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分散自律调度集中系统CTC湖南高速铁路职业技术学院第一节CTC系统概述概念：调度集中（CTC）是英文字CentralizedTrafficControl的缩写。调度集中（CTC）系统是综合了通信、信号、运输组织、现代控制、计算机、网络等多学科技术，实现调度中心对某一区段内的信号设备进行集中控制，对列车运行直接指挥和管理的技术装备。一、分散自律调度集中的特点1、高智能化最大限度地将行车人员从繁琐的工作及运输安全生产的压力下解放出来，包括自动生成列车进路、自动记录列车实时信息等，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、通用性强采用完全通用的设计算法，包括数据结构、时刻表结构、车站平面结构、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采用了多维数据结构，通过一个数据入点，便可方便、快速、准确检测到相关联的信息，极大地提高了预算速度和信息查询能力。5、实用性强根据现场实际工作的需要，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，重要设备采用双机设计，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，软硬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作业单编制灵活方便，大大简化了车站值班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段，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情况继续自动执行完，通信仍未恢复正常，该站自动设为自动通过状态。10、充分的网络防护功能网络路由器采用端口IP地址、MAC地址绑定技术，防止非法接入；网络路由中安装防火墙软件，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及入侵检测系统，及时发现网络病毒和非法入侵。二、分散自律调度集中系统的发展分散自律调度集中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，允许调度中心和车站通过调度集中自主进行调车功能。这对于调度集中来讲是一种功能的分散，不同于传统意义上的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，如果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。这一原则叫做“分散自律控制原则”。分散自律调度集中系统是建立在TDCS（列车调度指挥系统）技术平台上的自动控制系统，且具有自动排列进路的功能。充分利用了TDCS系统的车次号自动输入校核、运行图自动描绘、调度命令自动下达等技术成果，做好与铁道部、铁路局车站既有设备的结合。引进国外先进成熟的关键技术成果和自主研发相结合，重点研发调车分散自律和进路智能化控制系统，为全面发展CTC奠定了基础。调度集中具有减员增效的显著作用，可以有效提高铁路运输的生产效率，因此调度集中系统在世界发达国家得到了广泛的应用。日本调度集中营业里程达2.6万公里，占总营业里程的近90%；法国高速铁路、加拿大和北美的重载运输，已经全部实现了综合指挥调度。就连印度和韩国，他们的线路70%~80%也实现了调度集中控制。我国调度集中的发展经历了漫长而曲折的过程。自七十年代以来我国先后自主研制了DD-1、DD-2、DY-1、D4、D5型调度集中系统。1991年12月23日，卡斯柯信号有限公司引进美国技术，结合中国铁路运营特点开发成功CTC-4000调度集中系统并在柳圆—哈密调度区段开通运行。虽然这些系统都取得了一定的成功，但应用效果都不明显。传统调度集中系统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人员无人化。同时在应用中还存在车站和行车指挥调度中心频繁交换控制权的问题，难以适应我国铁路客货运混跑、调车作业量大的运输特点。另一方面,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，一个助理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。因此，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、生成，运行图的自动生成、调整，以及无线传输技术的应用等关键技术没有突破，智能化程度不高等原因，调度集中技术发展缓慢。另外，现有的调车作业方式、作业步骤和作业要求，在很大程度上存在与调度集中的不相适应。因此，通过新建调度集中线路，逐步摸索与调度集中系统相适应的作业方法和要求，并形成调度集中作业标准，对下一阶段调度集中的推广极为重要，具有积极的指导作用。直至2004年5月23日兰州铁路局在青藏线西宁—哈尔盖段率现开通新一代CTC系统。铁道部调度大厅第二节CTC系统的体系结构CTC的运输指挥流程阶段计划日班计划人工/自动调整调车作业计划中心行调台助调台数据库服务器其它设备调监台机调货调值班主任…运统46对移动体的控制调车作业单、操控指令调车作业计划编组计划阶段计划人工操作行车日志牵出线2股道３股道1股道信号员终端车站综合维修终端自律机直接操控指令综合维修台一、系统整体结构分散自律调度集中体系结构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组成，硬件系统由中心子系统、车站子系统及网络通信子系统构成。