計算機科技論文基于區(qū)域計算機聯(lián)鎖的CTC系統(tǒng)研究

1、計算機科技論文:基于區(qū)域計算機聯(lián)鎖的CTC系統(tǒng)研究摘要:區(qū)域計算機聯(lián)鎖實現(xiàn)了車站聯(lián)鎖、區(qū)間閉塞和調(diào)度指揮一體化控制,在我國鐵路有廣闊的應用前景,本文對基于區(qū)域計算機聯(lián)鎖的調(diào)度集中(CTC)系統(tǒng)進行研究,有實際意義。本文給出一種基于區(qū)域計算機聯(lián)鎖的CTC車站系統(tǒng)的結構和方案。系統(tǒng)采用智能化分散自律設計原則,依據(jù)列車運行調(diào)整計劃來自動控制區(qū)域范圍內(nèi)車站的列車進路,同時,在列車運行調(diào)整計劃的基礎上,解決了區(qū)域范圍內(nèi)車站的列車作業(yè)與調(diào)車作業(yè)在時間與空間上的沖突,實現(xiàn)了列車和調(diào)車作業(yè)的統(tǒng)一控制。以大秦線的王嶺線路所、秦皇島北站為例,討論了區(qū)域控制后運輸組織的變化,詳細分析CTC功能的改變,并研究了CTC

2、車站自律機、車務終端、電務終端的相應處理。該方案結構簡單、可節(jié)省投資;系統(tǒng)運行穩(wěn)定,可提高運輸指揮效率。關鍵詞:調(diào)度集中(CTC);區(qū)域計算機聯(lián)鎖;分散自律;進路自動控制Research on CTC System Based on Area Control Computer InterlockingAbstract:An Area Control Computer Interlocking System implements integrated control over station interloc-king, section block and dispatching and com

3、mand,and it will be applied widely on Chinese railways. This paperconducts research on the centralized traffic control (CTC) system based on area control computer interlocking,which carries practical significance. A kind of structure and scheme for the CTC station system based on areacontrol compute

4、r interlocking is proposed. On the design principle of intelligent decentralized self-regulation,the system automatically arranges train routes and performs centralized managment of train and shunting opera-tion within the control area according to the train operation adjustment plan. Taking the Wan

5、gling and Qinbeistations on the Daqin Railway as an example of area control computer interlocking, changing of the transporta-tion organization and changing of functions of the CTC system are analyzed in details and processing of the self-regulator, transportation terminal and electrical terminal ar

6、e researched. The proposed CTC station system ischaracterized by simple structure, low investment, stable opration and high efficiency of transportation control.Key words:Centralized Traffic Control(CTC); area control computer interlocking; decentralized self-regula-tion; automatic route control區(qū)域計算

7、機聯(lián)鎖系統(tǒng)1是在車站計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基礎上,結合網(wǎng)絡安全傳輸?shù)燃夹g而發(fā)展起來的網(wǎng)絡化、智能化和集成化的新型控制系統(tǒng),其實質(zhì)是將整個控制區(qū)域視為一個車站,使用一套聯(lián)鎖機完成不同地理位置的多個車站的聯(lián)鎖邏輯運算和集中控制,即對區(qū)段站及其周圍的小站、線路所或對一個車站的幾個車場進行集中控制。區(qū)域控制的適用范圍有以下幾種情況:站間距較近,且站間業(yè)務聯(lián)系密切,必須相互間協(xié)調(diào)配合才能有利于運輸能力的發(fā)揮;樞紐站的場之間,本來屬于一個完整的站,由于范圍太大,現(xiàn)場設備分設在不同的信號樓;高速度、高密度運行的區(qū)段,如客運專線或者城市地鐵或輕軌,其特點是列車按計劃運行,無需調(diào)度員干預;地理位置偏遠或條件惡劣的區(qū)段

