鐵路既有線區域集中控制方案研究
作者：劉慧蓉 （中國鐵路呼和浩特局集團有限公司包頭西車站職教科， 內蒙古 包頭 014014）時間：2022-02-14
摘 要 ：目前，針對我國既有線普速鐵路普遍存在的諸多問題，本文首先在分析我國鐵路既有線運輸調度現狀的基礎上， 通過對現有解決方案進行逐一對比，得出基于綜合自動化技術實現既有線區段集中控制的方案。其次簡要分析了其功能特 點及部署需求，為未來既有線升級改造，提高既有線運輸管理水平、安全防控水平、集約化發展等提供了參考。
關鍵詞 ：鐵路既有線 ；區段中心控制 ；綜合自動化 ；作業自動執行 ；作業安全綜合防護
來源：智能建筑與工程機械
中圖分類號 ：U215.8 文獻標識碼 ：A 文章編號 ：2096-6903(2021)06-0101-02
0 引言
截至 2020 年底，中國鐵路營業里程已超過 14 萬 km， 其中普速鐵路營業里程超過 10 萬 km，普速鐵路占比巨 大 [1]。普速鐵路路網密集，站間距較小，沿途小站較多， 車站作業人員和維護人員較為分散，往來十分不便，因 此其已難以適應鐵路發展集約化要求。隨著列車速度的 不斷提升，行車密度的加大，對既有線的調度指揮、接 發列車、中間站以及穿越或占用正線調車作業等都提出 了新的要求。當前，為進一步提高調度指揮水平，特別 是嚴防錯辦、漏辦，確保列車運行安全和運輸秩序良好 變得尤為迫切。
1 鐵路既有線運輸調度現狀
通過對某既有線連續三個車站進行調研，車站基本 情況如表 1 所示，列車作業流程現狀如圖 1 所示，發現 主要存在以下幾點問題 ：
（1）人員分散，不便于管理。鐵路線路較長，沿線小 站較多。車站作業人員和電務維護人員分布比較分散，不便 于人員管理以及物資供應。
（2）站間聯絡繁瑣，作業效率不 高。各車站作業人員需要通過電話彼此聯系辦理閉塞手續， 且各車站作業人員均需與列車司機聯控，作業效率不高。
（3） 車站作業量不大，人員配置低。各站日均接發列車 23 對 次，且調車作業很少，但各站均需全套配備車站作業人員 以及電務維護人員，因此人員成本較高。
（4）缺少嚴防錯 辦、漏辦機制，存在行車安全風險。當前各車站作業人員 均根據列車調度指揮系統（TDCS）行車日志獲取行車任 務，根據 TDCS 運行圖獲取列車運行狀 態，手動在信號 設備上辦理閉塞以及進路，且三個站所在的線路為單線鐵 路，容易發生錯辦、漏辦事件，存在一定行車安全風險。
2 解決方案分析
目前國內外針對區域集中控制主要采用區域計算機 聯鎖技術、分散自律調度集中技術（Centralized TrafficControl，簡稱 CTC）以及綜合自動化技術（Synthetic Automation of MarshallingYard, 簡稱 SAM）[2]。
2.1 區域計算機聯鎖技術
選取其中一個車場作為中心控制車站，車務人員在中心控制車站對該區域內的所有信號設備進行集中控制， 由此構 成的聯鎖方式稱為區域聯鎖 [3]。采用區域聯鎖可以減少或取消受控站的運轉人員。區域聯鎖管轄范圍比原有單個車站的 聯鎖范圍更廣，車站值班員的勞動強度要比原有強度更大且無行車安全防護功能，日常作業過 程中出錯的可能性更高。 按照區域計算機聯鎖方案進行改造，需在受控站設置遠端操控，車站值班員集中在中心站既有運轉室辦公 ； 本地操控終 端需熱備，以便故障或其他情況時迅速轉為現地操作各站采用現地操作機熱備的遠端操控方案，遠端機房分別設置各站操 控終端主機設備。改造范圍、實 施難度以及成本相對較低。
2.2 分散自律調度集中技術
