新型调度集中CTC的结构和功能研究1Word文件下载.docx

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3功能研究11

3.1基本原则11

3.2基本功能11

3.3控制模式12

3.3.1分散自律控制模式13

3.3.2非常站控模式13

3.3.3分散自律控制模式与非常站控模式的转换13

3.4列车进路14

3.4.1列车计划管理14

3.4.2列车进路选排15

3.4.3接车进路信息15

3.4.4列车车次号15

3.4.5列车停稳信息16

3.5调车作业16

3.5.1调车原则16

3.5.2人工直接操作模式16

3.5.3计划自动执行模式17

3.5.4有人车站调车作业流程18

3.5.5调车作业通知单18

4自律模块19

4.1自律控制系统的基本功能19

4.2自律控制流程19

4.3调车自律控制的基本过程20

4.4CTC与其他系统的结合21

5故障处理及维修22

5.1无人车站设备故障处理22

5.2设备维护和施工22

结论23

致谢24

参考文献25

引言

根据部党组跨越式发展的战略部署，将大力加强我国铁路信息化建设。

新型调度集中系统具备调车进路过程控制和智能控制的功能，，是铁路现代化的重要技术设备，是现代铁路综合信息化建设的重要内容，也是现代铁路的新型运输组织形式。

CTC系统有效地解决了车站与调度中心频繁交换控制权进行控制的问题，非常适合我国铁路客货列车混跑，调车作业量达的运输特点。

1新型调度集中CTC

1.1什么是CTC

CTC（centralizedTrafficControl）调度集中，也称列车集中控制，是控制中心（调度员）对某一调度区段的信号设备进行集中控制，对列车运行进行直接指挥、管理的技术装备。

分散自律调度集中系统是铁路现代化的重要技术装备，是现代铁路综合信息化建设的重要内容，也是现代铁路的新型运输组织形式。

分散自律调度集中系统与我国铁路路情紧密结合，做到以TDCS为平台，以调度集中为核心，以行车指挥自动化为目标，实现铁路运输指挥的现代化由此可见，分散自律调度集中系统是综合了计算机技术、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控制为中心，兼顾列车与调车作业的高度自动化的调度指挥系统。

分散自律调度集中系统采用计算机分布式网络控制技术、信息化处理技术，将列车运行调整计划下传到各个车站自律机中自主自动执行；

在列车运行调整计划的基础上，解决列车作业与调车作业在时间与空间上的冲突，实现列车和调车作业的统一控制。

分散自律调度集中系统具备了调车进路远程控制和智能化控制的功能，有效地解决了车站与调度中心频繁交换控制权进行调车控制的问题，非常适合我国铁路客货列车混跑、调车作业量大的运输特点，在我国具有广阔的发展前景。

1.2CTC的发展

1.2.1传统调度集中

传统调度集中是利用遥信和远动技术实现行车调度远程集中控制的，是铁路运输生产指挥现代化的重要手段。

传统调度集中系统通常为中心系统、通信系统和车站系统3层结构，大多采用集中控制方式。

通信系统通常有多种构成形式，如树形、共享总线、环形、点至点互连、星形等，最常用的是环形和星形结构。

系统的主要功能是列车运行的监视及列车进路的控制。

随着技术的发展，传统调度集中系统技术不断更新换代，技术手段也发生了质的飞跃，实现了治理的信息化、指挥的智能化及控制的自动化。

我国调度集中系统应用效果不理想的主要原因是：

1．由于不具备调车进路远程控制和智能化控制的功能，仍需车站值班员办理调车进路，无法实现车站行车指挥无人化。

同时，在应用中还存在车站和调度中心频繁交换控制权的问题，难以适应我国铁路客货列车混跑、调车作业量大的运输特点。

2．由于行车指挥一直停留在一张纸、一只笔和一部电话的传统人工指挥阶段，使得调度集中的使用只停留在人工控制阶段，1个调度员需要控制几个甚至十几个车站，工作负担和责任都较以往更大，这更加影响了调度集中的使用。

3．长期以来，由于受技术水平、装备水平限制，包括车次号的传输和校核，运行图的自动生成和调整，无线传输技术的应用等要害技术没有突破，以及智能化程度不高等原因，调度集中在我国的发展一直十分缓慢。

