组成。中心子系统主要包含数据库、应用、通信前置三合一服务器、仿真服务器、行调台、助调台、综合维修调度台、工作站及网络设备;车站子系统主要包含车务终端、信号员终端、车站自律机、安全接口、车站联锁系统仿真机及网络设备;所有设备、接口均按单套配置。此系统设置4～5个仿真车站的软件系统，其中2站设有硬件配置，剩余车站软件运行于仿真服务器中设置的虚拟机中，各站实体机及虚拟机均可按照培训或实验要求运行京九线各相关实验车站的软件及数据，并可按照实验要求转换控制方式 (分散自律模式下)，如:车站调车方式、中心控制方式、车站控制方式。车站联锁系统仿真机可提供控制模式转换 (分散自律、非常站控)、进路排列与取消等车站联锁仿真功能。

2.用户培训。仿真系统搭建完成后，具备模拟京九线CTC系统中心和车站的各项功能和操作的条件。用户培训工作针对运输组织部门 (调度所、运输处、车务段、车站行车岗位)、设备维管部门 (电务处、电务段)分别展开，通过对系统实现理论培训及各工种岗位操作培训并结合仿真系统操作，使各相关岗位工作人员、管理人员可以对京九线CTC系统开通后的操作方式和运营方式，以及系统原理有一个全面的认识与理解。

操作人员可在仿真实验平台上进行操作培训，通过仿真实验平台培训，可以让操作人员敢于动手，加深了他们对系统操作的认识与理解，提高了TDCS系统切换为CTC时操作人员的使用和熟练程度，减少了TDCS系统升级为CTC系统切换时由于操作失误对行车的影响。

3.需求讨论、软件改进。通过培训，在对系统有了认知的基础上，用户使用人员和管理人员从自身工作角度出发，结合TDCS系统无缝升级为CTC系统的要求、本局和本线的运输组织特点以及目前现有的工作和管理模式，对CTC系统提出需求及修改意见，各部门汇总后的意见交由运输组织部门、设备维管部门组成的专家组进行讨论，经讨论确定对CTC系统可行的修改意见，由集成商按照专家组意见对系统加以改进。改进后的系统在仿真系统中做相应的更新，再由专家组进行测试审核并提出进一步的需求及修改意见。如此反复，经过若干轮的沟通、改进，最终使系统满足本局、本调度区段行车指挥的需求，达到实用化的程度。

2.2 仿真试验阶段

1.静态仿真试验。由设备接管单位派出专业工程师使用CTC终端，按照验收车站联锁的方式，对各站CTC软件数据进行仿真实验。制定详细的试验记录表，试验完成留有记录，发现问题及时由系统集成商修改，修改后重新进行试验，直至问题全部解决。

静态试验的主要内容包括:使用CTC终端(车务终端或信号员终端、助理调度员台)排列每条列、调车进路，进行单操、单封、单锁道岔操作，办理特殊情况下的作业操作 (如:办理引导进路，引导总锁闭等操作)，试验CTC系统发送指令的正确性以及与联锁系统动作的操表一致性。

通过对京九线北京局管内全线各站进行的静态仿真试验，确保TDCS切换为CTC时车站分机软件数据的正确无误。

2.动态仿真试验。一般由运输组织部门派出专业工程师与系统集成商共同完成。动态试验的主要内容及目的:在仿真平台一次模拟四五个相邻车站，按京九本线日班计划图，由仿真服务器产生模拟列车群在区段内运行的信息，验证CTC系统各站自律机按照站细等规则自动办理分散自律车站的列车进路、列车进路人工干预、调车进路人工和自动办理，以及分散自律模式下的特殊情况下作业办理 (改变区间运行方向等)，验证CTC系统控制下的各车站对各类不同速度等级列车的进路触发时机的正确性、合理性。

通过对北京局京九线车站全面的静态试验和动态仿真实验，可为后续系统的无缝切换工作做好准备。

3.CTC与GSM-R、RBC、TSRS等系统接口模拟联调试验。GSM-R做为CTC的车-地通信配套系统，无线调度命令、接车进路预告、列车停稳等信息都需CTC系统与GSM-R系统接口交互完成，有必要在模拟仿真系统环境下进行CTC与GSM-R的联调试验。与GSM-R系统接口模拟联调试验的主要内容有:验证CTC可接收车次号信息并可用于车次校验;验证CTC可发送调度命令到机车并能接收调度命令回执;验证CTC可在恰当的时机发送接车进路预告并能接收回执;验证CTC可接收列车启动和停稳信息;验证GSM-R接口服务器主、备可自动或手动倒机，且不影响数据传输。

2.3 硬件平台升级阶段

作为京九线电气化改造工程的一部分，北京局京九线的行车指挥系统由TDCS改造升级为CTC系统。北京局京九线CTC(含津霸联络线)所辖车站共30站，其中18站由6502电气集中改造为计算机联锁系统，2站为中继站，剩余车站都为计算机联锁系统，既有计算机联锁车站做软件升级改造，使其具备同CTC系统接口条件。区间采用四显示自动闭塞设备。

北京局京九线实施的FZy-CTC(由铁科院通号所研制的新一代分散自律CTC)系统是以TDCS-y为平台构建的新一代分散自律调度集中系统，包含全部TDCS-y系统功能，即 TDCS-y系统功能是FZy-CTC系统功能的子集。硬件方面，CTC车站子系统和中心子系统都是在TDCS相应子系统硬件平台上做扩充升级，由以上特点决定，可以逐站将TDCS车站子系统硬件升级切换为CTC车站子系统硬件，待全线车站的CTC硬件平台，以及中心的CTC硬件平台都具备后，再将TDCS软件逐区段升级至CTC软件。