車站根據控制中心下達的列車運行調整計劃，各個車站的設備獨立地控制各自的列車和調車作業。以 CTC 技術為代 表的集中控制技術在列車作業安全防護功能上取得了較大發展，且廣泛應用于高鐵線路和客運專線，但是在現有技術作 業的客貨運車站，仍缺乏使用經驗。車站行車人員僅可通過遠程復示受控站站機進行操作，各站沒有做好轄區整合聯動 協同，值班員操作手續繁復易出錯。 按照分散自律調度集中方案進行改造，需要將中心相關服務器及調度臺升級為 CTC 系統，3 個車站全部新 設 CTC 車站子系統，中心機房新設關鍵服務器。車站控制模式為 ：分散自律模式下的車站控制 模式，車站手動按進路序列觸發進路。設置 1 個中心站，其余為非中心站，中心站設立非中心站 CTC 系統的遠程車務終 端控制臺，實現中心站控制非中心站的 CTC 功能 [4]。
2.3 綜合自動化技術
以 SAM 技術為代表的集中控制技術兼具列車作業、 調車作業等復雜作業的統一調度指揮。該系統除了與計算機聯鎖 進行整合外，能夠無縫整合車站管理信息系統、 防溜器控制系統、機車 STP 系統及調車作業安全防護等功能，將區域內 的接發車作業、調車作業、車站技術作業等全部作業環節納入到系統控制范圍內，極大限度地發揮區域運輸的綜合效率， 車站行車人員可通過一個顯示臺面對多個中間站進行集中自動操控及作業安全卡控， 原場區實現無人值守 [5-6]。 按照綜 合自動化技術方案進行改造，需要在中心設置集中控制系統，包含數據庫服務器、系統接口服務器、集中控制服務器、集 中操作終端、作業過程監控終端、車務維護終端等，采用雙機熱備、雙通道網絡確保系統可靠、 安全運行。改造范圍、工 程實施難度及費用相對適中。
2.4 方案對比
方案對比，如表 2 所示。
（1）設一個集控站，在一定區域內將周邊小站納入集控站管理，從而減少作業人員配置。
（2）從故障及施工影響方面進行比較。區域聯鎖設備故障或升級改造時會影響各從屬站，而 CTC 與 SAM 只對單一站 場產生影響，對中心站及其他站不產生影響。
（3）從作業安全防護、作業自動控制等方面進行比較。區域計算機聯鎖缺少此類功能，CTC 與 SAM 均包含此類功 能。CTC 主要應用于客運專線，在存在技術作業的客貨運車站應用較 SAM 少。 通過對比發現，功能上綜合自動化 技術完全能夠涵蓋 CTC 的全部功能，并且造價相對較低，區域計算機聯鎖的方案造價雖然較低，但是功能、故障影 響范圍等方面有所欠缺，因此針對既有線普速鐵路區域集中控制最優方案為使用 SAM 實現既有線區域集中控制。
3 綜合自動化技術方案
3.1 功能特點
基于 SAM 技術的鐵路既有線區域集中控制系統與各受控站的計算機聯鎖、TDCS、防溜器控制、車站管理信息等系 統進行接口，建立綜合信息共享平臺，實現對上述系統的集中統一管理與控制，功能特點體現在以下 三個方面 ：
3.1.1 作業計劃、調度命令的自動接收與管理
（1）自動接收路局下達的列車作業計劃，根據控制 區域內各站之間關系，生成系統專用的從控制區域外車站 至控制區域內作業目標站的計劃，同時整合控制區域內所有通過站的通過計劃。 （2）自動接收調車作業計劃。 （3）調度命令管理 ：自動接收調度命令，提供調度命令 簽收、查詢、打印、中轉、提示等功能。 （4）根據接收 到的各類作業計劃結合運行圖、調度命令、作業區域標 記、現場設備狀態自動調整列車及調車 的作業計劃。
3.1.2 作業過程自動控制
（1）作業計劃分解、進路優選與預覽。系統應根據各類作業計劃自動生成路徑信息，并考慮列車走行距離最 短、平行作業、避免沖突等因素，對計劃分解生成的作業指令集進行自動或人工選優處理，分解轉換成相應進路 指令序列，并呈現在進路預覽選擇界面。
（2）作業安全綜合防護功能。系統具備對多種車務行車風險的安全卡控功能。
1）計劃信息一致性卡控與報警 ；
2）作業順序卡控與報警 ；
3）分路不良區段卡控與 報警 ；
4）施工封鎖區域卡控與報警 ；
5）運行圖數據的卡控與報警 ；
6）通過列車的進路連通性卡控與報警 ；
7） 客車接車股道卡控與報警 ；
8）電力牽引機車進路卡控與報警 ；
9）超限列車卡控與報警 ；
10）股道有效長度卡控與報警 ；
11）列車進路未及時辦理報警 ；
12）技檢作業進度卡控與報警。
