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铁路调度集中系统 1 目录 2 铁路调度集中系统 调度集中概述 一 什么是调度集中 调度集中 CentralizedTrafficControl简称CTC 全称调度集中控制 是控制中心对某一调度区段的信号设备进行集中控制 对列车进行直接指挥 管理的技术设备 调度集中的主要功能是集中控制列车进路 直接效果是行车管理的自动化和遥控化 如图1 1 调度集中系统有控制中心 传输网络 被控对象三部分组成 通过遥信和遥控两个功能结合来实现行车指挥 遥信是指车站被控对象的各种表示信息通过网络传送至控制中心 实现列车运行信息传送自动化 遥控指的是调度员在控制中心直接掌握所辖区段的列车运行情况 以确定列车的行动 并利用技术手段通过传输网络直接控制所辖区段的各个车站的接发车进路 实现列车传达指令的遥控化 图1 1调度集中基本结构图 3 铁路调度集中系统 调度集中概述 采用调度集中的优点 1 提高运输效率 改善指挥行车方法 采用电话行车指挥时 调度员大部分时间都用来电话联系和记录列车运行点 负担很重 调度集中系统使得调度员能够及时了解整个区段内列车运行情况和设备状态 节省了大量的收点 记录和电话联系 有更多的时间来思考 调整和优化列车运行调整计划 利用列车运行调整计划自动控制列车的运行 大缩短调度员指挥执行命令时间 提高了运输效率并充分发挥区间通过能力 明显减轻了行车指挥人员的劳动强度 2 减员增效 降低成本 由于控制中心集中遥控办理进路 以及列车运行情况在控制中心自动地表示出来 因而可以把车站行车人员从办理行车有关的业务中解放出来 减少了行车及信号操作人员 随着行车组织方式的改进以及进路控制的智能化和自动化程度提高 车站行车人员势必大量减少 甚至实现车站无人化 3 便于灵活处理重大事件 在控制中心可以迅速 准确地指挥行车 由于列车运行情况能够实时表示 因此当发生事故时能迅速 妥善地处理 从而在整体上增加安全性 当运行图打乱时 能综合判断 迅速准确地恢复正常运行秩序 4 铁路调度集中系统 调度集中概述 二 我国调度集中的发展过程及传统调度集中的不足 1 发展过程 1 58年仿苏联的极频制调度集中 1963年在宝鸡 凤州间应用 机械接点 2 1961年在沈阳 铁岭和1964年在锦州 大虎山间试验采用晶体管器件的选控逐验式频率电码制调度集中DD 1型 1967年在成都 燕岗间安装 1969年正式开通 1970年DD 1改进为DD 2型 单线 电子元件和继电器共用 3 1972在天津 古冶间安装全电子的DD 3型 复线 后改进为DD 4 4 1977年在博克图 免渡河间试用采用PMOS集成电路的D4 4型调度集中 5 1991在宝鸡 凤州间开通微机化调度集中D4 单线 6 1993年大秦D5和1995年柳园 哈密的CTC 4000型 2001年哈尔盖 格尔木的ITC 2000 2003年秦沈的D6都是全微机调度集中 5 铁路调度集中系统 调度集中概述 2 综合我国调度集中发展的历史 调度集中的使用效果较差 控制部分未能真正投入正式使用 导致调度集中在我国发展比较缓慢 传统调度集中的缺点 1 交放权频度过大 我国铁路客货混合运输 大多数车站具有调车作业 由于调车作业和列车作业会在时间和空间上发生冲突 传统的调度集中只负责列车的集中指挥与控制 对调车作业未做任何技术措施 如果车站要进行调车作业 就会出现控制权的上交与下放 调车作业量大的车站就会导致控制权转换频繁 影响生产效率 2 智能化程度不高 传统的调度集中未能将调度员从铅笔 板尺 图纸 电话 老四件 中解放出来 反而车站值班员的工作部分追加给了调度员 加大了调度员的工作强度 另一方面 又摆脱不了对车站值班员的依赖 许多工作仍然由车站值班员来完成 6 铁路调度集中系统 调度集中概述 3 车次号技术问题 车次号是调度集中系统的基础信息 但传统的调度集中系统没有完全解决列车车次号的自动输入 自动校核及自动跟踪的技术问题 造成车次号丢失或错误 影响系统正常使用 4 可靠性水平低 基于当时的技术水平 传统的调度集中系统技术落后 质量不高 故障频频发生 再加之信号基础设备质量不高 使系统的可用度不高 5 无线通信手段不能满足要求 调度集中系统是基于控制中心对列车进行集中控制和调度管理的系统 由调度员直接对列车 司机 进行指挥与管理 因此调度员与司机间必须具备良好通信能力 但以往的无线列调在这方面存在许多不足 7 铁路调度集中系统 调度集中概述 二铁路列车调度指挥系统 TDCS 铁路铁路列车调度指挥系统 TrainOperationDispatchingCommandSystem简称TDCS 原名为铁路运输调度管理信息系统 DispatchingManagementInformationSystem简称DMIS TDCS是实现铁路各级运输调度对列车运行透明指挥 实时调整 集中控制的现代化信息系统 由铁道部调度中心TDCS 铁路局调度所TDCS 及车站TDCS组成 是一覆盖全路的现代化铁路调度指挥和控制的系统 截止2008年底 我国建成覆盖全路18个铁路局 70多条繁忙干线和主要干线6039个车站的TDCS 实现列车运行阶段计划自动调整 实际运行图自动描绘 调度命令自动下达 行车日志自动生成等功能 图1 2铁路调度指挥系统结构 8 铁路调度集中系统 调度集中概述 三新一代铁路调度集中系统 针对列车高速 重载和发展趋势 传统的 遥控型 调度集中已经不能满足现代铁路运输的要求 按照铁路发展规划要求 大力推广分散自律调度集中系统 所谓分散自律调度集中系统 就是以分散自律控制模式为基本特征的调度集中系统 分散自律来解决列车与调车相互干扰的问题 实现在不影响列车运行的原则下 允许中心和车站通过调度集中系统自主进行调车功能 