苗義烽 王 濤 趙隨海 嚴 頻

*中國鐵道科學(xué)研究院通信信號研究所 助理研究員，100081北京

＊＊北京鐵路局電務(wù)處 助理工程師，100860 北京

近年來，新一代分散自律CTC系統(tǒng)不斷在全路各條新線和既有線推廣應(yīng)用。在新建線路實施CTC，系統(tǒng)調(diào)試試驗時間充裕，且不存在干擾行車的問題，CTC的開通實施工作相對較易;但在已開通TDCS的繁忙鐵路干線區(qū)段，由于車流密度大、沿線各站客貨作業(yè)繁忙、調(diào)度區(qū)段管轄里程長等原因，行車指揮工作對TDCS系統(tǒng)的依賴度非常高，由TDCS系統(tǒng)升級到CTC系統(tǒng)，必須要保障運輸生產(chǎn)秩序不受影響，做到平穩(wěn)、無縫的過渡?，F(xiàn)以北京局管內(nèi)京九線為例，探討TDCS升級為CTC系統(tǒng)的解決方案。

京九線地處京廣、京滬線中間的位置，是貫通我國南北的主要鐵路運輸通道之一，在北京局管內(nèi)，圖定貨物列車70余對、旅客列車40余對，而實際開行列車遠大于圖定列車對數(shù)，并且速差大(最高160 km/h，最低70 km/h)、區(qū)間運行時間長 (最大區(qū)間貨車31 min、客車26 min)，同時受南倉樞紐、豐西樞紐和機車交路復(fù)雜等情況的影響，運行狀況較為復(fù)雜。系統(tǒng)升級解決方案按照前述目標，針對培訓(xùn)與軟件改進、仿真、硬件平臺升級、軟件平臺升級、現(xiàn)場試驗調(diào)試等階段，給出了詳細的流程及每個階段的目標和實施步驟。

1 解決方案總體流程

按時間順序，解決方案分為培訓(xùn)與軟件改進階段、仿真試驗階段、硬件平臺升級階段、軟件平臺升級階段、現(xiàn)場試驗調(diào)試階段等若干階段。其中，培訓(xùn)與軟件改進、仿真試驗兩階段與硬件平臺升級階段工作并行進行?？傮w流程如圖1所示。

2 各階段的目標與實現(xiàn)

2.1 培訓(xùn)與軟件改進階段

對需求的全面、準確把握是任何軟件系統(tǒng)成功的基石，雖然分散自律調(diào)度集中系統(tǒng) (CTC)有部頒標準的技術(shù)條件可供執(zhí)行，但不同路局、不同調(diào)度區(qū)段在具體實施CTC系統(tǒng)時都會提出適應(yīng)本局、本線調(diào)度指揮特點的個性化需求，對這部分需求的掌握，將成為CTC系統(tǒng)能否順利實施的關(guān)鍵，本階段的重要目標就是要在整個項目初始階段盡可能全面地、準確地捕捉到這些來自運輸組織部門、設(shè)備維管部門的需求。

圖1 解決方案總體流程圖

需求來自用戶，但用戶能否準確、清晰地提出需求要建立在對系統(tǒng)是否熟知的基礎(chǔ)上，所以要讓用戶提出需求首先要讓用戶了解系統(tǒng)，在用戶對系統(tǒng)的架構(gòu)、功能熟悉之后，經(jīng)過反復(fù)的溝通、改進、再溝通、再改進，最終使系統(tǒng)滿足本局、本調(diào)度區(qū)段行車指揮的需求，達到實用化的目標。

