调度集中系统CTC概述与结构ppt课件

CTC主要内容1CTC概念和特点2CTC技术设备3CTC系统功能4CTC调度指挥5国外CTC应用情况1CTC主要内容1 第一章CTC概述1.1 CTC相关概念1.1.1CTC调度集中系统CTC调度集中系统（CentralizedTrafficControl，简称CTC1925年，美国人提出)调度中心对某一区段内的信号设备进行集中控制、对列车进行直接指挥、管理的技术装备。新一代调度集中系统（即分散自律调度集中系统）是综合了计算机技术、网络通信技术和现代控制技术，采用智能化分散自律设计原则，以列车运行调整计划控制为中心，兼顾列车与调车作业的高度自动化的调度指挥系统。2 第一章 CTC 概述 1.1 CTC相关概念1.1调度集中系统（CTC）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（调度员）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。它的功能主要体现在：（1）遥控作用调度员在调度所里可以集中控制管辖范围内（长达几百公里）每一个中间站的道岔、进路和信号及，直接办理各站的进路、开放进出站信号，指挥各次列车运行。（2）通信作用区段内的区间和车站的股道占用、进路开通、信号机开放、列车的运行和分布等情况，可以通过信息传输及时地反映到调度所内的区间和车站线路表示盘上，可供调度员监督。3 调度集中系统（CTC）是综合了通信、信号、运输1.2分散自律式CTC特点我国传统的调度集中系统中，调度中心负责列车，车站人工负责调车，为保证行车和调车安排，进路排列的控制权要在中心和车站之间，频繁交换。新一代调度集中系统对运输组织管理模式将进行结构重组、职能重划、分工重调、岗位重定，在没有客货作业的中间站可实行行车指挥无人化。中间站行车指挥有关岗位取消后，按照专业相近、作业关联、管理直接、设置合理的原则，对原有岗位、职能和作业方式重新进行调整和划分。n新一代调度集中系统吸取传统CTC的经验和教训，充分考虑中国铁路客货混跑、调车作业多的实际情况，采用“分散自律（DistributedAutonomicSystem）”的理论，将调车控制纳入到CTC功能中来，系统无需切换控制模式即可实现行车作业和调车作业的协调办理，并且能够进行无人值守车站的调车作业，从而将调度集中的优势彻底地发挥车来。41.2 分散自律式CTC特点 我国传统的调新一代的调度集中具备以下诸多特点：（1）新一代的调度集中是智能化系统。（2）新一代调度集中是分散自律系统。（3）新一代调度集中不仅面向列车作业，同时解决沿线调车作业问题。（4）新一代调度集中不仅适应有人车站，也可以适应无人车站。（5）充分体现TDCS平台的基础作用。（6）新一代调度集中将充分体现高可靠性的技术特点。（7）新一代调度集中充分贴现了标准统一的原则。1.2分散自律式CTC特点5 新一代的调度集中具备以下诸多特点：1.2 分散自律式C1.3CTC与TDCS的关系n新一代CTC本着“以TDCS为平台，以CTC为核心”的原则来进行开发。CTC系统包含了TDCS的所有功能，如列车运行监视、车次号自动跟踪、到发点自动采集、实际运行图自动生成、阶段计划的自动调整、调度命令的网络下达、车站行车日志自动生成等，在此基础上进一步实现了车站信号设备的集中控制，列车进路的按图排路和调车控制。在软件、硬件设备及网络传输通道上，该系统将最大限度地利用既有TDCS系统的资源。因此，CTC所具备的功能很多是已经在TDCS系统上实现的功能。我们所描述的内容，也是综合了以上两个系统的功能。6 1.3 CTC与TDCS的关系 新一代CTC本着从TDCS到CTC7从TDCS到CTC71.4CTC效果n调度办公无纸化n流程管理程序化n安全检测智能化n信息交换网络化n计划调整自动化n调度指挥无声化n调度控制集中化81.4 CTC 效果调度办公无纸化81.5CTC在国内铁路的应用CTC在国内铁路的应用经历了传统CTC和分散自律CTC两个阶段。