在车站设立自律机 完成按照列车运行调整计划和 站细 正常接发车以及协调列车与调车作业的冲突功能 实现列车与调车作业的统一控制 这一原则叫做 分散自律 控制原则 分散是相对控制中心集中控制而言 将过去由中心集中控制的所有车站的列车作业的方式改为由各个车站设备独立地控制各站的列车和调车作业 自律是依据各站的特点 系统按 技规 调规 行规 站细 等规则自动协调列车与调车作业矛盾 自动控制列车进路和调车进路 系统遵守的基本原则是列车作业优于调车作业 调车作业不得干扰列车作业 分散自律调度集中系统综合了计算机技术 网络通信技术和现代控制技术 采用智能化分散自律设计原则 以列车运行调整计划为中心 兼顾了列车与调车作业 是符合我国国情 铁路路情的高度自动化调度指挥系统 9 铁路调度集中系统 调度集中系统体系结构 一调度集中系统基本结构中基本概念 程序化进路控制 ProgrammingRouteControl简称PRC 实现根据列车运行调整计划 自动生成列车进路指令 也就是自动确定进路的始端和终端按钮 并根据车次号追踪结果适时将进路操作指令下达到联锁设备以排列进路 信息信中 指列车计划运行图的集中 在控制中心集中编制列车运行调整计划 以及列车运行实时信息的集中 所辖各站的列车运行信息实时地传送至控制中心 控制集中式 在控制中心设置PRC机 集中对所辖车站的进路进行控制 如图2 1 控制分散式 指列车进路控制由各个车站PRC机来完成 站间协调的依据就是列车运行图 如图2 2 图2 1控制集中式系统 图2 2控制分散式系统 10 铁路调度集中系统 调度集中系统体系结构 二调度集中系统结构的分类 一 中心集中式 在控制中心设置PRC机 负责整个调度区段所辖的所有车站的进路控制 如图2 3 二 中心分散式 在控制中心设置多台PRC机 分工负责调度区段内不同车站的进路控制 如图2 4 图2 3中心集中式结构 图2 4中心分散式结构 11 图2 5区域分散式结构 铁路调度集中系统 调度集中系统体系结构 三 区域分散式 在定点设置PRC机由该机负责一个区域内的进路控制 如图2 5 四 车站分散式 各个车站设置PRC机 由机该负责该站的进路自动控制 如图2 6 图2 6车站分散式结构 12 铁路调度集中系统 调度集中系统体系结构 三调度集中系统结构的比较 一 调度集中四种结构的比较 系统结构 比较 13 铁路调度集中系统 调度集中系统体系结构 二 传统的调度集中系统与分散自律调度集中系统的结构比较 我国传统的调度集中系统是典型的控制集中式结构 是 信息集中 控制集中 即中心集中式和中心分散式 控制集中模式是在控制中心PRC机上自动生成进路命令或者由调度员人工生成进路控制命令 这些命令经通信网络适时地下达至车站分机 再联锁系统执行 而分散自律调度集中系统是以 信息集中 控制分散 为基本理念的调度集中模式 包括车站分散式和区域分散式 铁路局控制中心负责信息集中 车站负责PRC机依据列车运行图负责进路控制 正常情况下 由铁路局控制中心向车站PRC机传送运行图信息 而正常情况下 车站PRC机根据曾经收到的列车运行图继续进行进路控制 实际应用中 根据车站具体情况将车站分散式与区域分散式结合 对于一般车站 采取车站分散式结构 对于区域联锁的车站 采取区域分散式结构 将自律功能赋予车站PRC机 命名为车站自律机 使其根据本站特点和列车运行调整计划 按照 技规 调规 行规 站细 等规则自动协调列车作业和调车作业的矛盾 自动控制列车进路与调车进路 组成了分散自律调度集中系统 14 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统结构 我国铁路分散自律调度集中系统由铁路局CTC中心子系统 车站子系统两级构成 系统采用通用的互联网体系结构 调度中心通过交换机将中心各种设备连接成一个局域网 各站交换机将车站设备连接成一个局域网 中心局域网和各车站局域网通过通信网络连接形成广域网 因此分散自律调度集中系统有调度中心 车站 网络通信三个子系统构成 如图3 1 调度中心子系统 网络通信子系统 车站子系统 图3 1分散自律调度集中系统结构框图 15 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统结构 图3 2分散自律调度集中系统结构示意图 16 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统结构 一调度中心子系统 调度中心子系统由调度中心服务和调度中心应用两部分组成 一 调度中心服务部分 调度中心服务部分主要由调度中心总机房设备构成 它提供应用部分后台服务 主要包括服务器 通信机 维护台 电源设备及防雷设备 一般由2台高性能的服务器和磁盘阵列构成 安装有集群软件和数据库软件 2台数据库服务器依据磁盘阵列来实现双机之间切换 所有数据写在共享磁盘阵列中 双机切换时保证数据的完整性和统一性 1 数据库服务器 17 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统结构 数据库服务器存储分散自律调度集中系统的运行图数据 车站信息 区段信息等基础静态数据表 以及计划数据 调度命令 站场表示信息 实际运行图等动态数据 实际运行数据要保存个12月以上 一个调度中心配一套数据库服务器 可以和TDCS数据库服务器合用 每台服务器配双网卡 分别中心交换机相连 2 应用服务器 一般由2台高性能的服务器构成 双服务器互为热备 应用服务器是后台服务系统的核心 负责整个系统的数据收发 数据处理以及数据存储等工作 完成运行图的自动调整 向CTC所有工作站提供行车表示信息 列车编组信息 车次号跟踪信息 列车报点信息等 配备及连接方式与数据库服务器相同 18 