计算机科技论文基于区域计算机联锁的CTC系统研究

计算机科技论文:基于区域计算机联锁的CTC系统研究摘要:区域计算机联锁实现了车站联锁、区间闭塞和调度指挥一体化控制,在我国铁路有广阔的应用前景,本文对基于区域计算机联锁的调度集中(CTC)系统进行研究,有实际意义。本文给出一种基于区域计算机联锁的CTC车站系统的结构和方案。系统采用智能化分散自律设计原则,依据列车运行调整计划来自动控制区域范围内车站的列车进路,同时,在列车运行调整计划的基础上,解决了区域范围内车站的列车作业与调车作业在时间与空间上的冲突,实现了列车和调车作业的统一控制。以大秦线的王岭线路所、秦皇岛北站为例,讨论了区域控制后运输组织的变化,详细分析CTC功能的改变,并研究了CTC车站自律机、车务终端、电务终端的相应处理。该方案结构简单、可节省投资;系统运行稳定,可提高运输指挥效率。关键词:调度集中(CTC);区域计算机联锁;分散自律;进路自动控制ResearchonCTCSystemBasedonAreaControlComputerInterlockingAbstract:AnAreaControlComputerInterlockingSystemimplementsintegratedcontroloverstationinterloc-king,sectionblockanddispatchingandcommand,anditwillbeappliedwidelyonChineserailways.Thispaperconductsresearchonthecentralizedtrafficcontrol(CTC)systembasedonareacontrolcomputerinterlocking,whichcarriespracticalsignificance.AkindofstructureandschemefortheCTCstationsystembasedonareacontrolcomputerinterlockingisproposed.Onthedesignprincipleofintelligentdecentralizedself-regulation,thesystemautomaticallyarrangestrainroutesandperformscentralizedmanagmentoftrainandshuntingopera-tionwithinthecontrolareaaccordingtothetrainoperationadjustmentplan.TakingtheWanglingandQinbeistationsontheDaqinRailwayasanexampleofareacontrolcomputerinterlocking,changingofthetransporta-tionorganizationandchangingoffunctionsoftheCTCsystemareanalyzedindetailsandprocessingoftheself-regulator,transportationterminalandelectricalterminalareresearched.TheproposedCTCstationsystemischaracterizedbysimplestructure,lowinvestment,stableoprationandhighefficiencyoftransportationcontrol.Keywords:CentralizedTrafficControl(CTC);areacontrolcomputerinterlocking;decentralizedself-regula-tion;automaticroutecontrol区域计算机联锁系统[1]是在车站计算机联锁系统的基础上,结合网络安全传输等技术而发展起来的网络化、智能化和集成化的新型控制系统,其实质是将整个控制区域视为一个车站,使用一套联锁机完成不同地理位置的多个车站的联锁逻辑运算和集中控制,即对区段站及其周围的小站、线路所或对一个车站的几个车场进行集中控制。区域控制的适用范围有以下几种情况:①站间距较近,且站间业务联系密切,必须相互间协调配合才能有利于运输能力的发挥;②枢纽站的场之间,本来属于一个完整的站,由于范围太大,现场设备分设在不同的信号楼;③高速度、高密度运行的区段,如客运专线或者城市地铁或轻轨,其特点是列车按计划运行,无需调度员干预;④地理位置偏远或条件恶劣的区段,多数是作业量少的小型车站,自然条件艰苦,不便设置工作人员。近年技术的发展,使区域计算机联锁系统已成熟,实用。大秦线湖东I场西信号楼、主信号楼以及东信号楼采用ED32-JD型区域计算机联锁控制,湖东II场的3个信号楼、王岭与秦皇岛北也同样如此。在实施大秦线FZj-CTC型分散自律调度集中系统时,基于区域计算机联锁构建CTC系统成为实际应用的一个新课题。本文以王岭、秦皇岛北站为例,讨论在区域计算机联锁的基础上搭建CTC[2]系统,并给出实现方案。本文提出的基于区域控制的CTC方案可以简化站间联系,节省投资,提高车站及区间的控制水平。目前,对几个车站或车场实现区域控制成为目前中国铁路减员增效和加强管理的重要手段,在此基础上搭建CTC系统可以更有效地提高铁路运输的生产效率,该系统可以实现区域范围内列车进路的自动控制,而且将调车进路控制也纳入系统统一管理,是铁路运输组织的新模式和铁路行车指挥现代化的一个标志。1系统构成区域计算机联锁系统有两个特点:①联锁机只有一套,设置在主站(车场);②主站(车场)及从站(车场)均有计算机联锁的基本模块,如驱动采集机、智能I/O或区域控制单元等输入输出子系统。用主站的一套联锁机来控制区域内多个车站或车场的信号联锁及站间闭塞或场间联系。区域计算机联锁系统的结构见图1下半部分。