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分散自律调度集中（CTC）系统铁道科学研究院通信信号研究所铁路运输自动化的基本概念(1)铁路运输生产过程，实质上就是旅客和货物的运送过程。无论是旅客运输还是货物运输，铁路都是用列车方式办理的。旅客列车的车列都是事先编成的，在一般情况下是不变的，旅客根据自己的旅行需要自主选择乘车日期。车次、到站、座别，自行购票和乘降列车。货物运输则不同，每一货物列车中的车辆，在多数情况下总是由分散在同一车站的不同地点进行装卸，或是在不同的车站进行装卸后集结起来的。因此，铁路货物运输较之旅客运输要复杂得多。铁路货物运输生产的主要内容，是把货物装入车辆，再把车辆编入列车运送，在运送过程中，必须进行装车站的发送作业、途中运送(包括途中运行、在沿途技术站的中转和改编作业等)和卸车站的终到作业。铁路运输自动化的基本概念(2)铁路在运送货物和旅客的过程中，一部分是处理有关旅客和货物以及铁路与收、发货人关系方面的广泛的社会联系和运输服务工作，这属于客运工作和货运工作的范围，另一部分是处理运输过程中有关机车、车辆和列车的工作，则属于行车组织工作的范围。铁路运输生产过程的每一个环节以及整个生产过程的计划、组织与指挥，都属于铁路运营工作的范围。也就是说，铁路运营工作包括铁路客运、货运和行车组织三个方面。铁路运营管理自动化包括两个相互联系和相互依存的方面：信息处理自动化和过程控制自动化，前者对应于TMIS、PMIS等系统。后者对应于DMIS和CTC系统。行车指挥自动化基本概念(1)列车运行图是规划和指导列车在各个铁路方向和区段运行的基本依据，列车运行图所规定的列车区间运行时分和车站停车时分是对列车运行组织系统的平衡状态的一种标准化的图形描述，相当于列车运行组织与控制系统的给定值；而在实际运营中，由于设备状态、气候、运输组织等因素的影响，列车运行实绩偏离运行图规定时间的现象并不罕见，这些影响均可视为外部环境干扰；列车运行偏离现象的计量，是由其运行途中各个车站履行接发车作业过程确定并向铁路分局行车调度报告的，各个车站的接发列车系统相当于测量变送装置；分局行车调度员根据列车运行实绩与标准的分析比较，确定列车运行调整方案，在整个列车运行组织与控制系统中发挥调节器的作用；分局行车调度向所辖各站下达列车运行调整方案，所以各个车站又是列车运行组织与控制系统的调节执行机构，通过执行调度命令对列车运行进行调控，使之恢复按图行车。行车指挥自动化基本概念(2)铁路列车运行组织与控制系统具有负反馈控制系统的鲜明特征，而且其执行调节机构和测量变送装置是合一的。不过在实际工作中，由于列车调整方案往往还带有某种先导的调节和控制功能，因此又不同于简单的反馈控制系统，而是远为复杂的前馈――反馈控制系统。随着技术进路和系统控制功能的提高，车站作为执行调节机构和测量变送装置两者合一的功能也在变化。为更精密监测列车运行，除车站外，需在区间设置多个检测点，因此系统的测量变送装置从车站扩展到区间，出现多点检测、向调度系统输送反馈信息的新情况；为更有效执行调度调整方案，需将执行调度命令的控制权集中到行车调度，这就是调度集中控制及其高级形式――由计算机控制的列车进路自动控制。列车运行调整方案的编制，本来就是实时性强、高智能的脑力劳动，为适应高速行车的需要，也在人工智能和专家系统的基础上发展智能化的列车运行调整计算机辅助决策系统。行车指挥自动化基本概念(3)随着运量的加大，行车速度的提高，人为因素在行车指挥中所产生的不协调和联络中的失误，对行车的调度和调整将产生严重的影响。尤其是高速铁路出现以后，这种方式已经不能很好地适应高速铁路行车指挥的需要。为改变这种状况，许多国家逐步开发了行车指挥自动化系统。行车指挥自动化是指以铁路现代化技术装备(电气集中、自动闭塞、ATP/ATC/ATO)为基础，利用信息采集装置收集列车、调车运行的实时信息，由计算机自动进行列车调车运行追踪和管理。