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统结构 3 通信前置服务器 系统一般配备两台双机热备的通信前置服务器 主 备机通过广域网与车站基层子系统相连 主要功能是完成中心系统与基层子系统的数据交换 通常根据管辖车站的数量 一个分散自律调度集中系统配备一套或多套通信前置服务器 每台服务器配双网卡 与调度中心其他设备双网互联 4 CTC TDCS接口服务器 铁路局内CTC调度区段的信息需要由TDCS送至铁道部及相邻铁路局 CTC与铁路运输管理信息系统 TMIS 进行交换也通过TDCS进行 CTC与TDCS相邻区段通过相邻调度台或邻局调度台之间进行信息交换 CTC TDCS接口服务器的作用是实现上述数据交换的功能 19 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统结构 5 GSM R通信接口服务器 在具备GSM R通信条件的调度区段设置GSM R通信接口服务器 由两台高性能服务器组成 采用双机热备的工作模式 每台服务器通过双网卡与中心其他设备互联 GSM R通信接口服务器实现CTC通过GSM R系统与机车交换相关数据的功能 6 系统维护工作站 7 网管工作站 8 电源系统和防雷设备 用于系统设置 调试 和技术支持 在授权的情况下 具有远程维护与技术支持功能 同时具有监视系统运行况状的功能 对系统 现场设备运用情况 操作命令及报警信息进行记录分 回放 输出和打印 网络管理工作站提供监督系统中心局域网和广域网运行状况的功能 以图形方式显示网络拓朴图和广域网通道状态 当所监控的网络设备发生故障时 给予语音或文字报警 电源系统采用集中供电方式 由防雷屏 转换屏 稳压屏 双UPS电源等组成 防雷设备有电源防雷和通信线路防雷 20 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统结构 9 GPS授时设备 GPS授时设备给调度集中系统提供准确的时钟同步信息 二 调度中心应用系统 调度中心应用部分主要提供铁路局调度中心各相关工种的操作界面和培训功能 主要设备包括 调度员台 助理调度 操作员合一台 综合维修调度台 值班主任台 计划员台 培训台 打印机 绘图仪等 1 列车调度员工作站 也称行调台 它是列车调度员的工作平台 主要实现监控管辖区段范围内列车运行位置 指挥列车运行的功能 如调整和下达列车阶段计划 维护实迹运行图 下达调度命令以及与相邻区段列车调度员交换信息 2 助理调度 操作员合一工作站 主要实现CTC中心人工进路操作控制 闭塞办理 非正常处理等功能 同时还实现无人车站的调车作业计划的编制 调整和指挥以及在自律约束条件下调车进路的人工办理等相关功能 21 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统结构 助理调度员对调车进路的人工干预有两种方式 对车站自律机中的调车进路序列进行操作 如直接修改进路的内容 如变更股道 或人工触发 或抑制 序列中的调车进路 也可以通过按按钮的方式直接办理或取消调车进路 当调度中心操作员工作站与助调工作站合一时 助理调度员还要完成操作员工作站的工作 3 综合维修工作站 主要用于设备日常维护 天窗修 施工以及故障处理方面的登 销记手续办理 并具有设置临时限速 区间 股道封锁等功能 完成维修调度命令的编制辑 下达以及审批等功能 实际中根据调度台作业的繁忙情况来决定是否设置综合维修调度工作站 对于不繁忙的调查度 可将其功能合并在列调工作站上 4 值班主任工作站 通过值班主任工作站让值班主任掌握线路实际运营情况 组织生产和运输指挥 5 计划员工作站 查询相关行调台的列车运行图 显示相关调度区段的调监信息和列车运行位置 查询相关车站的站存车信息等从而辅助计划员完成车流推算的工作 计划员可以通过该工作站发送调度命令给相关调度台和相关车站的站调 调度集中系统没有从TMIS取得班计划的情况下 计划员在此工作站输入班计划并发送给相关调度台 22 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统结构 6 培训台 培训台可为调度所各级行车指挥人员提供系统岗位技术培训 7 N 1备份台 每个调度区段配备一台N 1备份台设备 当调度员台 助调 操作台或综合维修台中有任何一台设备故障时 通过修改N 1台配置文件就可以替代调度员台 助调 操作台或综合维修台中的故障设备进行工作 保证调度指挥工作的可靠顺利进行 提高系统可靠性 8 打印机和绘图仪 调度中心设一台网络绘图仪 作为共享设备执行各工种的实迹运行图的绘制和其它相关报表的绘制 二车站子系统 分散自律调度集中 车站部分完成进路选排 冲突检测 控制输出等核心功能 车站子系统采用局域网结构 与调度中心和邻站通过广域网连接 包括车站运转室设备和车站机械室设备 23 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统结构 图3 7车站子系统结构图 24 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统结构 图3 8车站子系统配置连接图 25 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统结构 一 车站运转室设备 值班员工作站采用双机热备模式 主机在机械室 一般在运转室设双显示器 其功能主要包括 用户登录和权限管理 日计划 班计划 车站调车计划 阶段计划 调度命令的调阅与签收 本站的站场显示和相邻车站的站场显示 区间的运行状态显示 本站车次号的输入修改确认 行车日志的自动记录 存储 打印 列车编组和站存车的输入上报 