为了促进调度集中的发展，除了要进行运输体制的相应变革之外，还要突破下列技术瓶颈：

1．研究适应我国铁路运输状况的使行车和调车可靠自动隔离的协调控制方法；

2．全面实现利用计算机进行运行图编制和调整，实现指挥智能化；

3．完善地面到机车信息传输配套技术，使其满足调度集中发展的要求。

1.2.2分散自律调度集中

分散自律概念最初源自日本东京圈城市铁路控制系统。

由于日本是地震多发国家，为了使控制中心在遭受地震袭击瘫痪后，车站还能在一定时间内正常接发列车，日本东京圈城市铁路控制系统非凡在车站设立了自律计算机，通过接收控制中心下达的运行计划，在与中心通信中断后自行接发列车。

为了解决行车和调车相互干扰的问题，必须实现在不影响列车运行的原则下，答应控制中心和车站通过调度集中系统自主进行调车的功能。

这对于调度集中系统来讲是一种功能的分散，不同于传统意义上调度集中系统的集中控制，而是出现了分布式控制的功能。

因此，假如通过在车站设立自律机来完成按照列车运行计划和站细正常接发列车以及协调列车、调车冲突的功能，将完全可以实现列车和调车作业的统一控制。

这一原则叫作“分散自律”控制原则。

因此，分散自律概念和日本铁路控制系统既相近，又有很大不同。

分散自律调度集中系统是铁路现代化的重要技术装备，是现代铁路综合信息化建设的重要内容，也是现代铁路的新型运输组织形式。

必须与我国铁路路情紧密结合，做到以DMIS为平台，以调度集中为核心， 

以车指挥自动化为目标，实现铁路运输指挥的现代化。

分散自律调度集中系统采用计算机分布式网络控制术信息化处理技术，将列车运行调整计划下传到各个车站自律机中自主自动执行；

在列车运行调整计划的基础上，解决列车作业与调车作业在时间与空间上的冲突， 

实现列车和调车作业的统一控制。

分散自律调度集中系统在信号设备控制与行车指挥方式上仅设有分散自律控制与非常站控两种模式。

系统分散自律控制时， 

只有控制指令不同来源， 

没有中心与车站控制权的转换，非常站控为车站人工控方式，中心不具备直接控制权，系统完好时应具备DMIS功能。

1.3系统特点

1.高智能化

最大限量的将行车人员共繁琐的工作及运输安全生产压力下解放出来，包括自动生成列车进路，自动记录列车实时信息等，有效的提高调度人员的工作效率，降低调度工作中的差错率。

2高性能

在图形处理，网络通信，自动编制阶段计划和列车运行调整计划，数据管理，列车进路生成等一系列算法的设计上，采取了全面优化策略，使得其计算速度完全满足实时性要求。

3通过性能

采用完全通用的设计算法，包括数据结构，时刻表结构，车站平面图结果，列车运行图结构，根据给定的列车始发和终到站，自动生成列车进路和初始化的时刻表，大大提高了实用性。