8、,多數(shù)是作業(yè)量少的小型車站,自然條件艱苦,不便設置工作人員。近年技術的發(fā)展,使區(qū)域計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)已成熟,實用。大秦線湖東I場西信號樓、主信號樓以及東信號樓采用ED32-JD型區(qū)域計算機聯(lián)鎖控制,湖東II場的3個信號樓、王嶺與秦皇島北也同樣如此。在實施大秦線FZj-CTC型分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)時,基于區(qū)域計算機聯(lián)鎖構建CTC系統(tǒng)成為實際應用的一個新課題。本文以王嶺、秦皇島北站為例,討論在區(qū)域計算機聯(lián)鎖的基礎上搭建CTC2系統(tǒng),并給出實現(xiàn)方案。本文提出的基于區(qū)域控制的CTC方案可以簡化站間聯(lián)系,節(jié)省投資,提高車站及區(qū)間的控制水平。目前,對幾個車站或車場實現(xiàn)區(qū)域控制成為目前中國鐵路減員增效和加強管理

9、的重要手段,在此基礎上搭建CTC系統(tǒng)可以更有效地提高鐵路運輸?shù)纳a(chǎn)效率,該系統(tǒng)可以實現(xiàn)區(qū)域范圍內(nèi)列車進路的自動控制,而且將調(diào)車進路控制也納入系統(tǒng)統(tǒng)一管理,是鐵路運輸組織的新模式和鐵路行車指揮現(xiàn)代化的一個標志。1系統(tǒng)構成區(qū)域計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)有兩個特點:聯(lián)鎖機只有一套,設置在主站(車場);主站(車場)及從站(車場)均有計算機聯(lián)鎖的基本模塊,如驅動采集機、智能I/O或區(qū)域控制單元等輸入輸出子系統(tǒng)。用主站的一套聯(lián)鎖機來控制區(qū)域內(nèi)多個車站或車場的信號聯(lián)鎖及站間閉塞或場間聯(lián)系。區(qū)域計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的結構見圖1下半部分。該系統(tǒng)在主站設置操表機、聯(lián)鎖機及驅動采集機、電務機,在從站只設驅動采集機。主站的聯(lián)鎖機與其驅

10、動采集機,與從站的驅動采集機利用站間的安全局域網(wǎng)連接。主站通過安全傳輸網(wǎng)絡將系統(tǒng)的控制范圍擴大,納入幾個從站的控制,實現(xiàn)由主站對周圍從站設備的遠程集中控制。站間的安全通信網(wǎng)絡可采用專用的光纖網(wǎng),也可以是專用協(xié)議的CAN網(wǎng)、串口通信網(wǎng)絡,甚至可以采用基于UDP的以太網(wǎng)絡?；趨^(qū)域計算機聯(lián)鎖的CTC車站基本結構見圖1上半部分。該系統(tǒng)在主站設置自律機、車務終端及電務終端等設備,從站不設設備。主站設備以基于TCP/IP的雙以太局域網(wǎng)連接起來。按照鐵道部相關協(xié)議標準規(guī)定3,CTC自律機可與計算機聯(lián)鎖的操表機或聯(lián)鎖機進行接口。目前普遍使用的是自律機與操表機進行接口,自律機與聯(lián)鎖操表機的設置可以一一對應起來

11、。主站自律機與操表機進行接口,實現(xiàn)CTC與計算機聯(lián)鎖之間的通信,完成CTC下達給主、從站計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)命令的傳遞;將計算機聯(lián)鎖的站場實時信息及命令執(zhí)行結果等向CTC傳遞。該方案的特點是設備比較簡單,整個區(qū)域控制僅用一套聯(lián)鎖系統(tǒng)和一套CTC車站系統(tǒng),就可實現(xiàn)對多個車站或車場的進路自動控制和站間閉塞或場間聯(lián)系的控制。大秦線安裝的EI32-JD型區(qū)域計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)是2×2取2制式,聯(lián)鎖機為并列的二重系結構,單系采用雙CPU總線比較方式,可靠性高,故障率低。在站場改造時,一系可以支持聯(lián)鎖試驗,另一系供現(xiàn)場正常使用。CTC的車站自律機及車務終端均為雙機熱備的冗余方式,雙局域網(wǎng)和雙廣域網(wǎng)提高了系

12、統(tǒng)的可靠性。2基于區(qū)域計算機聯(lián)鎖的CTC車站系統(tǒng)如圖2所示,王嶺線路所、秦皇島北兩站距離很近,雖然王嶺具有到秦皇島的出口,但其站場簡單,只有兩組道岔,所以將王嶺納入到秦皇島北站進行區(qū)域控制,運輸上稱之為“大秦皇島北”。王嶺不再設車站值班員,由秦皇島北站值班員負責控制兩站的設備。秦皇島北為主站,王嶺為從站。在主站安裝一套聯(lián)鎖機及驅采機,其驅采機負責驅動和采集秦皇島北站的信號設備點;在從站僅安裝驅采機,負責驅動和采集王嶺的設備點。對于主站向從站發(fā)送驅動現(xiàn)場設備的信息以及從站將采集到信息向主站傳送均通過兩站間的光纜進行。在主站(秦皇島北)安裝一套CTC車站設備,從站(王嶺)不再安裝。區(qū)域范圍的調(diào)度命