本階段按搭建仿真系統(tǒng)平臺、用戶培訓(xùn)、需求討論與軟件改進3個子階段順序進行。

1.搭建仿真系統(tǒng)。仿真系統(tǒng)的搭建是必不可少的，它是供各部門培訓(xùn)、需求討論與軟件改進以及后續(xù)的仿真試驗使用。京九CTC系統(tǒng)仿真系統(tǒng)由中心子系統(tǒng)和車站子系統(tǒng)組成。中心子系統(tǒng)主要包含數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用、通信前置三合一服務(wù)器、仿真服務(wù)器、行調(diào)臺、助調(diào)臺、綜合維修調(diào)度臺、工作站及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備;車站子系統(tǒng)主要包含車務(wù)終端、信號員終端、車站自律機、安全接口、車站聯(lián)鎖系統(tǒng)仿真機及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備;所有設(shè)備、接口均按單套配置。此系統(tǒng)設(shè)置4～5個仿真車站的軟件系統(tǒng)，其中2站設(shè)有硬件配置，剩余車站軟件運行于仿真服務(wù)器中設(shè)置的虛擬機中，各站實體機及虛擬機均可按照培訓(xùn)或?qū)嶒炓筮\行京九線各相關(guān)實驗車站的軟件及數(shù)據(jù)，并可按照實驗要求轉(zhuǎn)換控制方式 (分散自律模式下)，如:車站調(diào)車方式、中心控制方式、車站控制方式。車站聯(lián)鎖系統(tǒng)仿真機可提供控制模式轉(zhuǎn)換 (分散自律、非常站控)、進路排列與取消等車站聯(lián)鎖仿真功能。

2.用戶培訓(xùn)。仿真系統(tǒng)搭建完成后，具備模擬京九線CTC系統(tǒng)中心和車站的各項功能和操作的條件。用戶培訓(xùn)工作針對運輸組織部門 (調(diào)度所、運輸處、車務(wù)段、車站行車崗位)、設(shè)備維管部門 (電務(wù)處、電務(wù)段)分別展開，通過對系統(tǒng)實現(xiàn)理論培訓(xùn)及各工種崗位操作培訓(xùn)并結(jié)合仿真系統(tǒng)操作，使各相關(guān)崗位工作人員、管理人員可以對京九線CTC系統(tǒng)開通后的操作方式和運營方式，以及系統(tǒng)原理有一個全面的認識與理解。

操作人員可在仿真實驗平臺上進行操作培訓(xùn)，通過仿真實驗平臺培訓(xùn)，可以讓操作人員敢于動手，加深了他們對系統(tǒng)操作的認識與理解，提高了TDCS系統(tǒng)切換為CTC時操作人員的使用和熟練程度，減少了TDCS系統(tǒng)升級為CTC系統(tǒng)切換時由于操作失誤對行車的影響。

3.需求討論、軟件改進。通過培訓(xùn)，在對系統(tǒng)有了認知的基礎(chǔ)上，用戶使用人員和管理人員從自身工作角度出發(fā)，結(jié)合TDCS系統(tǒng)無縫升級為CTC系統(tǒng)的要求、本局和本線的運輸組織特點以及目前現(xiàn)有的工作和管理模式，對CTC系統(tǒng)提出需求及修改意見，各部門匯總后的意見交由運輸組織部門、設(shè)備維管部門組成的專家組進行討論，經(jīng)討論確定對CTC系統(tǒng)可行的修改意見，由集成商按照專家組意見對系統(tǒng)加以改進。改進后的系統(tǒng)在仿真系統(tǒng)中做相應(yīng)的更新，再由專家組進行測試審核并提出進一步的需求及修改意見。如此反復(fù)，經(jīng)過若干輪的溝通、改進，最終使系統(tǒng)滿足本局、本調(diào)度區(qū)段行車指揮的需求，達到實用化的程度。

2.2 仿真試驗階段

1.靜態(tài)仿真試驗。由設(shè)備接管單位派出專業(yè)工程師使用CTC終端，按照驗收車站聯(lián)鎖的方式，對各站CTC軟件數(shù)據(jù)進行仿真實驗。制定詳細的試驗記錄表，試驗完成留有記錄，發(fā)現(xiàn)問題及時由系統(tǒng)集成商修改，修改后重新進行試驗，直至問題全部解決。