调车计划的编制和打印 监视和控制本站自律机的计划执行和进路办理 本站非正常情况的报警 1 车站值班员工作站 26 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统结构 2 车站信号员工作站 车站信号员工作站一般在较大车站设置 一般采用双显示器 并采用双机热备配置 当车站较小时 信号员工作站可以不设 其功能合并至值班员工作站 信号员工作站的功能主要包括 用户登录和权限管理 本站的站场显示和相邻车站的站场显示 区间的运行状态显示 调车作业单的查询 进路控制 道岔控制 人工解锁 设备封锁等按钮直接控制 3 车站站调工作站 站调工作站设于车站站调楼内 供车站调度员使用 设备为单套 提供本站及相关车站的站场显示和车次显示 调阅相关车站的行车日志 编写调车作业通知单并发送给车场值班员 27 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统结构 二 车站机械室设备 车站机械室设备主要由调度集中自律分机柜 车站UPS电源柜 电务维护终端及综合维护终端 应用于无人站 构成 图3 10机柜示意图 28 1 调度集中自律机LiRC 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统结构 调度集中自律机是智能型分散自律型调度集中系统的车站核心设备 其硬件选用专用的工业级计算机设备 在可靠性 数据处理能力等方面有严格要求 LiRC自律有A系统 B系统和切换模块三部分组成 A系 B系对称安装 中间为切换板 每一系都有电源板 CPU板和串口通信板组成 背板为3段式设计 A系背板B系背板切换模块背板A B两个系统分别由各自的电源模块供电 而位于两系统之间的切换模块则由B系统供电 29 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统结构 1 CPU板 CPU板是系统核心 运行CTC各种软件 CPU模块包含 Intel嵌入式DothanCPU 1G主频 表贴512M内存 接口有 板载1个10 100M 1个10 100 1000M以太网卡 2个RS232串口 两个USB接口 显示器 键鼠接口 使用CF卡作为存贮器 CF卡安装在CPU的后走线板上 面板指示灯 PWR电源工作指示灯 HD 存储器工作指示灯 LAN1 LAN2 网络接口指示灯 ACT1 ACT2 网络工作状态指示灯 L1 L2主用状态指示灯 RESET 重新启动按钮 30 2 串口板 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统结构 CTC与计算机联锁 车次号校核等设备通过串口板进行通信 每块串口有四个串口 从COM1到COM4 通过设置板上的跳线 每个口都可以运行在RS232 RS422 RS485三种模式之一 后走线板上带有光电隔模块 串口板在前面板有4排2列LED指示灯 分别指示其后走线板的四路串口的发送和接受 左边一列为接收指示灯 右边一列为发送指示灯 从上至下依次指示的COM1到COM4的数据收发 31 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统结构 3 切换板STBY 切换板实现自律机A B的切换STBY前面板上LED灯和三向开关的具体含义为 PWR 电源指示灯 点表示切换模块上电工作 A A系统工作指示灯 点亮表示A机作为主机工作 B B系统工作指示灯 点亮表示B机作为主机工作 COMA 点亮表示A机通过电缆从COMA向切换板发信息 COMB 点亮表示B机通过电缆从COMB向切换板发信息 三位开关 开关置于A位置 靠近指示灯 则表示强制A为主机 置于中间Auto位置 则表示自动切换 置于下面B位置 表示强制B为主机 不论开关在任何位置 只要切换模块断电 则系统会自动切换到A机通道 32 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统结构 4 自律机LiRC的功能 接收调度中心的列车运行计划 适时生成进路序列 并根据计划指示 列车位置等条件自动触发驱动联锁系统执行 接收调车作业计划 适时生成进路序列 根据调车组的无线申请和车列位置自动触发驱动联锁系统执行 接收调度中心和车站值班员的进路序列操作指令 对已形成的待执行的进路序列进行修改 接收调度中心和车站值班员的直接控制操作指令 按钮命令 经与列车计划以及联锁关系检查后 确认无冲突后驱动联锁系统执行 对信号设备的表示信息进行分析 跟踪进路的状态 确认进路的完整性和信号的正确性 并能对不正常情况进行处理和报警 车次跟踪 无线车次校核 人工车次确认处理 和相邻车站自律机交换站场实时信息 车次号信息 列车的计划和实际到发信息 并可自动调整本站的车次号以及到发情况预计 接收调度中心下发的调度命令 路票 行车凭证等 并在适当时候通过无线接口转送给机车司机 随后转发司机的签收信息 接收车站值班员下发的路票 行车凭证等 并在适当时候通过无线接口转送给机车司机 随后转发司机的签收信息 33 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统结构 2 电务维护终端 电务维护终端用于监视车站子系统的运行状况 对所有操作控制命令 设备运用情况 故障报警信息和车站网络运行状态等进行分类存储 查询和打印 所有记录应能保存15天 设备为单套 当实施 微机检测二合一系统时 此功能可由微机监测站机完成 用于无人车站电务 工务 电力 桥隧等部门在施工 维修和抢险等情况下 现场人员和调度中心的联系 以及设备日常维护 天窗修 施工以及故障处理方面的登销记手续的办理 3 综合维修终端 4 