4立体数据结构

系统设计了多维数据结构，通过一个数据入点，便可方便，快速，准确检测到相关联信息，极大提高了运算速度和信息查询能力。

5实用性较强

根据现场实际工作需要，设置了诸多利于现场调度指挥的功能，例如可随时查看所属任一车站及区间的示意图，可对人工报点信息进行批处理等。

6可靠性高

系统注重高可靠性，重要设备采取双机设计，关键设备做到无扰动切换，在软硬件中采用了故障--安全技术。

7友好性，兼容性和可扩展性好

系统操作手段灵活方便，采用冗余的开放体系结构，硬软件的设计遵循可扩展的原则，同时预留与其他系统的接口。

8调车作业单编制简单合理

调车单编制灵活方便，大大的简化了车站值班人员的调车操作复杂程度。

9完善的非正常作业和系统故障降级处理方式

系统在分散自律控制模式下，车站的操作不可解锁调度中心办理的列车进路或关闭列车信号，调度中心的操作不可解锁车站办理的调车进路或关闭调车信号。

对于双线自动闭塞区间，通信中断后且未转为非常站控前，调度员不得改变该站来车方向列车运行调整计划设定的车序，自律机按原计划和实际运行状况继续自动执行；

列车运行，计划执行完，通信仍未恢复正常，该站自动设自动通过状态。

10充分的网络防护功能

网络路由器采用端口与IP地址，MAC地址绑定技术，防止非法接入；

网络路由器中安装防火墙软件，防止非法攻击；

通信前置服务器兼做认证服务器，提供网络认证服务，防止非法访问；

过滤非法数据包；

在调度中心局域网及车站局域网中安装防病毒入侵检查系统，及时发现网络病毒和非法入侵。

2CTC系统组成

2.1系统体系结构

分散自律调度集中体系包括铁路局调度中心系统及车站调度集中分机系统两个层次。

系统主要有硬件系统和软件系统两部分组成，硬件部分由调度中心子系统，车站子系统及网络通信子系统构成见下图2.1

图2.1系统结构图

2.1.1硬件结构

1）调度中心硬件结构

工作站、打印设备，远程维护接入，服务器，大屏显示器，TMIS接口计算机，以及局域网等设备组成。

数据库服务器一般是由2台高性能的64位RISC服务器和磁盘阵列构成，并安装有集群软件和商业数据库。

所有数据全部写在共享磁盘阵列中，保证双机切换时的数据完整和一致。

CTC服务器一般是由2台高性能PC服务器构成，2台服务器互为热备，为系统的稳定运行提供保障。

CTC服务器是整个分散自律调度集中系统的核心，负责整个系统的数据收发、数据处理以及数据储存等工作。

通信前置服务器一般是由2台高性能PC服务器构成，2台服务器互为热备。

用于调度中心和车站子系统之间的数据交换。

行调工作站一般是由2台安装了多屏卡的工作站构成。

主要完成显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（人工编制和调整列车运行计划、调度命令的下达、与相邻区段行调台交换信息），为CTC系统提供具体的列车会让方案，是分散自律调度集中系统完成自动控制功能的主要依据。

助理调度员工作站一般是由高性能PC工作站构成，主要实现调度中心人工进路操作控制、闭塞办理、区段解锁、非常处理等功能。

同时还可实现无人车站调车作业计划的编制、调整、指挥以及在自律约束条件下的调车进路人工办理等调车相关功能。

CTC维护台一般是由高性能PC工作站构成，主要用于系统设置、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状况的功能，对系统、现场设备运用情况，操作命令，报警信息进行记录、分析、回放、输出和打印。

综合维修工作站是由高性能PC工作站构成，

大屏显示系统是由高性能工业控制计算机、多串口卡、驱动卡、驱动分机构成，用于显示车站站场作业情况和区间列车运行情况等信息。

通过观察大屏，行车调度指挥人员可以清楚地把握各自负责的调度区段内列车或车列的运行情况。

TMIS接口计算机是由PC工作站构成，通过USB接口与机房中的TMIS终端交换数据。

网络设备主要包括2台高性能路由器、2台高性能交换机、网络协议转换器和网络防火墙。

电源设备主要包括可以转换2路电源的电源屏和2台构成双机热备的10kVA不间断段电源。

2）车站设备硬件结构

车站系统主要设备包括车站自律机、车务终端、打印机、综合维修终端、电务维护终端、网络设备、电源设备、防雷设备、联锁系统接口设备和无线系统接口设备等。

车务终端采用2台双机热备的低功耗工业控制计算机，主要完成运统报表的生成、站间透明的显示、车站调车作业计划的编制、调车进路的办理及其他控制操作。

综合维修终端和电务维护终端（微机监测）采用低功耗工业控制机。

网络设备一般包括2台路由器、2台集线器、2台网络协议（如G703／V．35，等）转换器。

电源设备一般包括2台在线式不间断电源，为车务终端和车站自律机供电。

车站自律机一般由具有高可靠性能的专用计算机和采控设备组成，并通过串口和无线车次号解码器、无线调度命令转接器进行连接。

车站自律机主要完成列车自动进路控制以及按照列车控制执行计划、《站细》、《行规》及《技规》对列车进路和调车进路进行可靠分离控制。

车站电源系统一般由电源防雷、UPS不间断电源、各电源模块及汇流排组成。

首先从电源屏给出一个独立的电源，送至电源防雷箱，然后根据需要分成几路，其中一路送至UPS，经过UPS的净化后送至机柜，再经过总开关送至各层电源模块进行工作。

2.1.2软件组成

分散自律调度集中系统的软件主要包括：

通信服务子系统、自律控制子系统、控制计划编制子系统、列车进路控制子系统、调车进路控制子系统、综合维修子系统、车务终端子系统以及网络安全防

护子系统和车地信息传输系统等。

分散自律调度集中系统功能与操作分散自律调度集中系统涵盖了分局DMIS系统的所有功能，在此基础上，还具备调度集中的控制功能和分散自律控制特点。

2.2系统的网络构成

调度集中由调度中心子系统、车站子系统和调度中心与车站及车站之间的网络子系统三部分组成。

2.2.1调度中心子系统

调度中心子系统包括数据库服务器、应用服务器（或中心PRC）、通信前置服务器、大屏幕投影系统（或表示墙系统）、网络设备、电源设备、防雷设备、网管工作站、系统维护工作站、调度员工作站、助理调度员工作站、值班主任工作站、控制工作站、计划员工作站、综合维修工作站等，根据需要也可为其他调度台设置相应显示终端。