靜態(tài)試驗的主要內(nèi)容包括:使用CTC終端(車務(wù)終端或信號員終端、助理調(diào)度員臺)排列每條列、調(diào)車進路，進行單操、單封、單鎖道岔操作，辦理特殊情況下的作業(yè)操作 (如:辦理引導(dǎo)進路，引導(dǎo)總鎖閉等操作)，試驗CTC系統(tǒng)發(fā)送指令的正確性以及與聯(lián)鎖系統(tǒng)動作的操表一致性。

通過對京九線北京局管內(nèi)全線各站進行的靜態(tài)仿真試驗，確保TDCS切換為CTC時車站分機軟件數(shù)據(jù)的正確無誤。

2.動態(tài)仿真試驗。一般由運輸組織部門派出專業(yè)工程師與系統(tǒng)集成商共同完成。動態(tài)試驗的主要內(nèi)容及目的:在仿真平臺一次模擬四五個相鄰車站，按京九本線日班計劃圖，由仿真服務(wù)器產(chǎn)生模擬列車群在區(qū)段內(nèi)運行的信息，驗證CTC系統(tǒng)各站自律機按照站細等規(guī)則自動辦理分散自律車站的列車進路、列車進路人工干預(yù)、調(diào)車進路人工和自動辦理，以及分散自律模式下的特殊情況下作業(yè)辦理 (改變區(qū)間運行方向等)，驗證CTC系統(tǒng)控制下的各車站對各類不同速度等級列車的進路觸發(fā)時機的正確性、合理性。

通過對北京局京九線車站全面的靜態(tài)試驗和動態(tài)仿真實驗，可為后續(xù)系統(tǒng)的無縫切換工作做好準備。

3.CTC與GSM-R、RBC、TSRS等系統(tǒng)接口模擬聯(lián)調(diào)試驗。GSM-R做為CTC的車-地通信配套系統(tǒng)，無線調(diào)度命令、接車進路預(yù)告、列車停穩(wěn)等信息都需CTC系統(tǒng)與GSM-R系統(tǒng)接口交互完成，有必要在模擬仿真系統(tǒng)環(huán)境下進行CTC與GSM-R的聯(lián)調(diào)試驗。與GSM-R系統(tǒng)接口模擬聯(lián)調(diào)試驗的主要內(nèi)容有:驗證CTC可接收車次號信息并可用于車次校驗;驗證CTC可發(fā)送調(diào)度命令到機車并能接收調(diào)度命令回執(zhí);驗證CTC可在恰當?shù)臅r機發(fā)送接車進路預(yù)告并能接收回執(zhí);驗證CTC可接收列車啟動和停穩(wěn)信息;驗證GSM-R接口服務(wù)器主、備可自動或手動倒機，且不影響數(shù)據(jù)傳輸。

2.3 硬件平臺升級階段

作為京九線電氣化改造工程的一部分，北京局京九線的行車指揮系統(tǒng)由TDCS改造升級為CTC系統(tǒng)。北京局京九線CTC(含津霸聯(lián)絡(luò)線)所轄車站共30站，其中18站由6502電氣集中改造為計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，2站為中繼站，剩余車站都為計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，既有計算機聯(lián)鎖車站做軟件升級改造，使其具備同CTC系統(tǒng)接口條件。區(qū)間采用四顯示自動閉塞設(shè)備。

北京局京九線實施的FZy-CTC(由鐵科院通號所研制的新一代分散自律CTC)系統(tǒng)是以TDCS-y為平臺構(gòu)建的新一代分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)，包含全部TDCS-y系統(tǒng)功能，即 TDCS-y系統(tǒng)功能是FZy-CTC系統(tǒng)功能的子集。硬件方面，CTC車站子系統(tǒng)和中心子系統(tǒng)都是在TDCS相應(yīng)子系統(tǒng)硬件平臺上做擴充升級，由以上特點決定，可以逐站將TDCS車站子系統(tǒng)硬件升級切換為CTC車站子系統(tǒng)硬件，待全線車站的CTC硬件平臺，以及中心的CTC硬件平臺都具備后，再將TDCS軟件逐區(qū)段升級至CTC軟件。