电源设备与防雷设备 车站子系统配置两套互为热备的在线式UPS电源设备 容量为2KVA 当其中一台UPS故障时能自动切换到另一台UPS 并给出故障报警及指示 当两台UPS均故障时 切换为旁路直供并给出报警及指示 UPS采用免维护蓄电池 持续供电时间为10分钟 车站子系统安装有电源防雷器和通信线路防雷器 34 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统结构 三网络通信子系统 分散自律调度集中系统的网络设计原则是在保证可靠性 安全性 实时性的前提下 尽量采用标准 通用的网络设备 系统网络通信系统主要由调度中心网络子系统 车站网络通信子系统 无线网络通信系统三部分构成 一 调度中心网络通信子系统 调度中心采用两台高性能1000M交换机构成中心冗余局域网的主干 服务器 工作站等计算机设备均配备两块100M冗余网卡与交换机连接 调度中心还采用两台中高端CISCO路由器与车站基层广域网连接 路由器应具备足够的带宽和高速端口以满足通信要求 同时为了保证中心局域网的安全 在调度中心机房和车站信号机械室内都配有安全防火墙 入侵检测机 以保证调度中心系统和车站系统不被非法入侵 35 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统结构 二 车站网络通信子系统 车站子系统采用两台高性能交换机构成车站局域网主干 车站调度集中自律机LiRC TDCS采集处理机 值班员工作站 信号员工作站等设备均配备两个以太网口进行网络连接 车站系统也需要配备两台路由器和车站基层广域网连接 车站基层广域网连接调度中心局域网和各车站局域网 应采用双环 迂回的高速专用数字通道 数字通道的带宽不应低于2Mbps 每个通道环的站数为8 15个站 为了确保通信的可靠性 每个环应交叉连接到局域网两台路由器上 网络通信协议采用通用的TCP IP协议 可采用CHAP身份验证及IPSEC等安全保密技术 车站局域网为双网结构 每个车站配置2台DLINK交换机组成双网 传输速率至少100Mbps 每个车站配置 台CISCO路由器分别连接相邻的两个车站的路由器 在抽头车站 每个路由器还与调度中心路由器通过迂回通道相连 路由器的广域网模块传输速率为2Mbps 36 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统结构 图3 17调度中心与车站连接示意图 37 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统结构 三 无线通信网络子系统 分散自律调度集中无线通信网络子系统由无线车次号校核 无线调度命令 无线调车机车监控三部分构成 调度集中系统对于无线车次号系统的要求更高 除了能传输既有的车次号 机车号和列车简单编组外 还需要能传递列车停稳信息 无线调度命令系统由TDCS设备 无线列调设备 TDCS无线车次号车站接收解码器 TAX2型机车安全信息综合监测装置 TDCS无线车次号数据采集编码器 调度命令车站转接器 调度命令机车装置等构成 调度中心设备利用既有TDCS设备 车站设备利用既有TDCS车站设备及无线列调车站台 TDCS无线车次号车站接收解码器 增加车站转接器 机车设备利用既有无线列调机车台及TAX2箱 TDCS车次号编码器 增加调度命令机车装置 38 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统结构 四 CTC系统间通信示意图 39 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统原理 一分散自律基本原理 分散自律调度集中系统突出的特点是将PRC 程序化进路控制功能 下放由各个车站设备来实现 也就是说 中心根据运输实际情况 编制列车运行调整计划 并适时地将调整计划下达给各个车站的自律机 由车站自律机根据列车运行调整计划自动生成列车进路操作指令 并根据车次号追踪结果适时的将进路操作命令传送给联锁系统执行 以此实现了车站作业和远程调度指挥 车站还能接收车站调车作业计划 有人站 和CTC中心调车作业计划 无人站 在不影响列车的前题下自动生成调车进路操作命令并下达给联锁系统执行 以实现调车作业和列车作业协调进行 解决非列车作业和调车作业的矛盾 车站自律机体现了既受CTC中心集中控制又按各站调车作业情况自行处理的机理 图4 1分散自律控制原理 40 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统原理 二控制模式 分散自律调度集中系统包括两种控制模式 分散自律模式和非常站控模式 一 分散自律控制模式 由CTC中心以技术手段将列车运行调整计划下达给所辖各站自律机 无人站的自律机接收CTC中心下达的调车作业计划 有人站的自律机接收车站车务终端输入的调车作业计划 自律机根据车站的具体情况 在保证列车计划不受影响 调车作业受到列车计划约束的条件下 自主地将列车计划和调车作业信息变换成列车进路指令和调车进路指令 并协调地 实时地传送到联锁系统予以执行 图4 2分散自律调度集中控制模式示意图 41 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统原理 如图4 2所示 分散自律控制模式下 在分散自律调度集中设备上输入命令有效 而在联锁操表机上操作无效 联锁命令无法输入 此时只有一个 非常站控 按钮是有效的 分散自律调度集中命令入口共有三个 助调工作站 车务综端 车站自律机 前两者是人工输入的命令 后者是根据计划自动生成的命令 三种命令经自律机下达至联锁系统执行 二 非常站控 所谓非常站控 就是在非常情况发生时 