20世纪60年代开始使用传统CTC，70年代在陇海线有过较长时间的应用，后停用。2003年10月开通的秦沈客运专线继续采用传统CTC。青藏线和胶济线使用的是分散自律CTC。91.5 CTC在国内铁路的应用9CTC在国内铁路的应用10CTC在国内铁路的应用101.5.1青藏线的应用青藏铁路穿越高海拔、高寒缺氧的青藏高原，为了实现“高速度、免维护、无人化”的目标，青藏铁路行车指挥采用了新一代CTC指挥系统。同时还部署了增强型列车控制系统（ITCS）和GSM-R。全线分为西宁哈尔盖、哈尔盖格尔木、格尔木拉萨3个调度台。西宁哈尔盖区段全长176km，全线为单线计轴自动闭塞，17个车站中有10个无人值守车站；哈尔盖格尔木区段全长653公里，33个车站纳入调度集中；格尔木拉萨段全线1142公里，45个车站中有38个无人值守车站。111.5.1 青藏线的应用 青藏铁路穿越高海以西哈段为例，该段的CTC系统在DMIS功能的基础上，实现了对电气集中和计算机联锁车站的全覆盖控制以及同机车的无线联系，从而能够依据列车运行计划自动控制车站列车进路、调车进路，以及调度命令、行车凭证以及列车预告信息到机车的无线传输。车站接发列车和无人站调车作业的全过程全部由调度所行车台承担。对于有人站，调度中心也可将列车作业和调车作业部分或全部交给车站承担。12 以西哈段为例，该段的CTC系统在DMIS功能但在实际应用中也存在一些问题，例如对于西宁客、哈尔盖站由于接发列车、调车作业频繁，并时常有机车出入库，纳入系统自动排列进路，效率较低，不能满足日常生产需要，给现场造成不便。又如小桥站衔接3个方向，当3个方向同时接车时，系统识别车次，判断方向较慢，不能及时排列出正确进路，容易造成列车在小桥站站内停车，经常需要人工干预，手工排列进路。这说明当车站调车作业较多或列车作业较为复杂时，CTC集中控制的优势并不能得到很好的发挥。作为新一代CTC的第一个试点，CTC在青藏线的应用基本上是可行的，几年的良好运行证明了这一点。青藏线特殊的地理环境产生了大量无人站，但是对于列车作业和调车作业的冲突并没有提出较好的解决办法。由于青藏线运量不大，这一问题表现得并不突出。13 但在实际应用中也存在一些问题，例如对于西宁客、1.5.2秦沈客运专线的应用n秦沈客运专线全长404.65km，为双线电气化铁路，设计行车速度200km/h。其中山海关至皇姑屯为新建干线区段，全长371km，包括6个车站和22个区间无人中继站，列车运行指挥采用传统型调度集中系统。新建干线区段为双线双向自动闭塞，区间不设通过信号机，以车载信号为主体信号，同时设置应答器实现车地通信。区段采用列控联锁一体化设备，实现列车的追踪运行。列车运行指挥系统采用集中控制方式，以调度中心遥控为主、车站本地控制为辅的方式按阶段计划自动控制列车进路，指挥列车运行。n一般情况下，列车运行采用调度集中自动控制方式，根据需要，可转为车站控制方式。集中控制条件下，车站的调车工作由列车调度员统一领导。车站控制时，车站值班员负责办理接发列车作业和调车作业。n秦沈客运专线调度集中实现了对列车的远程集中控制，但是D6型调度集中设备并不具备分散自律功能，不能实现列车作业控制权和调车作业控制权的分离。实际运行中，客运专线以办理客运业务为主，基本上不存在货物列车的调车作业，因而行车和调车作业的冲突很小，运输组织方式相对单一和固定。参见铁路通信信号工程技术NO2，P42，中国秦沈客运专线引进的是法国TVM430系统。141.5.2 秦沈客运专线的应用 秦沈客运专线全长404.651.5.3 胶济线的应用胶济线的应用胶济线连接济南、青岛两大城市，沿线范围内人口稠密、经济发达。全长384.2公里，为双线电气化铁路，其中即墨高密、临淄淄博为四线。