该系统在主站设置操表机、联锁机及驱动采集机、电务机,在从站只设驱动采集机。主站的联锁机与其驱动采集机,与从站的驱动采集机利用站间的安全局域网连接。主站通过安全传输网络将系统的控制范围扩大,纳入几个从站的控制,实现由主站对周围从站设备的远程集中控制。站间的安全通信网络可采用专用的光纤网,也可以是专用协议的CAN网、串口通信网络,甚至可以采用基于UDP的以太网络。基于区域计算机联锁的CTC车站基本结构见图1上半部分。该系统在主站设置自律机、车务终端及电务终端等设备,从站不设设备。主站设备以基于TCP/IP的双以太局域网连接起来。按照铁道部相关协议标准规定[3],CTC自律机可与计算机联锁的操表机或联锁机进行接口。目前普遍使用的是自律机与操表机进行接口,自律机与联锁操表机的设置可以一一对应起来。主站自律机与操表机进行接口,实现CTC与计算机联锁之间的通信,完成CTC下达给主、从站计算机联锁系统命令的传递;将计算机联锁的站场实时信息及命令执行结果等向CTC传递。该方案的特点是设备比较简单,整个区域控制仅用一套联锁系统和一套CTC车站系统,就可实现对多个车站或车场的进路自动控制和站间闭塞或场间联系的控制。大秦线安装的EI32-JD型区域计算机联锁系统是2×2取2制式,联锁机为并列的二重系结构,单系采用双CPU总线比较方式,可靠性高,故障率低。在站场改造时,一系可以支持联锁试验,另一系供现场正常使用。CTC的车站自律机及车务终端均为双机热备的冗余方式,双局域网和双广域网提高了系统的可靠性。2基于区域计算机联锁的CTC车站系统如图2所示,王岭线路所、秦皇岛北两站距离很近,虽然王岭具有到秦皇岛的出口,但其站场简单,只有两组道岔,所以将王岭纳入到秦皇岛北站进行区域控制,运输上称之为“大秦皇岛北”。王岭不再设车站值班员,由秦皇岛北站值班员负责控制两站的设备。秦皇岛北为主站,王岭为从站。在主站安装一套联锁机及驱采机,其驱采机负责驱动和采集秦皇岛北站的信号设备点;在从站仅安装驱采机,负责驱动和采集王岭的设备点。对于主站向从站发送驱动现场设备的信息以及从站将采集到信息向主站传送均通过两站间的光缆进行。在主站(秦皇岛北)安装一套CTC车站设备,从站(王岭)不再安装。区域范围的调度命令、调整计划以及进路命令的下达均由主站完成。2.1CTC功能的改变主站与从站之间采用集中控制,从站的大量工作转移到主站进行,运输上制定了相应的行车组织方式和作业规章制度。为了适应运输上的改变,CTC功能也做了相应的变化。(1)控制模式的转换。区域控制范围内多站的非常站控和分散自律的模式转换是同时进行的,由主站的车站值班员在联锁操表机上进行转换,要么全部非常站控要么全部分散自律(2)站间透明功能。区域控制范围内多站算作一个车站进行站间透明。对于“大秦皇岛北”,除了王岭、秦皇岛北两个站外,还要透明与之相邻的其他4个车站:后营及其前一个车站,柳村及其后一个车站。(3)进路指令的显示。区域控制范围内多站的进路指令全部在主站上显示。进路指令信息包括:车次、股道、计划到及开时间、始端按钮、终端按钮、变更按钮、延续按钮、触发类型、进路类型、进路状态等。由于是多站的进路指令,相同的车次会有多条,所以采取各站单独显示的方式,通过菜单选择站名来切换。对单个站,以方向口为单位对接发车进路指令进行分组显示。对于区域控制范围大的车站,车站具备列车的控制权限,即车站可对列车的接车股道、始终端按钮、变更按钮、延续按钮以及触发方式可以修改。在主站完成区域控制范围内多站的进路指令的修改。(4)无线车次号校核。CTC系统在调度中心与GSM-R实现结合,从而可以收到来自机车的无线车次号。区域控制范围内多站的无线车次号均由主站自律机收取并进行分别核对。(5)调度命令的收发。调度命令是调度中心通过CTC网络下发到调度员指定车站的。对于区域控制的多站,CTC调度中心将多站的调度命令全部发送到主站,由主站完成调度命令的签收和执行。对于进一步需要上机车的调度命令,由主站值班员通过CTC网络发送给GSM-R系统,从而将调度命令发送到机车上。(6)调车作业单的编制与发送。区域控制范围内多站调车进路的办理由主站完成。调车作业单由主站值班员在车务终端上编制,并提交给主站自律机,由它通过CTC网络发送给GSM-R系统,从而将调车作业单发送到机车上,司机和调车组可从机车上获得。各站调车作业单单独显示,通过菜单选择站名来切换。区域范围内多站的调车请求均提交给主站自律机,由它依据列车运行调整计划在时间与空间上对调车进路检查运算,无冲突后才能执行。(7)车次号的编辑与修改。区域控制范围内多站的车次号在主站车务终端上进行编辑修改。(8)路票编辑发送。区域控制范围内多站的路票在主站车务终端上进行编辑,并通过CTC网络发送给GSM-R系统,从而将路票传送到机车上。(9)许可证编辑发送。区域控制范围内多站的许可证在主站车务终端上进行编辑,并通过CTC网络发送给GSM-R系统,从而将许可证传送到机车上。(10)综合维修的登销记。区域控制范围内多站的综合维修登销记在主站车务终端完成,调度中心审批同意后,回复到主站车务终端。(11)站存车管理。区域控制范围内多站股道上详细的存车情况均由主站管理。(12)小编组管理。区域控制范围内多站的列车编组情况均由主站编辑后上报调度中心。2.2车站自律机的处理主站自律机干多站的活,除了完成自己本站的任务,还要完成区域控制范围内从站的任务。即主站自律机完成区域控制范围内所有站的列车作业的智能控制,即按照列车运行调整计划自动排列列车进路;并根据相关车站作业细则规定,防止冲突进路(非联锁级的敌对进路)的办理;主站自律机完成所有站的调车作业的智能控制,按照相关车站作业细则、《太原铁路局行车组织规则》[4]、《铁路技术管理规程》[5]等对列车进路及调车进路进行可靠分离控制。掌握区域控制内所有站的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。调度中心将这两站的调整计划编辑确认后,通过CTC中心与车站之间的广域网下达到主站自