并根据未来运输变化的需要，自动制定列车运行计划和调车作业计划，合理配备牵引力、车辆及乘务员，传达列车运行调整信息和调车作业计划信息，自动完成调度监督，提供列车调车进路控制手段，自动进行列车运行实迹的描述、统计和分析。行车指挥自动化系统的采用可以显著提高行车安全和正点率、充分发挥车站和线路的通过能力、提高调度水平、提高计划和统计工作质量，进而可以获得较好的经济效益和社会效益。FZY-CTC系统概念FZY－CTC系统是针对我国铁路运输的特点和运营实际需求，以DMIS为平台——列车运行计划自动调整、列车车次号自动输入和完整连续准确追踪、无线调度命令传送等基础上开发的，以设备自动控制为主，人工干预优先的新一代智能化分散自律调度集中系统。它是依据中国铁路的调度指挥模式，综合采用现代通信技术、计算机技术、网络技术和自动监控技术研制的高可靠高实时高安全自动监控系统，实现了列车作业和调车作业在分散自律控制模式下的协调统一控制，能够完成列车运行图计算机辅助编制，列车运行图自动调整及下达，列车运行自动追踪，列车实际运行图自动描绘，列车进路自动控制，列车车列运行及设备工作状态实时监视，接车进路信息自动预告，调车作业计划计算机辅助编制，调车进路交互式自动控制，发车指示器和旅客向导牌自动控制，各种运营(运输指标)自动统计，调度命令自动下达到站段机车，行车凭证自动下达到机车，行车日志自动生成，以及报警信息、系统运行日志和操作事件自动记录分类等功能。基本图日班计划阶段计划实际运行图计算机比较运算比较一致执行原计划比较不一致调整执行新的计划CTC区段非CTC区段自动排列进路人工排列进路进路信号闭塞(联锁系统)车次追踪列车速度控制(ATP/ATC系统)车次校核(无线、应答器)计算机自动运算处理DMIS/CTC系统功能原理示意图用户组用户用户调度中心沿线车站调度员手工铺画、调整列车计划值班员在站控方式下办理本站所有作业值班员在站控方式下办理本站所有作业操作员在遥控方式下将列车计划输入计算机，按列车实际运行情况和计划自动办理办理列车进路。同时保留手工办理的功能。站控和遥控不能同时有效。集中控制CTC（一）用户组用户用户调度中心沿线车站计算机辅助调度系统，保留调度员手工铺画、调整列车计划值班员在站控方式下办理本站所有作业值班员在站控方式下办理本站所有作业系统在遥控方式下将列车计划输入计算机，按列车实际运行情况和计划自动办理办理列车进路。同时保留手工办理的功能。站控和遥控不能同时有效。集中控制CTC（二）用户组用户调度中心沿线车站计算机辅助调度系统，统一管理列车、调车计划，保留调度员手工铺画、调整计划的功能小站可不设值班员，由中心办理一切作业。在非常站控方式下，应急值班员可办理本站所有作业。大站设值班员，平时只办理调车作业。在非常站控方式下，可办理本站所有作业。不设正常站控功能。系统自动将列车计划、调车计划输入计算机，按列车调车实际运行情况和计划自动办理办理列车调车进路，并保留手工办理的功能。调度中心具有办理车站所有操作的能力，同时不再区分站控和遥控方式，仅保留非常站控的功能。分散自律CTC分散自律CTC设计理念铁路运营工作包括铁路客运、货运和行车组织；铁路运营管理自动化包括两个相互联系和相互依存的方面：信息处理自动化DMIS/TMIS和过程控制自动化CTC；铁路运营管理的信息处理的特点为：信息源点分散性，信息载体流动性，信息联系广泛性和信息交换频繁性，信息的海量性、共享性、实时性和不间断性，以及信息处理的多样性；铁路运输生产过程控制自动化考虑和解决的问题有运输系统的安全控制，自动化系统的可靠性，以及人机系统的优化设计；分散自律CTC设计理念－安全性安全是生产的前提和基础，铁路运输生产过程控制自动化，在解决省力化和无人化的同时，始终需要解决生产过程的安全控制问题。随着铁路运输高速和重载技术的发展，高技术带来的高风险更为突出。