铁路ctc系统结构图,铁路tdcs系统与ctc系统关系

我国从 2005 年开始进行高速铁路的建设，至今 已陆续开通了京广、京沪、郑西、哈大等高铁线路 [1]。 在这些线路中，分散自律调度集中（CTC）系统（简称： CTC 系统）作为列车运行调度与控制的核心，用于 保证高速铁路动车组高速度、高密度运行 [2]，属于必 不可少的基础设施，得到了广泛的应用 [3]。

高速铁路 CTC 系统设置了与无线闭塞中心 （RBC）、计算机联锁（CBI）、列车控制中心（TCC）、 临时限速服务器（TSRS）等设备的网络通信接口 [1]。 在动车组运行过程中，CTC 通过与 RBC、TCC 等列 车控制系统地面设备进行信息交换，实时监视列车运行状态、地面设备工作状态，向列车控制设备下 达临时限速命令。通过设置 CTC 车站子系统，车站 可实现阶段计划接收和列车进路自动控制 [4]。针对 CTC 系统这些功能特性，本文借助 CTCS-3 级列车 控制仿真平台，设计 CTC 仿真系统，模拟 CTCS-3 级列车控制场景下的高速铁路行车指挥与控制流程。

CTC 仿真系统借助 CTCS-3 级列车控制仿真平 台。该平台具有 RBC 仿真和车载人机交互接口（DMI） 仿真功能，同时，在车站层面可进行测站 CBI 仿真、 TCC 仿真、站场和区间信号设备仿真，可模拟动车 组在 CTCS-3 级列车控制等级下的运行场景。

本文设及的 CTC 仿真系统主要对铁路局集团 公司 CTC 中心和车站子系统进行仿真，并加入模拟 TSRS，仿真系统整体架构如图 1 所示。CTC 中心内 设表示工作站、列调工作站和通信服务器，通信服 武器负责与 RBC、TSRS、CTC 中车站子系统将建立 调度数据通信以太网，负责 CTC 中心的数据交互。 CTC 中心可管辖最多 15 个车站，对调度区段内的每 个车站设置调度集中车站子系统，车站子系统内设车 务终端和自律机 [4]，自律机与 CBI、TCC 间设置车 站调度局域网，实现车站子系统的信息交换。TSRS 负责与临时限速命令执行设备 RBC 和 TCC 建立网 络通信，下达临时限速命令。

CTC 仿真系统包含 CTC 中心通信服务器网络通 信接口和车站自律机网络通信接口，自律机网络通 信接口实现与 CTC 中心通信服务器、TCC、CBI 一 对一的网络通信，接口设计较为简单，本文主要介 绍 CTC 中心通信服务器网络通信接口设计。 通信服务器与调度区段范围内的多个 RBC、 TSRS，以及每个车站子系统进行网络通信，通信机 制各不相同，且每种通信机制下都有各自的通信帧 格式，处理方法为 ：通信服务器将一定时间接收到 的 RBC 数据帧、TSRS 数据帧、车站子系统数据帧 进行分类存储，把同类数据帧合成通用数据包，组 成通用发送帧，将通用发送帧发送至 CTC 中心。数 据帧、通用发送帧关系如图 2 所示。

如果数据包超过，通用发送帧规定长度，则将通信数据包拆分，组成 2 个或多个通用发送帧。CTC 中心收到通用发送帧后， 按数据包类型、数据帧数目等信息进行解包。同理， CTC 中心将要同时发送的反馈或命令信息按目标设 备分类、组成通用帧，发送至通信服务器，由通信 服务器解包，组成数据帧，发送至目标设备。

CTC 中心列调工作站负责行车指挥和临时限速 命令设置，表示工作站负责显示车站站场作业情况 和列车区间运行情况 [5]，调度中心对车站的远程人 工控制功能也集成到表示工作站中。

