一种基于虚拟分站方式的CTC系统研究

卡斯柯信号有限公司 上海市铁路智能调度指挥系统工程研究中心 吴广文 秦艳锋 陈 梵

对于一些复杂的多方向枢纽车站，由于各种特殊原因导致调度指挥系统运行图上存在多个场节点，而对应车站只有一套信号设备的情况，该情况导致传统CTC系统不能有效的被应用。为解决信号系统与运输系统车站不对应的问题，本文提出了一种虚拟分站方式的CTC系统方案，可有效的解决信号系统与运输系统不一致的CTC行车指挥方案，提高了调度集中系统多方向车站计划的可靠性和准确性，为铁路行车指挥提供有效的安全保障。

1 研究背景

随着我国铁路行业的不断发展，铁路交通网络日益完善，铁路技术装备的不断更新升级，调度集中系统（CTC）在我国高铁线路、普速线路、地方线路被广泛使用。该系统在很好的满足铁路行车运输指挥需求的同时，对铁路运输的效率提高也发挥了重要的作用。在应用过程中，CTC系统根据大量运用经验在功能上进行了不断的细化和完善，在高铁线路和既有线路中间站得到了良好运用。但面对列车运行密度大、行车错综复杂、列车运行计划繁杂、调车作业计划多变的多方向枢纽车站未能充分发挥调度集中的作用，尤其是在多方向枢纽车站中运输系统为了便于行车指挥，把枢纽多方向车站的关键线路部分拆分小站形式，但对应车站只有一套信号设备，此种情况更突显出CTC系统的不足。当运输系统将指挥权限下放在车站层面的铁路三级行车指挥方式下，完全需要依靠人工作业模式来确保行车安全和畅通，使从事行车指挥的车站值班员、信号员的劳动强度大幅度增加，导致行车指挥人员精神高度紧张，错办事故频发而给行车安全隐患，并严重阻碍运输效率的提升。

此时一种基于虚拟分站方式的CTC系统方案在CTC3.0基础上进行研究，能够有效的解决调度台分站与车站CTC分机系统不一致问题，提高系统对行车指挥的安全卡控，提升运输效率，可以更好的满足铁路高效安全运输指挥的需求。

2 目前行车组织的分站管理

运输指挥系统为了明确列车的运行方向，便于行车组织，将大型枢纽多方向车站的关键线路部分拆分成小站。如图1所示，将枢纽多方向车站A站拆分成A-I站和A-II站，并在调度集中系统运行图上将A-I，A-II分别设置成不同的节点，每个节点代表不同的行车轨迹。在运行图中，不同的分段代表不同方向的行车，如图2所示，第一分段K2车次表示从F站方向的行车，第二分段K4车次表示H站方向的行车；K6和K8车次表示通过A站站内（同时经过A-I和A-II站）走行到达C站；而K10车次表示经过A-II车站绕行线到达C站，减少对A-I站内的行车干扰，提高A-I站的行车效率。

图1 站间连接关系示意图

图2 调度集中系统列车运行图

在铁路系统的发展过程中，由于各种特殊原因，在信号系统中A-I和A-II站采用了一套微机联锁系统，一套调度集中系统。该情况导致传统CTC系统功能无法满足车站行车要求，车站行车指挥处于非常站控状态或调度集中系统中的人工按钮排路模式。

3 分站管理后现行调度指挥系统存在的问题

3.1 调度分站车站子系统不能自动排路和自动报点

如图3所示，在原有行车指挥系统中，车站设置的A-I、A-II两套车务终端分别对应运行图上的A-I站、A-II站，用于接收中心阶段计划，A-I车务终端负责A站全站信号设备操作兼A-I行车操作，A-II车务终端负责A-II的行车操作；运行图只给自律机A下达A-I站的计划信息，而不下达A-II站的计划信息，受当时技术限制，A自律机也无法完成多站的计划处理，导致自律机A中没有A-II的计划信息，所以调度分站A-II站的无法进行进路解析、自动排路和报点等功能，此时只能通过值班员人工对A-II站进行报点和手工按钮排路操作。

图3 CTC计划流程图

3.2 车站子系统不能进行多方向进路有效检查和卡控

由于A站在调度中心拆分成A-I站和A-II站，车站对应一套调度集中系统，调度中心分站与车站子系统不是一一对应的关系，自律机系统既没有A-II站的计划信息，也没有A-II站的列车基本图信息，导致车站子系统无法对多方向进路有效的检查和错办卡控，存在一定的安全隐患。

3.3 分站管理后站内、站间计划的不准确

在图1中，车站A和车站E都是多方向车站，A-I站和A-II站两个车站都可以到达E站，A和E站之间就有四条站间联络线都具备列车和调车运行的条件，由于A站站内调车作业繁忙，严重影响站间联络线上列车计划的正常执行，则需要变更走行线列车才可以正常通行。但传统CTC车站子系统不具备行车计划的调整功能，需要车站值班员根据站间联络线的占用情况联系中心调度员调整列车计划，导致调度员需要频繁调整并下发阶段计划，增加了调度员和值班员的工作量，为了解决这个问题，调度中心将站间的行车权下放至A和E车站层面，由A站和E站两个站值班员通过电话沟通确定具体走行线路。这样使自律机的计划和实际行车完全不一致，影响列车运行效率。