此階段工作在時序上可與培訓(xùn)與軟件改進階段、仿真試驗階段并行進行。

1.車站分機硬件升級。北京局京九線全線改造為計算機聯(lián)鎖站的車站有18個，既有計算機聯(lián)鎖須軟件升級車站10個，撤站改造車站2個 (改為中繼站，CTC車站子系統(tǒng)只完成區(qū)間表示信息采集工作)，伴隨著這些車站聯(lián)鎖系統(tǒng)的改造開通，以車站為單位，逐站安裝、升級CTC車站分機設(shè)備。此步驟實施后，原車站TDCS軟件運行在CTC硬件平臺上，原有TDCS功能維持不變。

2.調(diào)度中心硬件升級。在全線車站硬件設(shè)備都升級至CTC分機硬件平臺后，在北京局CTC/TDCS中心以調(diào)度臺為單位，逐臺升級調(diào)度臺硬件設(shè)備為CTC調(diào)度臺設(shè)備，由原來的TDCS列調(diào)臺升級為CTC列調(diào)臺、CTC助理調(diào)度員臺、CTC綜合維修調(diào)度員臺。此步硬件升級完成后，CTC列調(diào)臺仍運行TDCS列調(diào)臺軟件，原有TDCS列調(diào)軟件功能維持不變。

2.4 軟件平臺升級階段

硬件平臺升級階段工作完成后，具備了升級至CTC軟件的條件，應(yīng)選擇客車少、運行秩序良好的時機，逐調(diào)度臺進行軟件升級 (含所轄車站分機系統(tǒng)軟件)，要求列車調(diào)度員將編制好的列車運行計劃向車站下達后，改為手工指揮，并保證在不危及行車安全的前提下不得變更列車運行計劃，CTC系統(tǒng)軟件升級完成后，不啟用CTC控制功能，仍按TDCS方式指揮行車，切換完畢后車站的CTC控制模式為“非常站控”模式，完成TDCS功能。

2.5 現(xiàn)場試驗調(diào)試階段

1.CTC現(xiàn)場靜態(tài)試驗。軟件升級工作完成后，由設(shè)備接管單位準備車站CTC試驗表，配合調(diào)度中心同步逐站進行CTC靜態(tài)試驗，記錄試驗結(jié)果。

現(xiàn)場靜態(tài)試驗主要內(nèi)容及目的:在車站使用CTC車務(wù)終端、在中心使用助理調(diào)度員工作站，進行人工排列部分列、調(diào)車進路，單操道岔等操作，試驗CTC系統(tǒng)發(fā)送指令的正確性和反映聯(lián)鎖動作的一致性，還包括仿真試驗無法試驗的操作項(如改方操作等)。

CTC軟件靜態(tài)數(shù)據(jù)的完整性、正確性驗證應(yīng)由靜態(tài)仿真試驗階段保證，此部分試驗只做系統(tǒng)接口連通性和數(shù)據(jù)正確性抽樣驗證。

2.CTC現(xiàn)場動態(tài)試驗。各站靜態(tài)試驗都完成后，以調(diào)度區(qū)段為單位或在調(diào)度區(qū)段內(nèi)再細分小段進行CTC現(xiàn)場動態(tài)試驗。