列调工作站制定列车运行计划，选择从本地数 据文件中读取基本运行图，选择一列或多列车次进 行计划加车，系统对添加车次自动进行间隔时间冲 突检测。 列调工作站将列车运行计划下发至所属各站 车站子系统，各站按运行计划模拟开行列车，并向 CTC 中心发送列车实际运行到发点，列调工作站根 据各车实际运行到发点进行自动报点，绘制实际运行 图。根据运行计划执行情况对列车运行计划内车次 进行人工调整，生成列车运行调整计划，下发至各站。 对于实际按图行车模拟效果较好的列车运行图，可 保存至本地数据文件中。行车指挥流程如图 3 所示。

表示工作站通过多台显示器全屏显示全线所有 信号设备和列车的实时状态，包括相邻车站信号设 备状态、列车运行状态、线路布局、临时限速命令 执行状态。信号设备状态数据和列车运行数据分别 由信号设备仿真软件、车载 DMI 仿真软件生成。 在表示工作站中加入单站显示模式，在单站 显示模式下设置控制按钮，在中心操作方式下， 提供与车站控制台相同的控制功能 [6]，进行车站列车进路办理和取消、闭塞、联锁等作业。

列调工作站设置调度命令终端，仿真临时限速 命令拟定、执行过程。仿真 TSRS 负责接收 CTC 中 心拟定的临时限速命令，向模拟 RBC、模拟 TCC 下 达列车控制限速命令，模拟列车控制限速流程 [7]。 CTC 仿真系统临时限速命令（包含取消列车控制限 速命令）拟定流程如图 4 所示。

临时限速具体执行过程如图 5 所示。

在临时限 速命令列表区中，临时限速分成 3 种状态 [8] ：已拟 定（灰色）、已激活（绿色）和已设置（执行中为红 色，完全执行为黄色），已拟定限速命令通过 TSRS 进行激活校验 ；对已激活限速命令进行执行，限速 命令转为已设置，若限速未被 TCC 与 RBC 完全执 行，则命令为执行中状态，待列车控制设备完全执 行该限速命令，命令变为完全执行状态。临时限速 取消命令与设置命令过程相同，当取消命令被激活， 正在执行的被取消命令也变为绿色，与限速取消命 令相对应。

车站子系统自律机主要实现按图排路功能，在 分散自律模式下，车站子系统自律机接收列车运行 计划 [9]，根据车次号、占用股道、出入口号、始发终 到标志、到发时刻等信息进行自律检查，从联锁表 中检索待办理列车进路，生成列车进路序列，将进 路序列送至车务终端显示。 列车进路自动控制过程如图 6 所示，

设列车进 路序列中进路数目为 n, 自律机当前处理的进路序号 为 i。自律机内存储的列车进路序列包含有未触发、 已触发和已出清 3 种状态，对于未触发进路，进行 触发时机检测 ；对于已触发进路，检测进路是否在 规定时间内建立 ；检测进路为已出清状态，则延时 一定时间后将该进路删除。

仿真系统采用 C 面向对象编程语言，软件操 作界面使用 VC 集成开发环境下的 MFC 建立基于单文档的界面框架。仿真系统的线路数据取自郑西 高速铁路，系统设置一个 CTC 中心，仿真调度区段 内设有 3 个车站。

在 CTC 中心绘制列车运行图，列车运行计划包 含下行车次（G101 和 G103）、上行车次（G112 和 G114）。将行车计划下达至车站子系统自律机，自律 机生成列车进路序列，如图 7 所示。自律机按进路计 划触发时间，自动控制列车进路办理，更新进路状态。

临时限速管理界面如图 8 所示，在郑西高铁下 行线路设置正线限速，激活调度命令号为 100004 的 限速命令 ；在渭南北站设置侧线限速，激活并执行 该侧线限速命令。

系统是高速铁路 列车运行指挥与调度的核心 系统，是高速铁路列车控制 系统的重要组成部分。本文 在 CTCS-3 级列车控制系统 RBC、TCC、车载设备以及 CBI 仿真的基础上，对 CTC 系统基本的行车调度与控制 过程进行仿真设计，实现按 运行计划模拟行车，列车进 路自动控制，信号设备监控， 模拟临时限速的拟定、执行 与取消过程。CTC 仿真系 统完善了列车控制仿真系统 的结构与功能，更直观地展 现 CTC 系统功能特性以及 控制流程，对与铁路调度相 关的教学培训具有一定的实 用价值 [7][10]