（3）進路自動控制。系統應具備自動、人工兩種控制模式。在自動控制模式下，系統根據指令集，卡控進路條 件，擇機自動辦理進路，監控進路的執行過程，人工干預優先。在人工控制模式下，值班員需按傳統的作業方 式辦理進路，同時具備進路條件提示與報警功能。
（4）作業實績自動反饋。系統應監督作業計劃執行進度，采集并發送報點信息，形成車站作業的閉環管理。系 統具有站內車輛跟蹤功能，能提供準確的報點信息。
3.1.3 站場信息綜合表示
（1）站場設備表示信息顯示。顯示站場的線路形狀、 設備等，包括工程范圍內的整個線路全景。以彩色光帶 和圖形符號實時顯示站場設備的狀態，包括區段、信號 機、道岔等設備的實時狀態，例如道岔開向、區段占 用 / 鎖閉 / 空閑、信號機開放或關閉。采用不同的顏色表示由于施工或故障被暫停使用的設備、線路資源。采 用不同的顏色表示由于接觸網施工等原因，造成接觸網不供電的線路。采用不同的顏色標識人工標記的區段 分路不良狀態。
（2）鄰站設備表示信息顯示。以彩色光帶和圖形符號實時顯示鄰站區段、信號機等設備的狀態。
（3） 作業計劃與執行進度表示。詳細展示站內的到發計劃、 調車作業計劃等計劃內容與作業進度。
（4）外勤作業進度顯示。顯示接發列車技術作業（車號、貨檢、列檢、 列尾）的執行進程，包括進度顯示、 倒計時、超時報警 等。
（5）重要作業信息語音提示。對于作業過程中報點、 告警等信息，系統通過語音提示作業人員予以注意。
3.2 部署需求
以車站 3 為集控站，另外站型較小的車站 1、車站 2 為受控站。將 3 個車站納入集控站管理。基于SAM 技術的鐵路 既有線區域集中控制系統實施后，3 個車站作業人員均可移至集控站調度大廳進行集中作業，單班只需要 1 ～ 2 人，即 可對 3 個站的設備進行操作，并實現自動排路、綜合安全防護。同時在集控站新設集中控制機房。 系統由數據庫服務 器、系統接口服務器、集中控制服務器、集中操作終端、作業過程監控終端、車務維護終端等構成，采用雙機熱備、雙 通道網絡確保系統可靠、 安全運行。系統組成如圖 2 所示。
4 結語
我國鐵路目前存在大量非繁忙既有線普速鐵路。通過對現有解決方案進行對比分析，總結出最優解決方案， 通過 SAM 技術進行既有線區域集中控制改造，將沿途 車站集中到區段中心進行操控，實現作業過程的綜合管 理、作業安全綜合防護，有效地防止了作業錯辦漏辦， 同時降低勞動強度、提高工作效率、減少作業人員，真正達到減員增效保安全的實施效果。
參考文獻
[1] 劉俊.普速鐵路調度集中控制系統運用優化對策探討[J].鐵道 運輸與經濟,2019,41(8):1-5.
[2] 管洋.技術作業站及其周邊車站信號集中控制的研究[D].北 京:北京交通大學,2012.
[3] 仵光輝.區域計算機聯鎖系統可靠性分析及評價[D].蘭州:蘭 州交通大學,2020.
[4] 王強,費振豪.調度集中系統在普速鐵路運用方案探討[J].中國 鐵路,2020(8):46-49.
[5] 徐永梅,余淮,王晶.編組站綜合自動化系統大數據平臺構建及 應用探究[J].鐵道運輸與經濟,2020,42(12):49-53.
[6] 李瑞辰.基于編組站綜合自動化技術的機列銜接協調優化研 究[D].北京:中國鐵道科學研究院,2019.
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）
Abstract: 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.
Keywords: existing railway line; section central control; integrated automation; automatic execution of operation; integrated protection of operation safety
免責聲明：本網站所刊載信息，不代表本站觀點。所轉載內容之原創性、真實性、完整性、及時性本站不作任何保證或承諾，請讀者僅作參考并自行核實。