1数据库服务器，用于存储各种数据和操作记录，应采用强大、通用、高效、开放和可靠的数据库系统。

数据库服务器应为双机系统，双机切换应快速、可靠。

2应用服务器应为双机热备系统，用于运行图的自动调整和数据存储与数据交换，负责向所有应用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，并保存到数据库服务器。

3通信前置服务器应为双机热备系统，与车站子系统之间的信息交换。

4大屏幕投影系统（或表示墙系统），站场作业情况和区间列车运行情况等信息，

用于调度中心，用于显示车站。

5网管工作站应具有诊断报警功能，提供网络拓扑图状态、通道的流量和网络连接等信息。

同时，调度中心应设置微机监测与环境监控网络终端。

6系统维护工作站，主要用于系统设置、调试和技术支持；

同时具监视系统的运行状况的功能，对系统、现场设备运用情况，操命令，报警信息进行记录、分析、回放、输出和打印，运行信的记录应能保存30天以上。

7调度员工作站，主要实现监控管辖区段范围内列车行位置、指挥列车运行的功能（人工编制和调整列车运行计、调度命令的下达、与相邻区段调度员工作站交换信息）。

8助理调度员工作站，主要实观无人车站的调车作业划的编制、调整和指挥等功能。

9值班主任工作站，主要实现行车信息显示、下达调命令、查询列车运行调整计划和实际列车运行图的功能。

10控制工作站，主要实现调度中心人工进路操作控、闭塞办理、非常处理等功能。

11计划员工作站，主要实现列车日班计划的编制和达功能。

12综合维修工作站，主要。

用于设备日常维护、天窗、施工以及故障处理方面的登销记手续办理，并具有设置临时速，区间、股道封锁等功能。

2.2.2车站子系统

车站子系统主要设备包括车站自律机、车务终端、综合维修终端、电务维护终端、网络设备、电源设备、防雷设备、锁系统接口设备和无线系统接口设备等。

1）车站自律机是分散自律调度集中的关键设备，应满以下功能要求：

●应能接收调度中心的列车运行调整计划、直接操作指令和车站值班员直接操作指令，经检测无冲突后适时发送给车站联锁系统执行；

●应能实时接收车站信号设备状态表示信息，进行列车车次号跟踪，收集行车运行实际数据，并上传至调度中心；

●应能掌握车站联锁系统对进路命令执行的情况，并根据反馈信息对有关进路进行必要的调整；

●应能接收相邻各两站的实际运行图和设备状态信息；

●应采用双机热备的冗余配置方式。

2）车务终端应采用双机热备冗余配置，满足操作示功能的需求：

●应能完成列车、调车及其他特殊进路的办理；

●应能显示行车信息、无线车次号校核信息、调度命令；

●应能以图表形式显示本站及相邻各两站的实际运行图、列车运行调整计划等内容，同时具备相邻各两站站间透明功能；

●应能自动生成本站行车日志、完成调度命令签收等功能。

3）综合维修终端用于无人车站电务、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。

4）电务维护终端用于监视系统的运行状况，对所有操作控制命令、等进行分类存情况、故障报警信息和车站网络运行状态和打印，所有记录应能保存15天。

2.2.3网络子系统

网络子系统是由网络通信设备和传输通道构成双环自愈网络，应采用迂回、环状、冗余等方式提高其可靠性。

1.调度集中应根据传输通道的不同，按以下优先级顺序组网：

●不同物理路径、单独光纤、专网独立组网方案；

●不同物理路径、既有数据网组网方案；

●既有DMIS网络补强组网方案。

2.新建客运专线和高速线应采用不同物理路径光纤、专网独立组网方案。

3.通信协议可采用TCP／IP协议，专网时可采用专用协议。

4.系统不得采用TCP／IP协议与其他系统联网，应采用带光电隔离的RS—232、RS—422、、RS—485等通用通信方式与其他系统设备相连。

3功能研究

3.1基本原则

1调度集中对车站实行分散自律控制时，联锁关系仍由车站联 

锁设备保证。

实现各种功能时，应保证既有联锁关系的完整性。

2调度集中与车站联锁的接口，应按继电联锁和计算机联锁分类，采用统一标准。

接口应不影响车站联锁的安全性。

3系统所需现场信联闭设备信息均应从车站联锁设备以及DMIS系统获得。

对DMIS系统未包含的信息，由调度集中扩充解决。

4实施调度集中的必要条件是车站具备集中联锁（继电联锁和计算机联锁）、区间具备自动闭塞或自动站间闭塞。