全线旅客列车最高设计行车速度为每小时200公里，货物列车最高设计行车速度为每小时120公里。2006年9月，在TDCS基础上建设的CTC系统投入使用，同时装备了GSM-R、无线列调系统等先进设备。胶济线胶济铁路电气化线路沿途共设各类车站36个，其中青岛西站为编组站，淄博、东风为区段站，青岛、济南东、济南为客运站，其他均为中间站。胶济线纳入CTC控制的车站共计32个，划分为三个调度区段：青岛高密（含）区段，管辖CTC控制车站12个；高密淄博区段，管辖CTC控制车站14个；淄博（含）济南区段，管辖CTC控制车站6个。姚哥庄和蔡家庄站为无人站。151.5.3 胶济线的应用 胶济线连接济南、青岛两n胶济线在CTC条件下实现了列车作业和调车作业的统一管理。调度中心的列车调度员通过编制列车计划、合理安排股道，实现列车有序合理运行。列车运行信号按计划自动控制，包括200Km/h动车组列车在内。大型编组站及区段站也纳入调度集中控制，车站值班员通过编制调车作业计划，实现调车作业的进行。n新一CTC条件下，中心和车站均具备调车计划编制功能。胶济线在协调列车和作业和调车作业方面，提出“大型编组站、区段站对列车到发线调整的功能”，使得大型编组站、区段站的车站值班员能够更加合理、高效地安排到发线的运用。同时，在完成股道运用的修正后，通过自律机最终实现大型编组站、区段站的列车信号自动控制，从而实现调度集中指挥的统一性、完整性。n相应的，对调度中心列车调度员、助理调度员及施工调度员的工作内容进行了全新的界定，赋予中心调度员更大、更直接的调度指挥权限，使调度员承担更大的责任。16胶济线在CTC条件下实现了列车作业和调车作业的统一管理。调度n实际应用中，针对运输组织的复杂性，对CTC条件下正常控制模式的操作方式进行了细化，分为中心操作、中心部分操作、车站配合中心操作三种方式：n中心操作方式。调度中心完全控制车站和列车计划和调整、到发线运用、信号开放、调车作业计划的编制和执行，车站所有的行车指挥和调车作业全部由调度中心控制。（这时的车站即无人站）n中心部分操作方式。调度中心负责对列车作业进行控制，制定列车运行和调整计划，安排相关的到发线运用和信号开放；车站负责对调车作业进行控制，制定调车作业计划，办理调车作业。（即分散自律方式）n车站配合中心操作方式。调度中心只负责制定和下达列车计划和调整计划，车站办理列车作业，并负责制定调车作业计划，办理调车作业。（这种方式即DMIS下的操作方式）17实际应用中，针对运输组织的复杂性，对CTC条件下正常控制模式作为繁忙干线，胶济线应用CTC的成功充分肯定了CTC对中国铁路良好的适应性。针对实际路情所提出的三种操作方式，为合理解决CTC条件下列车作业和调车作业的冲突提供了很好的借鉴。同时也应看到，在实际应用过程中问题也在所难免。例如调车进路自动触发时，需要值班员人工输入调车作业计划，经自律机检验后驱动联锁设备执行，当调车钩数多时，由于人工录入时间较长，且现场作业复杂，会导致所排进路可执行性较差。又如，进路自动触发后，如果调车机车不能及时到位，势必影响调车作业的效率。因此胶济线各车站一般由助理值班员人工办理调车进路，并没有真正实现调车作业的自动化。18 作为繁忙干线，胶济线应用CTC的成功充分肯第二章CTC技术设备2.1 CTC对车站、区间、通信 和信号设备的基本要求1调度集中对车站实行分散自律控制时，联锁关系仍由车站联锁设备保证。实现各种功能时，应保证既有联锁关系的完整性。2、调度集中与车站联锁的接口，应按继电联锁和计算机联锁分类，采用统一标准。接口应不影响车站联锁的安全性。19第二章 CTC 技术设备2.1 CTC对车站、区间、通基本要求3、系统所需现场信联闭设备信息均应从车站联锁设备以及TDCS系统获得。对TDCS系统未包含的信息，由调度集中扩充解决。4、实施调度集中的必要条件是车站具备集中联锁（继电联锁和计算机联锁）、区间具备自动闭塞或自动站间闭塞。