此阶段工作在时序上可与培训与软件改进阶段、仿真试验阶段并行进行。

1.车站分机硬件升级。北京局京九线全线改造为计算机联锁站的车站有18个，既有计算机联锁须软件升级车站10个，撤站改造车站2个 (改为中继站，CTC车站子系统只完成区间表示信息采集工作)，伴随着这些车站联锁系统的改造开通，以车站为单位，逐站安装、升级CTC车站分机设备。此步骤实施后，原车站TDCS软件运行在CTC硬件平台上，原有TDCS功能维持不变。

2.调度中心硬件升级。在全线车站硬件设备都升级至CTC分机硬件平台后，在北京局CTC/TDCS中心以调度台为单位，逐台升级调度台硬件设备为CTC调度台设备，由原来的TDCS列调台升级为CTC列调台、CTC助理调度员台、CTC综合维修调度员台。此步硬件升级完成后，CTC列调台仍运行TDCS列调台软件，原有TDCS列调软件功能维持不变。

2.4 软件平台升级阶段

硬件平台升级阶段工作完成后，具备了升级至CTC软件的条件，应选择客车少、运行秩序良好的时机，逐调度台进行软件升级 (含所辖车站分机系统软件)，要求列车调度员将编制好的列车运行计划向车站下达后，改为手工指挥，并保证在不危及行车安全的前提下不得变更列车运行计划，CTC系统软件升级完成后，不启用CTC控制功能，仍按TDCS方式指挥行车，切换完毕后车站的CTC控制模式为“非常站控”模式，完成TDCS功能。

2.5 现场试验调试阶段

1.CTC现场静态试验。软件升级工作完成后，由设备接管单位准备车站CTC试验表，配合调度中心同步逐站进行CTC静态试验，记录试验结果。

现场静态试验主要内容及目的:在车站使用CTC车务终端、在中心使用助理调度员工作站，进行人工排列部分列、调车进路，单操道岔等操作，试验CTC系统发送指令的正确性和反映联锁动作的一致性，还包括仿真试验无法试验的操作项(如改方操作等)。

CTC软件静态数据的完整性、正确性验证应由静态仿真试验阶段保证，此部分试验只做系统接口连通性和数据正确性抽样验证。

2.CTC现场动态试验。各站静态试验都完成后，以调度区段为单位或在调度区段内再细分小段进行CTC现场动态试验。

京九线CTC与新线CTC建设不同，新线CTC的现场动态试验可以充分利用开通前的时间安排试验车在线路上进行，既有线由TDCS升级为CTC，既不能长时间中断TDCS系统，也不具备长时间“天窗”用于安排试验列车进行动态试验。经过路局各部门和集成商共同探讨，在模拟平台进行充分的静态试验和动态试验前提下，确定在既有线进行动态试验只能利用试验区段内实际列车作为试验车进行试验验证。各单位按照计划安排，分别派专业人员到试验车站、调度所进行盯控，在不影响列车运行安全的前提下，逐步完成车站进路、信号、预告等控制功能的动态实验。

动态试验的主要内容及目的:CTC调度台管辖的全部或部分车站转换为分散自律模式，以试验区段内所有在线列车为试验车，CTC系统按照站细等规则自动办理分散自律车站的列车进路、列车进路人工干预、调车进路人工和自动办理，以及分散自律模式下的特殊情况作业办理 (改变区间运行方向等)，验证CTC系统控制下各车站对各类不同速度等级列车进路触发时机的正确性、合理性。

3.CTC与GSM-R系统联调试验。GSM-R系统(区段内地面设备、所有列车车载设备、与CTC接口设备)具备与CTC系统联调试验条件后，CTC系统与GSM-R系统逐调度区段进行系统联调试验，管辖内的全部车站转换为分散自律模式，试验区段内所有在线列车为试验车，验证CTC系统向列车发送的试验调度命令信息、试验区段内在线列车接收到的接车进路预告信息、以及所有通过G网传送的CTC相关车-地通信信息。此阶段以及前述几个现场试验的子阶段，都是在发现问题、分析问题、解决问题、继续试验的过程中，最终要达到各阶段的问题全部解决，系统方可进入试运行状态。

3 结束语

本文站在系统集成商的角度阐述了在繁忙铁路干线区段TDCS系统升级为CTC系统的解决方案。除文中论述方案的各阶段工作之外，CTC系统能否为运输生产发挥它的效益 (提升工作效率、减轻劳动强度、增强安全性等)，在很大程度上还有赖于运输组织部门根据本线运输组织特点、沿线各站作业特点、以及结合CTC系统的特点，制定、完善相应的行车组织管理办法及规章制度。

系统的升级方案合理性、可行性，以及CTC系统既有线在实施后是否能够最大程度发挥它的价值，都需要在铁路局运输组织部门、设备维管部门的支持下与系统集成商进行深入的沟通协作，专业互补，才有可能取得良好的效果。

本文所述方案已在北京局京九线成功实施，应会对已实施TDCS的繁忙干线区段进行CTC升级改造具有工程应用价值。

[1]铁道部科技司.分散自律调度集中系统(CTC)技术条件(暂行修定稿)[Z］.铁道部科技司，2004.

[2]杨浩.铁路运输组织学[M］.北京:中国铁道出版社，2005.

[3]北京铁路局.列车运行图技术资料[Z］.北京铁路局，2009.

[4]Roger S.Pressman.Software Engineering:A Practitioner＇s Approach，Sixth Edition[M］.北京:机械工业出版社，2008.