13、令、調(diào)整計劃以及進路命令的下達均由主站完成。2.1CTC功能的改變主站與從站之間采用集中控制,從站的大量工作轉移到主站進行,運輸上制定了相應的行車組織方式和作業(yè)規(guī)章制度。為了適應運輸上的改變,CTC功能也做了相應的變化。(1)控制模式的轉換。區(qū)域控制范圍內(nèi)多站的非常站控和分散自律的模式轉換是同時進行的,由主站的車站值班員在聯(lián)鎖操表機上進行轉換,要么全部非常站控要么全部分散自律(2)站間透明功能。區(qū)域控制范圍內(nèi)多站算作一個車站進行站間透明。對于“大秦皇島北”,除了王嶺、秦皇島北兩個站外,還要透明與之相鄰的其他4個車站:后營及其前一個車站,柳村及其后一個車站。(3)進路指令的顯示。區(qū)域控制范圍內(nèi)多

14、站的進路指令全部在主站上顯示。進路指令信息包括:車次、股道、計劃到及開時間、始端按鈕、終端按鈕、變更按鈕、延續(xù)按鈕、觸發(fā)類型、進路類型、進路狀態(tài)等。由于是多站的進路指令,相同的車次會有多條,所以采取各站單獨顯示的方式,通過菜單選擇站名來切換。對單個站,以方向口為單位對接發(fā)車進路指令進行分組顯示。對于區(qū)域控制范圍大的車站,車站具備列車的控制權限,即車站可對列車的接車股道、始終端按鈕、變更按鈕、延續(xù)按鈕以及觸發(fā)方式可以修改。在主站完成區(qū)域控制范圍內(nèi)多站的進路指令的修改。(4)無線車次號校核。CTC系統(tǒng)在調(diào)度中心與GSM-R實現(xiàn)結合,從而可以收到來自機車的無線車次號。區(qū)域控制范圍內(nèi)多站的無線車次號均

15、由主站自律機收取并進行分別核對。(5)調(diào)度命令的收發(fā)。調(diào)度命令是調(diào)度中心通過CTC網(wǎng)絡下發(fā)到調(diào)度員指定車站的。對于區(qū)域控制的多站,CTC調(diào)度中心將多站的調(diào)度命令全部發(fā)送到主站,由主站完成調(diào)度命令的簽收和執(zhí)行。對于進一步需要上機車的調(diào)度命令,由主站值班員通過CTC網(wǎng)絡發(fā)送給GSM-R系統(tǒng),從而將調(diào)度命令發(fā)送到機車上。(6)調(diào)車作業(yè)單的編制與發(fā)送。區(qū)域控制范圍內(nèi)多站調(diào)車進路的辦理由主站完成。調(diào)車作業(yè)單由主站值班員在車務終端上編制,并提交給主站自律機,由它通過CTC網(wǎng)絡發(fā)送給GSM-R系統(tǒng),從而將調(diào)車作業(yè)單發(fā)送到機車上,司機和調(diào)車組可從機車上獲得。各站調(diào)車作業(yè)單單獨顯示,通過菜單選擇站名來切換。區(qū)域

16、范圍內(nèi)多站的調(diào)車請求均提交給主站自律機,由它依據(jù)列車運行調(diào)整計劃在時間與空間上對調(diào)車進路檢查運算,無沖突后才能執(zhí)行。(7)車次號的編輯與修改。區(qū)域控制范圍內(nèi)多站的車次號在主站車務終端上進行編輯修改。(8)路票編輯發(fā)送。區(qū)域控制范圍內(nèi)多站的路票在主站車務終端上進行編輯,并通過CTC網(wǎng)絡發(fā)送給GSM-R系統(tǒng),從而將路票傳送到機車上。(9)許可證編輯發(fā)送。區(qū)域控制范圍內(nèi)多站的許可證在主站車務終端上進行編輯,并通過CTC網(wǎng)絡發(fā)送給GSM-R系統(tǒng),從而將許可證傳送到機車上。(10)綜合維修的登銷記。區(qū)域控制范圍內(nèi)多站的綜合維修登銷記在主站車務終端完成,調(diào)度中心審批同意后,回復到主站車務終端。(11)站存