20基本要求3、系统所需现场信联闭设备信息均应从车站联锁设备以及基本要求5、调度集中不改变既有联锁场间（含独立车场、独立调车区、无联锁区）的联锁条件。调度集中在排列相关进路时,也必须受这些条件的约束，相应操作通过调度中心或车站车务终端办理。6、调度集中应将同一调度区段内、同一联锁控制范围内所有车站（车场、线路所）的信号、联锁、闭塞设备纳入控制范围。单独设立的调车场、编组场控制设备原则上不纳入调度集中控制范围。21基本要求5、调度集中不改变既有联锁场间（含独立车场、独立调车基本要求7、调度集中的控制信息依据不同处理阶段分为计划、指令和命令三个层次。n计划是指形成指令队列前处理阶段的信息；n指令是指车站自律机存储的进路信息；n命令是指车站自律机输出的进路操作信息。22基本要求7、调度集中的控制信息依据不同处理阶段分为计划、指令基本要求、一个局原则上设置一个调度中心子系统，一个调度中心子系统可控制若干个调度区段。相邻局系统之间按TDCS方式交换信息 包含分属两个调度集中区段的相邻车站、相邻分界口车站。9、系统应采用冗余技术、可靠性技术和网络安全技术，车站自律机还应采用故障安全技术。23基本要求、一个局原则上设置一个调度中心子系统，一个调度中心基本要求10、系统采用TDCS统一时钟标准。11、系统网络设备IP地址按TDCS组网技术要求执行。12、为保证网络与信息安全，系统应采取防火墙、入侵监测、病毒防护、身份认证等安全措施。13、通信系统是分散自律调度集中正常运用的重要基础，应满足分散自律调度集中对语音、数据通信的功能要求：24基本要求10、系统采用TDCS统一时钟标准。24基本要求通信的功能要求：n调度员、司机、车站值班员之间必须具有良好可靠的语音通信；n调度命令（含许可证等）、接车进路预告信息、调车作业通知单应可靠传送到机车；n无线通信车载设备具备车次号校核、列车停稳、调车请求、信息回执等信息发送功能。25基本要求通信的功能要求：25基本要求14、调度集中区段的专用调车机车应配套无线调车机车信号和监控装置。15、为保证调度集中的良好运用，应同步制定调度集中条件下的行车和调车作业管理办法以及设备维护管理办法。26基本要求14、调度集中区段的专用调车机车应配套无线调车机车信2.2 CTC的硬件结构n调度集中由调度中心子系统、车站子系统调度中心与车站及车站之间的网络子系统三部分组成(1)原则上一个路局设置一个调度中心(2)相邻路局按TDCS方式交换数据272.2 CTC的硬件结构调度集中由调度中心子系统、车站子系统 2.2.1调度中心子系统调度中心子系统是CTC的网络核心n由中心机房及n各调度台应用终端组成。28 2.2.1调度中心子系统调度中心子系统是CTC的网络核心2(1)调度中心子系统中心机房设备包括n数据库服务器、n应用服务器、n通信服务器、n日志服务器、n网络通信设备、n电源设备、n网管工作站、n系统维护工作站。29(1)调度中心子系统中心机房设备包括数据库服务器、29(2)调度中心子系统调度台应用终端包括n列调工作站、n助调工作站、n综合维修工作站、n显示墙、n计划员工作站、n值班主任工作站、n培训工作站、n备份工作站等。30(2)调度中心子系统调度台应用终端包括列调工作站、30CTC控制中心硬件结构示意图局TDCS中心列31 CTC控制中心硬件结构示意图 局TDCS中心列31自律机和自律控制32自律机和自律控制32(3)数据库服务器n用于存储各种数据和操作记录，n应采用强大、通用、高效、开放和可靠的数据库系统。n数据库服务器应为双机系统，n双机切换应快速、可靠。33(3)数据库服务器用于存储各种数据和操作记录，33(4)应用服务器n应采用双机热备，n用于运行图的调整和数据存储与数据交换，n负责向所有应用工作站提供行车表示信息、列车编组信息、车次号跟踪信息、列车报点信息等，n并保存到数据库服务器。