铁路既有线区域集中控制方案研究

摘  要：目前，针对我国既有线普速铁路普遍存在的诸多问题，本文首先在分析我国铁路既有线运输调度现状的基础上，通过对现有解决方案进行逐一对比，得出基于综合自动化技术实现既有线区段集中控制的方案。其次，简要分析了其功能特点及部署需求，为未来既有线升级改造，提高既有线运输管理水平、安全防控水平、集约化发展等提供了参考。

关键词：铁路既有线;区段中心控制;综合自动化;作业自动执行;作业安全综合防护

中图分类号：U215.8   文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2021）01-0000-00

截至2020年底，中国铁路营业里程已超过十四万公里，其中普速铁路营业里程超过十万公里，普速铁路占比巨大[1]。普速铁路路网密集，站间距较小，沿途小站较多，车站作業人员和维护人员较为分散，往来十分不便，因此其已难以适应铁路发展集约化要求。随着列车速度的不断提升，行车密度的加大，对既有线的调度指挥、接发列车、中间站以及穿越或占用正线调车作业等都提出了新的要求。当前，为进一步提高调度指挥水平，特别是严防错办、漏办，确保列车运行安全和运输秩序良好变得尤为迫切。

1 铁路既有线运输调度现状

通过对某既有线连续三个车站进行调研，车站基本情况如表1所示，列车作业流程现状如图1所示，发现主要存在以下几点问题：

（1）人员分散，不便于管理。铁路线路较长，沿线小站较多。车站作业人员和电务维护人员分布比较分散，不便于人员管理以及物资供应。

（2）站间联络繁琐，作业效率不高。各车站作业人员需要通过电话彼此联系办理闭塞手续，且各车站作业人员均需与列车司机联控，作业效率不高。

（3）车站作业量不大，人员配置低。各站日均接发列车23对次，且调车作业很少，但各站均需全套配备车站作业人员以及电务维护人员，因此人员成本较高。

（4）缺少严防错办、漏办机制，存在行车安全风险。当前各车站作业人员均根据列车调度指挥系统（TDCS）行车日志获取行车任务，根据TDCS运行图获取列车运行状态，手动在信号设备上办理闭塞以及进路，且三个站所在的线路为单线铁路，容易发生错办、漏办事件，存在一定行车安全风险。

2解决方案分析

目前国内外针对区域集中控制主要采用区域计算机联锁技术、分散自律调度集中技术（Centralized Traffic Control，简称CTC）以及综合自动化技术（Synthetic Automation of Marshalling Yard，简称SAM）[2]。

2.1区域计算机联锁技术

选取其中一个车场作为中心控制车站，车务人员在中心控制车站对该区域内的所有信号设备进行集中控制，由此构成的联锁方式称为区域联锁[3]。采用区域联锁可以减少或取消受控站的运转人员。区域联锁管辖范围比原有单个车站的联锁范围更广，车站值班员的劳动强度要比原有强度更大且无行车安全防护功能，日常作业过程中出错的可能性更高。

按照区域计算机联锁方案进行改造，需在受控站设置远端操控，车站值班员集中在中心站既有运转室办公;本地操控终端需热备，以便故障或其他情况时迅速转为现地操作各站采用现地操作机热备的远端操控方案，远端机房分别设置各站操控终端主机设备。改造范围、实施难度以及成本相对较低。

2.2分散自律调度集中技术

车站根据控制中心下达的列车运行调整计划，各个车站的设备独立地控制各自的列车和调车作业。以CTC技术为代表的集中控制技术在列车作业安全防护功能上取得了较大发展，且广泛应用于高铁线路和客运专线，但是在现有技术作业的客货运车站，仍缺乏使用经验。车站行车人员仅可通过远程复示受控站站机进行操作，各站没有做好辖区整合联动协同，值班员操作手续繁复易出错。

按照分散自律调度集中方案进行改造，需要将中心相关服务器及调度台升级为CTC系统，3个车站全部新设CTC车站子系统，中心机房新设关键服务器。车站控制模式为：分散自律模式下的车站控制模式，车站手动按进路序列触发进路。设置1个中心站，其余为非中心站，中心站设立非中心站CTC系统的远程车务终端控制台，实现中心站控制非中心站的CTC功能 [4]。

2.3综合自动化技术

以SAM技术为代表的集中控制技术兼具列车作业、调车作业等复杂作业的统一调度指挥。该系统除了与计算机联锁进行整合外，能够无缝整合车站管理信息系统、防溜器控制系统、机车STP系统及调车作业安全防护等功能，将区域内的接发车作业、调车作业、车站技术作业等全部作业环节纳入到系统控制范围内，极大限度地发挥区域运输的综合效率，车站行车人员可通过一个显示台面对多个中间站进行集中自动操控及作业安全卡控，原场区实现无人值守[5-6]。

按照综合自动化技术方案进行改造，需要在中心设置集中控制系统，包含数据库服务器、系统接口服务器、集中控制服务器、集中操作终端、作业过程监控终端、车务维护终端等，采用双机热备、双通道网络确保系统可靠、安全运行。改造范围、工程实施难度及费用相对适中。

2.4方案对比

方案对比，如表2所示。

（1）设一个集控站，在一定区域内将周边小站纳入集控站管理，从而减少作业人员配置。

（2）从故障及施工影响方面进行比较。区域联锁设备故障或升级改造时会影响各从属站，而CTC与SAM只对单一站场产生影响，对中心站及其他站不产生影响。

（3）从作业安全防护、作业自动控制等方面进行比较。区域计算机联锁缺少此类功能，CTC与SAM均包含此类功能。CTC主要应用于客运专线，在存在技术作业的客货运车站应用较SAM少。