站间广域网(采用专用独立光纤)值班主任台数据服务器行调台综合维修工作站防火墙通信前置服务器磁盘阵列应用服务器中心冗余网打印机绘图仪电务维护控制工作站表示墙控制器车务终端联锁网管工作站打印服务器双EtherNET车站自律机(通用机型)6502联锁系统助理调度员台联锁双EtherNET车站自律机(通用机型)计算机联锁系统车务终端维护终端维护终端其他系统系统培训路由器路由器路由器路由器路由器路由器V.35/G.703V.35/G.703SD123456789101112输入单元6502控制台RSCSTRRDTDCDTALK/DATATALK计算机联锁上位机系统总体构成图图一防火墙防火墙SD123456789101112输出单元地面接收机无线调车机车信号和监控系统地面主机车站转接器1、铁路局调度中心子系统结构计算机设备：①服务器：包括数据库服务器、应用服务器和通信前置服务器，分别用于系统的数据存储、数据收发和处理、信息交换。②应用工作站：包括计划员工作站、调度员工作站、助理调度员工作站、控制工作站、网管工作站等。采用工业级计算机设备，每台工作站根据具体功能的不同可以设置一至多台显示器，共享网络打印输出设备，如绘图仪、激光打印机等。网络设备：路由器、协议转换器、中心LAN等。电源及防雷：电源屏、防雷屏、转换屏、稳压屏、UPS电源屏等。鼠标调度员工作站鼠标助理调度员工作站鼠标鼠标打印机鼠标鼠标鼠标打印机鼠标鼠标鼠标鼠标鼠标打印机打印机HP激光打印机鼠标鼠标打印机键盘鼠标ESCONBATTLOADONBYPASSFAULT电源屏系统ESCONBATTLOADONBYPASSFAULTUPSUPS通讯服务器A通讯服务器B应用服务器A应用服务器B数据库服务器A数据库服务器B磁盘阵列调度台设备（新增）增设中心机房设备既有中心机房设备既有调度所终端设备调度中心设备示意图N+1备用控制工作站综合维修工作站调度员工作站助理调度员工作站N+1备用控制工作站综合维修工作站培训工作站基础信息维护工作站值班主任工作站网管工作站维护工作站SDSD网络系统2、车站子系统结构计算机联锁设备自律机B自律机A电务维护终端网络打印机控制台控显机A控显机B以太网A以太网B值班员工作站A值班员工作站B路由器A路由器B区间设备DIB-BDIB-A往邻站或中心机房协议转换器通道防雷自律机：①接收调度中心的列车运行调整计划、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；②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。③掌握车站联锁系统对进路命令执行的情况，根据反馈信息对有关进路进行必要的调整；④接收相邻各两站的实绩运行图和设备状态信息；⑤采用双机热备的冗余配置方式。车务终端①单独设备的车务终端不具备列车进路办理功能；计算机联锁车站的车务终端可与联锁控显操作终端实现二合一设置，在非常站控模式下，具备所有联锁操作、显示功能；②应能显示行车信息、无线车次号校核信息、调度命令；③应能以图表形式显示本站及相邻各两站的实绩运行图、列车运行调整计划等内容，同时具备相邻两站站间透明功能；④应能自动生成本站行车日志、完成调度命令签收等功能。车务终端行车日志管理车务终端邻站透明信号员终端综合维修终端用于无人车站电务、工务、供电等部门在施工、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消记手续的办理。值班主任台行调台综合维修台车务终端综合维修终端有人站无人站6、调度命令下达2、调度命令请示5、调度命令批复3、高级别调度命令请示4、高级别调度命令批复1、调度命令申请7、调度命令接收8、维修施工登记9、维修施工销记电务维护终端用于电务维护维修人员监视系统的运行状况，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天以上。网络设备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。通信协议采用TCP/IP协议，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。电源及防雷设备一般由电源防雷、UPS、各电源模块及汇流排组成。接口设备包括分散自律调度集中系统与计算机联锁系统、信号微机检测系统、环境监测系统以及其他系统的接口，接口标准采用RS-422。3、通信网络子系统结构网络构成①调度中心局域网由调度中心交换机、网络线和网络终端设备的以太网卡构成，采用双套局域网的冗余互备机制。通常采用交叉连接的星型结构，具有很高的可靠性，的那个网络单点出现故障时，不影响系统的正常运行。②系统广域网包括调度中心与车站间、车站与车站间、调度中心与调度中心间的广域网，由路由器、协议转换器等网络通信设备和传输通道构成，传输通道应采用迂回、环状、冗余等方式提高系统广域网的可靠性，并尽可能采用具有自愈功能的双环形结构。车站见广域网采用环形通道时，每8~15个车站应有一条通道返回调度中心。③车站局域网由车站交换机、网络线和网络终端设备的以太网卡构成，亦应采用双套局域网的冗余互备机制。地址分配地址分配应全路统一划分。考虑到目前TDCS的建设已覆盖全路，因此，CTC的IP地址应由TDCS统一划分，且不应与既有设备的IP地址发生冲突。网络安全系统网络应通过严格的机房管理、交接班管理、技术培训措施来保证设备的物理安全性，使非可行人员不能接近网络设备、线路和相关的基础设施,(如电力、空调系统），杜绝人为因素导致的网络故障。在CTC网络设备中应设置系统日志，使用防火墙及入侵检测技术、安全漏洞评估系统、动态身份认证系统、防病毒技术等。系统连接图自律机-A(LiRC-A)双套DIB采集机笼双机热备单元(STBY)自律机-B(LiRC-B)HUB-B开孔过线板HUB-A补空板电源温度报警温控仪t°FZK—CTC调度集