34(4)应用服务器应采用双机热备，34(5)通信前置服务器n通信前置服务器应采用双机热备，n用于调度中心与车站子系统之间的信息交换。35(5)通信前置服务器通信前置服务器应采用双机热备，35(6)显示墙系统n用于显示车站站场作业情况和n区间列车运行情况等信息。n是由高性能工业控制计算机、多串口卡、驱动卡、驱动分机构成。n或由大屏幕投影系统，n或计算机屏幕，n或调监屏组成。36(6)显示墙系统用于显示车站站场作业情况和36(7)网管工作站n应具有诊断报警功能，n提供网络拓扑图状态、n通道的信息流量和n网络连接等信息。37(7)网管工作站应具有诊断报警功能，37(8)系统维护工作站n主要用于系统设置、调试和技术支持；n在授权的情况下，具有远程维护与技术支持功能。n同时具有监视系统的运行状况的功能，n对系统、现场设备运用情况，操作命令，报警信息进行记录、分析、回放、输出和打印，n运行信息的记录应能保存30天以上。38(8)系统维护工作站主要用于系统设置、调试和技术支持；38(9)调度员工作站n主要实现监控管辖区段范围内列车运行位置、n指挥列车运行的功能：n人工编制和调整列车运行计划、n调度命令的下达、n与相邻区段调度员工作站交换信息。39(9)调度员工作站主要实现监控管辖区段范围内列车运行位置、(10)助理调度员工作站n主要实现无人车站的调车作业计划的编制、n调整和指挥等功能。n实现调度中心人工进路操作控制、n闭塞办理、n非常处理等功能。40(10)助理调度员工作站主要实现无人车站的调车作业计划的编制(11)综合维修工作站n主要用于设备日常维护、天窗修、施工n以及故障处理方面的登销记手续办理，n并具有设置临时限速，区间、股道封锁等功能。41(11)综合维修工作站主要用于设备日常维护、天窗修、施工4(12)值班主任工作站n主要实现行车信息显示、n下达调度命令、n查询列车运行调整计划和n实际列车运行图的功能。42(12)值班主任工作站主要实现行车信息显示、42(13)计划员工作站n计划调度员工作站n主要实现列车日、班计划的编制和n下达功能。43(13)计划员工作站计划调度员工作站43 2.2.2 车站子系统主要设备包括n车站自律机、n车务终端、n综合维修终端、n电务维护终端、n网络设备、n电源设备、n防雷设备、n联锁系统接口设备n和无线系统接口设备等。44 2.2.2 车站子系统主要设备包括车站自律机、44CTC车站系统主要设备局TDCS中心45 CTC车站系统主要设备 局TDCS中心45(1)车务终端应采用双机热备冗余配置，满足操作、显示功能的需求：n应能以图表形式显示本站及n相邻各两站的实际运行图、n列车运行调整计划等内容，n同时具备相邻各两站站间透明功能；n应能自动生成本站行车日志、n完成调度命令签收等功能。46(1)车务终端应采用双机热备冗余配置，满足操作、显示功能的需车务终端n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，n在非常站控模式下，具备所有联锁操作、显示功能。n应能显示行车信息、无线车次号校核信息、调度命令；n单独设置的车务终端不具备列车进路办理功能；47车务终端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(2)综合维修终端n用于无人车站电务、工务、电力、桥隧等部门在施工、维修和抢险等情况下，n现场人员和调度中心的联系，n以及设备日常维护、天窗修、施工以及故障处理方面的登销记手续的办理。48(2)综合维修终端用于无人车站电务、工务、电力、桥隧等部门在(3)车站进行的电务维护工作主要有：n监视系统的运行状况，n对所有操作控制命令、n设备运用情况、n故障报警信息和n车站网络运行状态等进行分类存储、n查询和打印。49(3)车站进行的电务维护工作主要有：49(4)车站进行的电务维护工作主要有：n所有记录应能保存15天以上。