通过对比发现，功能上综合自动化技术完全能够涵盖CTC的全部功能，并且造价相对较低，区域计算机联锁的方案造价虽然较低但是功能、故障影响范围等方面有所欠缺，因此针对既有线普速铁路区域集中控制最优方案为使用SAM实现既有线区域集中控制。

3 综合自动化技术方案

3.1功能特点

基于SAM技术的铁路既有线区域集中控制系统与各受控站的计算机联锁、TDCS、防溜器控制、车站管理信息等系统进行接口，建立综合信息共享平台，实现对上述系统的集中统一管理与控制，功能特点体现在以下三个方面：

3.1.1作业计划、调度命令的自动接收与管理

（1）自动接收路局下达的列车作业计划，根据控制区域内各站之间关系，生成系统专用的从控制区域外车站至控制区域内作业目标站的计划，同时整合控制区域内所有通过站的通过计划。

（2）自动接收调车作业计划。

（3）调度命令管理：自动接收调度命令，提供调度命令签收、查询、打印、中转、提示等功能。

（4）根据接收到的各类作业计划结合运行图、调度命令、作業区域标记、现场设备状态自动调整列车及调车的作业计划。

3.1.2作业过程自动控制

（1）作业计划分解、进路优选与预览：系统应根据各类作业计划自动生成路径信息，并考虑列车走行距离最短、平行作业、避免冲突等因素，对计划分解生成的作业指令集进行自动或人工选优处理，分解转换成相应进路指令序列，并呈现在进路预览选择界面。

（2）作业安全综合防护功能：系统具备对多种车务行车风险的安全卡控功能。

1）计划信息一致性卡控与报警;

2）作业顺序卡控与报警;

3）分路不良区段卡控与报警;

4）施工封锁区域卡控与报警;

5）运行图数据的卡控与报警;

6）通过列车的进路连通性卡控与报警;

7）客车接车股道卡控与报警;

8）电力牵引机车进路卡控与报警;

9）超限列车卡控与报警;

10）股道有效长度卡控与报警;

11）列车进路未及时办理报警：

12）技检作业进度卡控与报警。

（3）进路自动控制：系统应具备自动、人工两种控制模式。在自动控制模式下，系统根据指令集，卡控进路条件，择机自动办理进路，监控进路的执行过程，人工干预优先。在人工控制模式下，值班员需按传统的作业方式办理进路，同时具备进路条件提示与报警功能。

（4）作业实绩自动反馈：系统应监督作业计划执行进度，采集并发送报点信息，形成车站作业的闭环管理。系统具有站内车辆跟踪功能，能提供准确的报点信息。

3.1.3站场信息综合表示

（1）站场设备表示信息显示：显示站场的线路形状、设备等，包括工程范围内的整个线路全景。以彩色光带和图形符号实时显示站场设备的状态，包括区段、信号机、道岔等设备的实时状态，例如道岔开向、区段占用/锁闭/空闲、信号机开放或关闭。采用不同的颜色表示由于施工或故障被暂停使用的设备、线路资源。采用不同的颜色表示由于接触网施工等原因，造成接触网不供电的线路。采用不同的颜色标识人工标记的区段分路不良状态。

（2）邻站设备表示信息显示：以彩色光带和图形符号实时显示邻站区段、信号机等设备的状态。

（3）作业计划与执行进度表示：详细展示站内的到发计划、调车作业计划等计划内容与作业进度。

（4）外勤作业进度显示：显示接发列车技术作业（车号、货检、列检、列尾）的执行进程，包括进度显示、倒计时、超时报警等。

（5）重要作业信息语音提示：对于作业过程中报点、告警等信息，系统通过语音提示作业人员予以注意。

3.2部署需求

以车站3为集控站，另外站型较小的车站1、车站2为受控站。将3个车站纳入集控站管理。基于SAM技术的铁路既有线区域集中控制系统实施后，3个车站作业人员均可移至集控站调度大厅进行集中作业，单班只需要1～2人，即可对3个站的设备进行操作，并实现自动排路、综合安全防护。同时在集控站新设集中控制机房。

系统由数据库服务器、系统接口服务器、集中控制服务器、集中操作终端、作业过程监控终端、车务维护终端等构成，采用双机热备、双通道网络确保系统可靠、安全运行。系统组成如图2所示。

4 结语

我国铁路目前存在大量非繁忙既有线普速铁路。通过对现有解决方案进行对比分析，总结出最优解决方案，通过SAM技术进行既有线区域集中控制改造，将沿途车站集中到区段中心进行操控，实现作业过程的综合管理、作业安全综合防护，有效的防止了作业错办漏办，同时降低劳动强度、提高工作效率、减少作业人员，真正达到减员增效保安全的实施效果。

参考文献

[1]刘俊.普速铁路调度集中控制系统运用优化对策探讨[J].铁道运输与经济，2019，41（8）：1-5.

[2]管洋.技术作业站及其周边车站信号集中控制的研究[D].北京：北京交通大学，2012.

[3]仵光辉.区域计算机联锁系统可靠性分析及评价[D].兰州：兰州交通大学，2020.

[4]王强，费振豪.调度集中系统在普速铁路运用方案探讨[J].中国铁路，2020（8）：46-49.

[5]徐永梅，余淮，王晶.编组站综合自动化系统大数据平台构建及应用探究[J].铁道运输与经济，2020，42（12）：49-53.

[6]李瑞辰.基于编组站综合自动化技术的机列衔接协调优化研究[D].北京：中国铁道科学研究院，2019.

收稿日期：2020-12-09

作者简介：刘慧蓉（1974—），女，内蒙古乌兰察布人，本科，工程师，研究方向：铁路既有线区域集中控制。

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