将分散自律调度集中系统的控制模式转为在联锁操作台上通过操作按钮办理进路的控制方式 相对于分散自律而言 此时联锁系统将不接收分散自律调度集中输入的命令 在正常情况下 车站联锁系统处于分散自律控制模式 在发生某种故障 如自律机失效 出现危险情况或在维修施工条件下 利用设置在联锁操作台上的 非常站控 按钮可将CTC无条件从分散自律控制模式转为非常站控 42 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统原理 三 模式转换 分散自律控制模式转为非常站控模式是无条件的 在分散自律控制模式下 当发生紧急情况时 通过按下联锁操表机 上位机 的 非常站控 按钮 可以将控制权转至联锁的操表机 变为非常站控模式 在非常站控模式下 满足一定条件时 通过再次按压 非常站控 按钮 可以将控制权由联锁的操表机转到CTC的分散自律模式下 允许由非常站控转入CTC分散自律控制的条件包括 1 分散自律调度集中设备正常 2 非常站控下没有未完成的按钮操作 分散自律调度集中设备正常 首先指的是车站与CTC中心的网络通信正常 保证CTC中心的运行调整可以下达至本站 其次是指自律机正常 联锁系统初上电时 其操作模式为非常站控模式 43 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统原理 四 分散自律控制模式下的操作方式 为使分散自律调度集中更好的适应各种类型的车站 在分散自律控制模下 又分为三种操作方式 即中心操作 车站操作和车站调车 1 中心操作方式 如图4 3所示 中心操作方式是CTC中心负责该站和列车控制和调车控制 助理调度员负责该站所有的作业 一般在无人站使用这种方式 2 车站操作方式 如图4 4所示 车站操作方式是调度员负责列车员运行计划的调整和下达 车站可以修改进路序列的内容 包括接发车顺序 到发线 进路触发方式等 车站人员也可直接操作进路按钮 车站也可制定调车计划 指挥调车作业 图4 3中心操作方式 44 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统原理 3 车站调车操作方式 如图4 5所示 车站调车操作方式是CTC中心负责该站的列车控制 车站负责该项站的调车控制 调度员制定列车运行调整计划 安排车站的股道运用 车站制定调车计划 办理调车进路 一般有人车站使用这种方式 不管哪种操作方式 自动控制的进路命令都是车站自律机自动生成的 人工进路控制命令不论来源何处 均要经过自律机的自律运算和检查 图4 4车站操作方式 图4 5车站调车操作方式 45 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统原理 三自律控制原理 运行在各个车站的自律机上的自律控制模块是分散自律的核心模块 它根据各列车的实际运行情况 将调度员下达的列车运行调整计划转化为控制车站联锁系统的命令 从而实现运输指挥的高效 智能控制 分散自律控制模式下的列车进路控制虽交由计算机办理 但同时具有一定的灵活性 无论是紧急情况下为了保证安全 还是出于维修作业上的需要 允许操作人员直接介入 即人工按钮控制方式 而且人工按钮控制方式优先于自动控制方式 确保在自动控制有问题时保证维持原有的控制水平即人工按钮控制方式 自律控制软件模块的主要功能包括 1 列车进路控制 接收来自CTC中心的列车运行调整计划 并将计划解析为进路指令 根据列车运行调整计划 站细 站场实际情况及列车的实际位置选择相应的进路 判断列车进路的办理时机及联锁条件 站细 条件是否满足 如满足 自动触发列车指令 对人工控制的列车进路命令进行自律条件判断 46 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统原理 2 调车进路控制 根据调车计划 跟踪调车过程 判断每钩进路是否符合自律条件 符合时办理调车进路 对人工调车进路命令进行自律条件判断 办理调车进路时 自律控制模块依据列车运行调整计划在时间和空间上对列车和调车进路进行检查 无冲突后方可排列 3 只要有列车运行调整计划信息 车站自律机就可以实施进路控制 正常情况下 由CTC中心向车站自律机传送列车运行调整计划信息 而当车站和CTC中心通信中断时 车站无法收到CTC中心的最新计划时 分散自律调度集中采用如下处理措施 1 对于双线自动闭塞区段无人站 在未转为非常站控模式前 不允许调度员改变该站在来车方向列车运行调整计划设定的车序 由车站自律机接原已收到的列车运行调整计划和列车实际运行情况自动执行 列车运行调整计划执行完毕后 通信仍未恢复时 车站自律机将该站设置务自动通过状态 这样对行车的影响降到最低 有利于为维修人员争取尽量多的维修时间 2 对于自动站间闭塞区段无人站 在未转为非常站控模式前 不允许调度员改变该站在来车方向列车运行调整计划设定的车序 由车站自律机接原已收到的列车运行调整计划和列车实际运行情况自动执行 直到列车运行调整计划执行完毕 3 对于有人站 可立即转为非常站控模式进行作业办理 47 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统原理 一 列车进路指令 1 指令的生成自动排列进路的前题是进路指令的生成 是指通过解析列车列车运行调整计划 查找联锁进路表 生成包含始终端按钮等信息的进路序列 列车运行调整计划必须包括以下信息 自律机才能自动生成列车进路指令 1 车次号 车次号是列车的标识符 利用车次号可以确定列车的运行方向 2 站名和出入口号 根据站名和出入口号就可以确定列车的进站口和出站口 有了出入口信息就可以明确接车进路的始端和发车进路的终端 3 股道号 列车运行调整计划中包括列车在车站使用的股道号 