n以上功能可纳入调度中心的系统维护工作站或n便携终端或n单独设置的车站电务维护终端。50(4)车站进行的电务维护工作主要有：50(5)车站自律机是分散自律调度集中的关键设备，应满足以下功能要求：n应能接收调度中心的列车运行调整计划、n直接操作指令和n车站值班员直接操作指令，n经检测无冲突后适时发送给车站联锁系统执行；51(5)车站自律机是分散自律调度集中的关键设备，应满足以下功车站自律机是分散自律调度集中的关键设备，应满足以下功能要求：n应能实时接收车站信号设备状态表示信息，n进行列车车次号跟踪，n收集行车运行实际数据，n并上传至调度中心；52车站自律机是分散自律调度集中的关键设备，应满足以下功能要求：车站自律机n应能掌握车站联锁系统对进路命令执行的情况，n并根据反馈信息对有关进路进行必要的调整；n应能接收相邻各两站的实际运行图n和设备状态信息；n应采用双机热备的冗余配置方式。53车站自律机应能掌握车站联锁系统对进路命令执行的情况，53(6)车站自律系统一般结构n车站自律分机系统一般要求为双机热备制式，A机和B机互为热备，n各自有1套独立的主机、驱动及采集系统，n双套系统对现场的信息处理互不干扰，并且自动切换。nA、B分机通过采集系统及网络连接设备进行联络，以确定对方的工作状态。n当只有1套主机工作时，该主机会自动处于主机工作状态。54(6)车站自律系统一般结构车站自律分机系统一般要求为双机热备2.2.3通信网络一般结构n通信网络是调度中心子系统和车站子系统联络的桥梁，n由网络通信设备和n传输通道构成双环自愈网络，n应采用迂回、环状、冗余等方式提高其可靠性。552.2.3 通信网络一般结构通信网络是调度中心子系统和车站子(1)组网调度集中应根据传输通道的不同，按以下优先级顺序组网：n不同物理路径单独光纤的独立专网组网方案；n不同物理路径专用链路的数据网组网方案；n既有TDCS网络补强组网方案。56(1)组网调度集中应根据传输通道的不同，按以下优先级顺序组网n新建客运专线和高速线n应采用不同物理路径单独光纤的独立专网组网方案。n通信协议可采用TCP/IP协议，n专网时可采用专用协议。57新建客运专线和高速线57(1)系统不得采用TCP/IP协议与其他系统联网。(2)调度中心、车站的网络系统应采用双网冗余结构。(3)关键设备应为双机热备。58(1)系统不得采用TCP/IP协议与其他系统联网。58(2)系统应具备两路独立电源n中心、车站应单独设置n具有无缝自动转换稳压和n隔离功能的模块化智能电源屏。n并配置两套互为热备的在线式UPS电源设备，n采用免维护蓄电池，n中心持续供电时间为30分钟，n车站持续供电时间为10分钟。59(2)系统应具备两路独立电源中心、车站应单独设置59n应将微机监测和n环境监测系统网络引入调度中心，n并在电务值班室n设置二者功能合一的终端设备。60应将微机监测和60n调度集中的计算机设备场地应符合国家计算机机房场地标准要求。n设备、电源、通道的防雷n应满足铁道部颁布的信号设备电磁兼容n和防雷标准。61调度集中的计算机设备场地应符合国家计算机机房场地标准要求。62.3 CTC的软件组成n通信服务子系统、n自律控制子系统、n控制计划编制子系统、n列车进路控制子系统、n调车进路控制子系统、n综合维修子系统、n车务终端子系统n以及网络安全防护子系统n和车地信息传输系统等。622.3 CTC的软件组成通信服务子系统、综合维修子系统、622.4CTC设备工作基本原理1自律模块的分布(1)运行在CTC服务器上(2)分布在控制中心和车站上，正常是车站自律状态，只有车站自律失控才有中央自律控制(3)只有车站自律控制子系统发出进路办理632.4 CTC设备工作基本原理1 自律模块的分布63自律控制流程64自律控制流程64n通过助理调度员终端自动办理调车的流程n通过车站调车控制终端（车务终端）自动办理调车的流程n调车自律控制的基本过程6565