高速和重载技术中的自动化列车进路控制系统和速度控制系统，线路、机车、车辆等设备及列车运载状态的自动化实时检测、监控、报警系统，人为失误和事故防护系统，铁路运营环境及自然灾害的监测和预报系统，提供各种运输设备、建筑界限的运输条件和运输限制的地理信息系统等等，是铁路运输生产过程控制自动化必不可少的重要组成部分。铁路运输生产过程控制自动化应能在更高的程度上保证运输安全。铁路运输安全控制，将进一步运用先进的雷达系统、避碰系统、红外和超声传感技术、无损检测技术、故障诊断和定位技术、故障告警和安全防护技术、事故救援和恢复技术等。分散自律CTC设计理念－可靠性保证系统可靠、稳定地运行是运输生产过程控制自动化的重要问题。对系统运行的环境及其变动有深刻的认识和把握，系统功能广泛适应复杂多变的外部条件。采用有效的可靠性技术方法，如冗余技术、容错和纠错技术、故障安全技术等，提高系统的稳定性和抗干扰能力。自动化系统的可靠性是系统的稳定性、对故障隐患的敏感性、对外部随机干扰的适应性以及迅速的系统恢复能力的有机结合。分散自律CTC设计理念－人机交互铁路运输生产过程的开放性，决定了铁路运输生产过程控制自动化系统不是一个封闭的完全自动化系统，而是一个复杂的人机系统。而人机系统的优化设计涉及人机优势互补和系统整体功能的发挥。随着科技进步和社会发展，人在人机系统中逐步退出其生理能力难以胜任的高频率、高精度、高强度、持续时间长、危险性大和实时性强的监测、控制和操作领域，而用人所发明创造的更为先进、精确、可靠，更能保证安全的设备来代替，是技术进步和社会发展的必然趋势，这一切并不意味着否认和消弱人在自动化系统中的作用，相反，要求人在系统设计、高层管理决策和系统发展战略等高智能领域发挥更大的作用。需要在更高的层次上处理好人机功能的优化组配问题。良好的人机界面也是优化人机系统设计的重要一环，需要更多地研究采用适合人的工作习惯以及观察、思维和判断特点的语言、图像处理和计算机视觉等多媒体先进技术。分散自律CTC设计理念－中国特色以DMIS为平台，以调度集中为核心，实现调度指挥自动化。具有分散自律控制模式和非常站控模式。系统本身只有控制指令不同的来源，而没有控制权的转换问题面向我国路情，实现列车作业的集中控制，采用分散自律技术，在阶段计划的控制下，解决列车作业与调车作业在空间与时间上的冲突，实现调车作业的集中控制。通过对铁路运输调度指挥工作流程进行优化处理，实现运输调度指挥的自动化、现代化。既适用于有人车站，也适用于无人车站。只有分散自律模式和非常站控两种模式。分散自律模式是系统的正常工作模式；非常站控模式是指当调度集中系统设备故障或车站发现有危及行车安全的情况时，车站值班员可以使用非常站控按钮，强行将该站的控制方式直接转为站控的方式。调度中心具有对现场行车设备的人工直接控制功能。在运输组织形式上是调度员对列车（司机）的直接指挥和调度管理，调度员和司机之间具备良好的通信手段。以设备控制为主，人工干预优先采用分散自律技术构筑系统的应用软件系统统一协调处理列车调车干扰问题，没有交放权的要求调度中心可以远程遥控办理车站所有作业通常情况下调度中心办理的作业，车站只能监视，无权更改；车站办理的作业，调度中心只能监视，无权更改。分散自律CTC的特点分散自律技术调度中心车站丁自律机……车站丙自律机车站甲自律机车站乙自律机车站乙车站丙车站甲调度中心自律机分散是相对于调度中心集中控制而言，将过去由调度中心集中控制所有车站的列车作业的方式改变为由各个车站独立的控制各自的列车和调车作业自律是指依据各站的特点，系统按照“技规”、“行规”、“调规”和“站细”等规则自动协调列车作业和调车作业的矛盾，控制列车进路和调车进路分散自律技术的实质就是比照我国铁路运输指挥的模式，将调度员指挥调度列车群运行的知识和车站值班员指挥控制本站列车调车作业的知识以形式化的描述纳入计算机处理。基本原则：列车作业优先于调车作业，调车作业不得干扰列车作业。发生冲突由系统判决，给出建议后执行。集中分散自律接收班计划编制阶段计划下达调整计划调车计划的编制调车计划调整等车