5调度集中不改变既有联锁场间（含独立车场、独立调车区、无联锁区）的联锁照查条件。

调度集中在排列相关进路时，也必须受这些条件的约束，相应操作通过调度中心或车站车务终端办理。

6调度集中应将同一调度区段内、同一联锁控制范围内所有车站（车场、线路所）的信号、联锁、闭塞设备纳入控制范围。

单独设立的调车场、编组场控制设备原则上不纳入调度集中控制范围。

7一个分局（未设分局的为局）原则上设置一个调度中心子系统，一个调度中心子系统可控制若干个调度区段。

相邻分局（未设分局的为局）系统之间按DMIS方式交换信息（包含分属两个调度集中区段的相邻车站、相邻分界口车站）。

8系统应采用冗余技术、可靠性技术和网络安全技术。

9系统采用DMIS统一时钟标准。

10现代通信系统是分散自律调度集中正常运用的重要基础，应满足分散自律调度集中对语音、数据通信方面的功能。

3.2基本功能

分散自律调度集中系统应具备以下基本功能。

1．实时监视站场信号设备和列车运行状态，实现站间和区段透明显示；

2．追踪列车运行位置和到发时刻，自动描绘列车实迹运行图；

3．利用计算机辅助编制和调整列车运行计划，实现调度指挥计算机化；

4．通过系统网络向车站下达计划和调度命令；

5．通过系统网络和无线通信向机车下达调度命令、调车作业单、行车凭证和进路预告等信息；

6．自动编制车站行车日志；

7．追踪列车编组状态；

8．遥控所有联锁设备按钮，具备列车、调车和非正常作业人工遥控功能；

9．按照列车运行计划和车站站细，由自律机自动自主控制列车进路；

10．按照调车作业计划，由自律机根据机车请求和列车运行状况，自动自主控制调车进路并对调车状况进行监控和报警；

11．实现维修作业的综合治理和远程登、销记；

12．具有完备的网络安全防护功能；

13．实现TMIS和DMIS的结合和信息交换。

分散自律调度集中系统采用分布式计算机控制技术，它最突出的特点是整个系统的目标和任务事先按一定的方式分配给子系统，然后由子系统间通过数据通信进行信息交换和相互协调，独立完成目标或任务。

分布式系统可以有效降低整个系统的风险，在对子系统设备要求不高时，可以降低整个系统的造价，但假如对子系统设备性能和可靠性有过高要求，将有可能大大增加系统的造价。

分布式系统的子系统轻易实现通用化与系列化，系统的扩充也很方便，还可以对系统进行重构，实时地动态分配与治理系统，以适应不同的环境和用户的要求。

分布式系统的实时性能很好，响应速度快，这主要得益于子系统只处理本系统的信息，通常不受传输延迟的影响。

但是，分布式系统中各子系统的硬件和软件方面都有一些非凡问题需要处理，系统总体的调度、协调和优化更是极为复杂，增加了整个系统的复杂程度，处理不好有可能降低整个系统的可靠性。

分布式系统数据通信量非常大，对通信设备的可靠性和安全性有很高要求，子系统间通道或子系统本身的故障会严重影响其他子系统的工作，从这一点说也会降低系统的可靠性。

3.3控制模式

调度集中有分散自律控制模式和非常站控模式。

分散自律控制模式以列车运行调整计划自动控制为基本模式，同时具备调度中心、车站人工直接控制的能力；

非常站控模式是指当调度集中设备故障、发生危及行车安全的情况或设备天窗维修、施工时，脱离系统控制转为车站传统人工控制的模式。

调度集中的控制模式状态应有明确的表示。

系统应保证在分散自律控制模式下，原车站联锁控制台不起作用；

在非常站控模式下，分散自律控制模式控制不起作用。

3.3.1分散自律控制模式

分散自律控制的基本模式是用列车运行调整计划自动控制列车运行进路。

同时在分散自律条件下，调度中心具备人工办理列车、调车进路，车站具备人工办理调车进路的功能。

1．计划控制方式。

计划控制状态可由人工激活或禁止。

它是指自律机是否将收到的列车运行计划做为检查进路合理性的依据，并根据计划产生控制进路。

计划控制状态是本系统正常的进路控制状态。

2．人工按钮控制方式。

由操作员在操作员台或助理调度员台进行控制，或者由车站值班员在车务终端操作按钮进行控制。

人工办理进路时，自律机根据这个计划进行进路的办理和列车计划的冲突检测，假如有冲突，则系统会弹出对话框告警，询问是否强行办理。

3.3.2非常站控模式

当分散自律调度集中系统故障或其他紧急情况时，车站值班员可以按下6502控制台上的紧急站控按钮，切断分散自律调