4 基于虚拟分站方式的CTC系统方案和功能实现

4.1 基于虚拟分站方式的CTC系统方案

在虚拟分站方式的CTC车站子系统中，针对A-I站和A-II站进行明确的标识区分，车站子系统中的每个软件模块（车务终端、自律机和占线板）都能够根据标识区分和处理对应的车站的计划、操作和流程等信息。

按照CTC3.0车站子系统技术要求，车站增设了信号员占线板终端，负责A-I和A-I站的进路办理和流程操作等；撤销分站A-II值班员终端，设立值班员终端A包含A-I站和A-II站行车指挥系统，如图4所示。调度中心下发阶段计划至车站值班员终端，值班员终端具有对列车计划的详细调整功能。车站值班员依据列车运行基本图、阶段计划和列车作业内容等对列车计划进行调整和作业安排，将调整后的计划同步下发给信号员终端（占线板）和自律机，自律机收到计划后经过处理，把作业流程以及进路序列信息反馈至信号员终端，信号员根据作业流程的完成情况，列车运行时机通过占线板办理列车的进路，自律机收到占线板进路操作指令并通过安全逻辑检查后，将进路办理指令发送给微机联锁执行。

图4 虚拟分站CTC计划和操作流程图

4.2 CTC系统实施虚拟分站的关键功能

（1）车务终端对虚拟分站的计划调整和卡控

中心调度员将A-I站和A-II站的阶段计划同时下达至A站车站值班员终端后，车务终端根据系统内部的区分标识，分别解析对应车站的阶段计划至值班员行车日志界面，值班员在阶段计划的基础上能够对A-I站、A-II站列车根据实际需要修改列车股道、列车属性信息、增删列车，细化形成车站列车计划。车站值班员在调整列车计划过程中，系统依据车站连通性、站细以及列车属性等进行安全检查，避免计划错误，实现了值班员计划层面的安全卡控。

（2）自律机对虚拟分站计划虚拟合并和处理

由于对A-I站和A-II站在自律机系统内部进行明确的标识区分，自律机能够对明确标识的多车站信息合并在一个自律机A中运行和逻辑处理。当自律机收到车站下达的列车计划后，自律机A根据A-I站和A-II站的标识区分对应的解析车站计划，将解析的进路序列分别反馈至占线板和值班员终端。由于自律机中存在各标识站的计划，因此自律机可以自动办理进路，也可以人工办理进路，接收对应车站的操作指令，完成各自车站的自动报点功能；同时自律机依据各自站的阶段计划、站细、运输规章以及人工设置的停电、封锁、超限等标志对办理进路指令进行检查，检查通过后自律机将命令发往微机联锁系统执行，实现了信号员执行层面的安全卡控。

（3）虚拟分站后的错办方向卡控

CTC车站系统实现虚拟分站后，车站子系统将与调度集中系统运行图的车站保持一一对应关系，均有A-I站、A-II站。自律机和车务终端系统在运行时，都能够同时加载了A-I站、A-II站两个站的列车固定径路（基本图）。值班员在调整列车计划时，车务终端系统会根据对应车站中列车固定径路中的方向与值班员调整的对应车站的运行方向行比对校核，二者操作不一致给出弹窗警告提醒；信号员在占线板上执行排路操作并发送给自律机后，自律机根据收到对应车站的列车运行方向与系统中存储的对应车次固定径路方向进行比对校核，二者操作不一致时指令不下发给微机联锁执行，并给出报警提示。此方式有效防范了枢纽多方向车站错排进路方向。

（4）虚拟分站占线板的操作合并

为了适应虚拟分站CTC系统占线板上多站操作功能，经过对CTC3.0占线板模块的二次开发，完成了占线板多站操作功能（如图5所示，A站占线板同时具备A-I站和A-II站的操作功能）。信号员可选择一个车站的车站股道视图或列车进路序列，也可选择多个车站的总股道视图；选择对应的车站，通过占线板上相应车次的“接路”或者“发路”分别办理接发车作业，同时系统弹出进路预览窗口，确认无误后，命令下达至自律机执行。

图5 多站占线板操作界面

总结语：本文提出了一种虚拟分站方式的CTC系统行车指挥方案，可有效的解决信号系统与运输系统不一致的问题，该方案已经在现场使用，并得到了良好的运用。通过此技术方案，在降低了设备运营成本的同时，有效减轻了车站行车组织人员的劳动强度，大大提升了行车指挥的安全性，提高了车站运输效率，使调度集中系统在铁路现代化技术装备中更加自动化和智能化。