京九線CTC與新線CTC建設(shè)不同，新線CTC的現(xiàn)場動態(tài)試驗可以充分利用開通前的時間安排試驗車在線路上進行，既有線由TDCS升級為CTC，既不能長時間中斷TDCS系統(tǒng)，也不具備長時間“天窗”用于安排試驗列車進行動態(tài)試驗。經(jīng)過路局各部門和集成商共同探討，在模擬平臺進行充分的靜態(tài)試驗和動態(tài)試驗前提下，確定在既有線進行動態(tài)試驗只能利用試驗區(qū)段內(nèi)實際列車作為試驗車進行試驗驗證。各單位按照計劃安排，分別派專業(yè)人員到試驗車站、調(diào)度所進行盯控，在不影響列車運行安全的前提下，逐步完成車站進路、信號、預(yù)告等控制功能的動態(tài)實驗。

動態(tài)試驗的主要內(nèi)容及目的:CTC調(diào)度臺管轄的全部或部分車站轉(zhuǎn)換為分散自律模式，以試驗區(qū)段內(nèi)所有在線列車為試驗車，CTC系統(tǒng)按照站細等規(guī)則自動辦理分散自律車站的列車進路、列車進路人工干預(yù)、調(diào)車進路人工和自動辦理，以及分散自律模式下的特殊情況作業(yè)辦理 (改變區(qū)間運行方向等)，驗證CTC系統(tǒng)控制下各車站對各類不同速度等級列車進路觸發(fā)時機的正確性、合理性。

3.CTC與GSM-R系統(tǒng)聯(lián)調(diào)試驗。GSM-R系統(tǒng)(區(qū)段內(nèi)地面設(shè)備、所有列車車載設(shè)備、與CTC接口設(shè)備)具備與CTC系統(tǒng)聯(lián)調(diào)試驗條件后，CTC系統(tǒng)與GSM-R系統(tǒng)逐調(diào)度區(qū)段進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)試驗，管轄內(nèi)的全部車站轉(zhuǎn)換為分散自律模式，試驗區(qū)段內(nèi)所有在線列車為試驗車，驗證CTC系統(tǒng)向列車發(fā)送的試驗調(diào)度命令信息、試驗區(qū)段內(nèi)在線列車接收到的接車進路預(yù)告信息、以及所有通過G網(wǎng)傳送的CTC相關(guān)車-地通信信息。此階段以及前述幾個現(xiàn)場試驗的子階段，都是在發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題、繼續(xù)試驗的過程中，最終要達到各階段的問題全部解決，系統(tǒng)方可進入試運行狀態(tài)。

3 結(jié)束語

本文站在系統(tǒng)集成商的角度闡述了在繁忙鐵路干線區(qū)段TDCS系統(tǒng)升級為CTC系統(tǒng)的解決方案。除文中論述方案的各階段工作之外，CTC系統(tǒng)能否為運輸生產(chǎn)發(fā)揮它的效益 (提升工作效率、減輕勞動強度、增強安全性等)，在很大程度上還有賴于運輸組織部門根據(jù)本線運輸組織特點、沿線各站作業(yè)特點、以及結(jié)合CTC系統(tǒng)的特點，制定、完善相應(yīng)的行車組織管理辦法及規(guī)章制度。

系統(tǒng)的升級方案合理性、可行性，以及CTC系統(tǒng)既有線在實施后是否能夠最大程度發(fā)揮它的價值，都需要在鐵路局運輸組織部門、設(shè)備維管部門的支持下與系統(tǒng)集成商進行深入的溝通協(xié)作，專業(yè)互補，才有可能取得良好的效果。

本文所述方案已在北京局京九線成功實施，應(yīng)會對已實施TDCS的繁忙干線區(qū)段進行CTC升級改造具有工程應(yīng)用價值。

[1]鐵道部科技司.分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)(CTC)技術(shù)條件(暫行修定稿)[Z］.鐵道部科技司，2004.

[2]楊浩.鐵路運輸組織學(xué)[M］.北京:中國鐵道出版社，2005.

[3]北京鐵路局.列車運行圖技術(shù)資料[Z］.北京鐵路局，2009.

[4]Roger S.Pressman.Software Engineering:A Practitioner＇s Approach，Sixth Edition[M］.北京:機械工業(yè)出版社，2008.