有了股道号就明确了接车进路的终端和发车进路的始端 4 列车的到发时刻 在列车指令中包含了列车的到达时刻和发车时刻 这些时刻是根据列车运行调整计划的时间生成的 如果到达时刻和发车时刻不一致 该列车要停站 如果一致 说明该列车通过本站 5 始发终止标志 根据该标志自律机可以判断是否为始发列车和终到列车 48 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统原理 列车运行调整计划内容除了包括生成进路指令必需的信息外 还包括运行径路信息 连接关系 列车属性 如是否为电力机车 货车是否超限及车列长度等信息 为自律机进行自律控制运算提供必要信息 自律机根据列车运行调整计划 综合考虑列车性质和等级 超限级别 列车长度 机车类型 股道用途 股道有效长 道岔弯股进路的最大允许速度等因素 自动生每一趟车的列车进路指令 所有按列车运行调整计划生成的列车进路指令保存在自律机存储器中 等待执行时机 时机一到 经过自律检查通过后 将指令转变为命令下达给联锁系统执行 2 指令的修改 1 股道的修改 依据列车运行调整计划自动生成的进路指令序列 允许人工编辑修改股道 接车进路中 股道和终端按钮是相互关联的 股道一经修改 进路的终端按钮会随着自动修改 2 自触 标记的修改 为了保证控制的灵活性 为了每一条指令设置一个 自触 开关 默认情况下开关为 开 状态 表示该条指令为自动触发状态 即规定的触发时机一到 自律机经过自律检查后就向联锁下达控制命令 开关为 关 时 表示该条命令为人工触发状态 即虽然规定的触发时机已到 自律机不会对其进行自动触发进路 必须人工触发进路 自触 开关的状态可由人工更改 49 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统原理 3 修改权 在分散自律中心操作方式下 指令的修改权在CTC中心的助调工作站上 由助理调度员负责确认修改 车站没有修改权 在分散自律车站操作方式下 修改权在车站 由车站值班员负责确认修改 CTC中心没有修改权 二 自动触发命令时机 自动触发进路时机由自律机确定 自动触发命令时机包含接车进路 发车进路和通过进路的自动触发时机 也就是接车 发车及通过进路命令发给联锁系统执行的时机 1 接车进路的办理时机接车命令的触发时机为按时间的按空间两种 1 按时间触发接车命令 是根据列车运行调整计划的计划到达时间提前若干时间作为接车命令的发送时机 2 按空间触发接车命令 是根据列车实际到规定的触发位置时办理接车进路 到了预定的触发时机 如果由于某些条件导致进路没有办理成功 系统自动报警并在条件满足或延时一定时间后自动重复办理 直到成功办理为止 按时间触发接车命令应用很少 一般采用按空间触发接车命令 50 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统原理 2 发车进路的办理时机到发列车或始发列车的发车命令触发时机按时间确定 1 始发列车是根据列车运行调整计划的出发时间提前若干时间作为发车命令发送时机 2 对于到发货物列车的发车 则是以接车进路的排列作为发车命令的必要条件 只有接车进路已经排列完成 发车进路才有可能排列 一般有两种处理方法 一是在该列车停稳后并且要停够计划规定的站停时间 自律机才自动触发发车进路 另一种是在该列车停稳后 只要该列车与前行列车之间满足追踪间隔 就自动触发发车进路 3 对于到发的旅客列车的发车 在不早于图定时间的前提下 满足 站细 规定的发车间隔 按照列车调整计划的发车时间提早一段时间 如3min 办理 列车停稳的判断条件一般为列车完全进入股道 延时一定时间 系统可判定为停稳或者利用如GSM R等无线通信系统送来的停稳信息进行判断 3 通过进路的办理时机对于通过进路 在排列接车进路的同时 若发车条件出满足 则立即办理发车进路 若不满足 等条件满足时立即办理 51 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统原理 三 列车进路控制方式 如图4 6所示 列车进路的排列有三种方式 人工办理列车进路 人工触发命令 自动触发命令 无论哪种方式都要通过自律运算 只有通过自律检查后的按钮命令 才会向联锁系统输出 图4 6列车进路控制方式示意图 1 自动控制方式自动控制方式指的是图中的自动触发方式 是指办理列车进路的自动化 或者说把进路按钮的操纵交给计算机自行完成 自律机根据收到的列车运行调整计划自动产生列车进路控制命令 这种方式又称按图排路方式 52 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统原理 车站自律机将列车运行调整计划与列车实际位置信息相结合 依据CTC中心下达的列车运行调整计划 按照 技规 行规 站细 等办理行车规定 对列车进行跟踪 当列车到达应进行进路控制位置时 通过合法性 时效性 完整性和无冲突性的检查后转化为命令 向联锁系统输出进路控制信息 控制相应的进路 概括地说 就是按照列车运行调整计划和行车规定自主控制列车进路 当排列的进路因某种原因无法排出时 向调度员报警 提醒调度员进行人工干预 分散自律调度集中系统遵循的原则是 设备自动选路为主 运输人员人工干预优先 利用 自触 开关可以人工将某进路的自动控制方式进行激活或禁止 2 人工控制方式 1 人工触发命令列车进路命令除了可以被自律机通过自触方式进行排列进路外 还可以在指令的基础上以人工触发的方式排列进路 具体就是选中一条进路命令 利用 触发 菜单人为的请求自律机立即执行该条命令 人工触发某条命令后 自律机依据列车运行调整计划以及各种行车规定对列车进路进行合法性 时效性 完整性和无冲突性的检查 然后决定向联锁输出 如果有冲突 则弹出对话框告警 询问是否强行办理 