17、車管理。區(qū)域控制范圍內(nèi)多站股道上詳細的存車情況均由主站管理。(12)小編組管理。區(qū)域控制范圍內(nèi)多站的列車編組情況均由主站編輯后上報調(diào)度中心。2.2車站自律機的處理主站自律機干多站的活,除了完成自己本站的任務,還要完成區(qū)域控制范圍內(nèi)從站的任務。即主站自律機完成區(qū)域控制范圍內(nèi)所有站的列車作業(yè)的智能控制,即按照列車運行調(diào)整計劃自動排列列車進路;并根據(jù)相關車站作業(yè)細則規(guī)定,防止沖突進路(非聯(lián)鎖級的敵對進路)的辦理;主站自律機完成所有站的調(diào)車作業(yè)的智能控制,按照相關車站作業(yè)細則、太原鐵路局行車組織規(guī)則4、鐵路技術管理規(guī)程5等對列車進路及調(diào)車進路進行可靠分離控制。掌握區(qū)域控制內(nèi)所有站的聯(lián)鎖系統(tǒng)對進路命令執(zhí)

18、行的情況,并根據(jù)反饋信息對有關進路進行必要的調(diào)整。調(diào)度中心將這兩站的調(diào)整計劃編輯確認后,通過CTC中心與車站之間的廣域網(wǎng)下達到主站自律機中,即將王嶺、秦皇島北站的調(diào)整計劃下達到秦皇島北站的自律機中。自律機收到兩站計劃后,對其進行分別處理,內(nèi)部以王嶺、秦皇島北各自的站碼來標志不同的車站,將各站的計劃分別轉為進路指令進行預存,并分別檢測各自的進路觸發(fā)時機。在規(guī)定的時機,通過合法性、時效性、完整性和無沖突性檢查后,將指令轉換為命令,下達給區(qū)域計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)執(zhí)行。王嶺、秦皇島北兩站在運行圖上為兩個獨立的車站,各有各的計劃時間點,需要主站自律機對這兩站分別報點。當各站的列車進出站后,自動將各自的通過點或

19、到發(fā)點報給調(diào)度中心,CTC調(diào)度中心會根據(jù)所報的時間點自動描繪列車運行實績圖。2.3車務終端的處理主站車務終端完成所有站的調(diào)車計劃編制、調(diào)車進路的辦理及其他控制操作;完成所有站調(diào)度命令的簽收功能,并可完成站間透明的顯示;以圖表形式顯示區(qū)域控制站及相鄰各兩站的實際運行圖、列車運行調(diào)整計劃等內(nèi)容。自動生成行車日志。規(guī)定王嶺與秦皇島北兩站填寫一張行車日志表,不做站間切換分別顯示。該表包括:秦皇島北接王嶺方向的車和秦皇島北向王嶺發(fā)車的時刻表;王嶺向秦皇島方向發(fā)車和王嶺接秦皇島的車的時刻表;秦皇島北向柳村方向發(fā)車和秦皇島北接來自柳村的車的時刻表。王嶺接后營方向的車以及向后營發(fā)車的時刻表在日志上不再顯示,需要去掉這部分內(nèi)容。鄰站預確報的顯示位置,對于非秦皇島方向出入的列車,要越過王嶺站進行鄰站預確報。后營向王嶺發(fā)車的預告點和實際發(fā)點,在主站日志上顯示在秦皇島北站的相同車次行的相應位置,后營站日志上顯示的是秦皇島北向后營發(fā)車的預告點和實際發(fā)點。王嶺向秦皇島北、秦皇島北向王嶺發(fā)車不再進行站間預確報。對于秦皇島方向出入的列車,以常規(guī)進行鄰站預確報。2.4電務終端的處理在主站設置電務終端,監(jiān)視區(qū)域范圍內(nèi)所有站的信號設備狀態(tài),查閱所有列車運行早晚點情況及調(diào)車作業(yè)單等,對現(xiàn)場設備運用情況,操作命