若无冲突 则直接下达至联锁系统进行进路办理 53 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统原理 2 人工办理列车进路人工办理列车进路与在联锁系统办理进路方式一样 直接用鼠标点击始端及通知终端按钮 与联锁系统不同之处是要求输入相关的列车车次号 自律机根据列车运行调整计划对输入车次号的对应计划进行合法性 时效性 完整性和无冲突性检查后向联锁下达进路办理命令 有冲突会有报警提示人工直接点击取消进路按钮 进路始端按钮后 如符合 谁办谁解 的原则时 直接取消进路 54 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统原理 四 列车作业执行流程 55 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统接口 一CTC与TDCS TMIS系统接口 CTC直接涉及行车安全 需自成体系 单独组网 CTC建成之后 其CTC中心局网并入到TDCS中心局域网中 如图5 1所示 铁路局TDCS将基层信息上传至铁道部TDCS 并且实现了与TMIS的结合 CTC与TDCS结合后 可以实现以下功能 1 将CTC调度区段的信息上传给铁道部TDCS CTC将列车运行实时信息 含车次信息 列车运行调整计划等信息发送给铁路局TDCS 由铁路局将信息上传铁道部TDCS 2 实现CTC与TMIS互传信息 CTC将TMIS需要的信息发送给TDCS 由TDCS发送给TMIS 反之 TMIS发给CTC的信息也是先送至TDCS 由TDCS转给CTC 3 实现铁路局内CTC调度区段与TDCS调度区段在台间站的站间透明 调度命令及列车运行调整计划等数据的交换 实现CTC调度区段与TDCS调度区段在相邻铁路局台间的站间透明 调度命令及列车运行调整计划等数据交换 图5 1CTC与TDCS结合示意图 56 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统接口 4 将CTC的数据保在TDCS数据库服务器上 TDCS在数据库服务器上为CTC建立数据表 CTC将需要存入的数据发送给TDCS 保存在TDCS数据库服务器上 CTC需要存入的数据包括 运行图数据 基本图 日班计划 阶段计划 列车运行调整计划 列车编组顺序表 站存车 小编组 甩挂计划 调度命令及调车计划等 接口方式 CTC端设置两台接口服务器 CTC TDCS接口服务器A和B TDCS端设置两台接口服务器 TDCS CTC接口服务器A和B 双方均以双机热备模式工作 四台接口服务器分别设置双网卡 分别连接到CTC中心的主备局域网中 图5 2CTC与TDCS硬件连接图 57 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统接口 二 CTC与无线车次号校核系统 调度命令无线传送系统接口 1 与无线车次号校核系统的接口CTC的车站自律机与无线车次号校核系统的车站设备利用RS 422串口进行连接 通过无线车次号机车电台将机车上列车运行监控记录装置提供的车次号相关信息传给无线车次号校核系统的车站设备 再传送给车站自律机 由车站自律机传送到铁路局CTC中心 使调度人员能够掌握列车及机车的实时信息 2 与调度命令无线传送系统的接口CTC通过车站自律机与调度命令无线传送系统进行RS 422串口连接 将调度命令 行车凭证 调车作业单 路票 列车进路预告信息等直接发送到机车 自动完成了调度员和车站值班员的手工作业 减轻了劳动强度 提高了生产效率 为分散自律调度集中系统的无人创造了必要条件 图5 3CTC背板接口配置图 58 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统接口 三CTC与计算机联锁系统接口 1 接口方式CTC和计算机联锁的结合由车站自律机和计算机联锁系统的下位机 联锁机 进行接口 下位机无法提供通信接口的 可接上位机 操作表示机 CTC与计算机联锁系统之间进行通信 传递CTC对计算机联锁系统下达的命令 计算机联锁系统将站场实时信息 命令执行结果发送给CTC 如图5 4所示 车站自律机与联锁上位机 或操作表示机 进行义叉互联 保证两系统之间的通信可靠性 数据通信利用RS 422标准串行接口 通信方式为异步双工 车站自律机与计算机联锁设备分别配置光电隔离 双方采用屏蔽电缆或光缆连接 如果使用电缆连接 屏蔽层在计算机联锁设备端接地 CTC设备端不接地 图5 4CTC与计算机联锁连接图 四CTC与列控系统接口 1 接口方式 CTC与列控中心的结合通过车站自律机与车站列控中心进行接口 双方通过RS 422串口连接 而且双方之间采用双通道交叉冗余连接 采用异步通信方式 59 铁路调度集中系统 分散自律调度集中系统接口 2 传输内容 CTC向列控中心发送的信息包括 打点时钟 通信应答 请求临时限速及临时限速命令 车站列控中心向CTC发送的信息包括 车站列控是中心状态 通信应答 临时限速状态及监时限速设置异常 五CTC与信号微机监测系统接口 1 接口方式CTC与信号微机系统之间通信 通过CTC车站自律机与信号微机监测系统的车站机互联实现车站自律机与微机监测车站机之间采用带光电隔离的RS 422串口连接 双绞四线制 异步双工方式 使用DB 9型插件 2 传输内容 6502电气集中车站 发送站内信息 区间信息 CTC设备状态信息到微机监测车站系统 计算机联锁车站 发送直接采集的开关量信息 CTC设备状态信息到信号微机监测车站系统 CTC设备状态信息 包括CTC的所有车站设备 车务终端 自律机 采集机 以及与CTC相连设备的接口的状态 以开关量形式传送给微机监测系统 图5 5CTC与微机监测