铁路枢纽车站信号集控设计方案研究

梁朝辉 聂 影 武长海 杨洪权

梁朝辉:铁道第三勘察设计院集团有限公司电化电信处 工程师 300251 天津

聂 影:铁道第三勘察设计院集团有限公司电化电信处 教授级高工 300251 天津

武长海:铁道第三勘察设计院集团有限公司电化电信处 高级工程师 300251 天津

杨洪权:中国铁道科学研究院通信信号研究所 助理研究员 100081 北京

目前，国内铁路枢纽一般为各车站/场单设信号集中联锁系统，独立分散办理行车作业。通过站联(或场联)条件实现跨场进路的办理，并且需要调度所、站调楼及各车站/场行车人员的相互联系、协调，作业办理过程复杂，中间环节繁冗，运输效率较低。为改变这种状况，实现作业办理安全、可靠、高效的目标，本文结合枢纽站/场布置和运输作业特点，以及行车指挥系统的使用方式，在联锁和行车指挥系统设计中，积极探索集中操控及显示方式与运输需求的适应性和匹配性，并提出行之有效的技术解决方案，为枢纽内相关信号系统工程设计提供借鉴参考。

1 枢纽车站行车作业办理岗位设置情况及作业流程

目前，国内大型铁路枢纽车站一般设有车站值班员、车场值班员、助理值班员(根据需要设置，可设多个)等岗位，与站调、调度员等配合共同完成行车作业办理。以北京西站为例，共有4个车场，并与机务段相邻，车场的行车作业岗位设置及主要职责如下。

1．车站值班员。负责组织协调全体行车有关人员，完成接/发列车和调车作业任务。

2．高速场(客场的下行ⅡG—20G)值班员。承担车站值班员在高速场的所有职责。

3．内勤主务助理值班员。协助车站值班员做好行车组织工作;负责与机务段值班员联系，组织本务机车出入库及站内换挂作业等。

4．操纵助理值班员。按车站值班员的命令排列接/发列车进路，完成接/发车工作。

5．录入助理值班员。按接/发列车阶段计划和列车运行情况，录入列车运行信息;掌握列车运行情况，按要求修改列车运行信息;接收阶段计划、调车作业计划等，并分送各岗位。

6．车机联控助理值班员。具体负责普速列车的车机联控工作;负责与本务机车的车调联控工作;协助车站值班员记录有关安全速报。

7．行车室有关人员联系范围:①车站值班员与调度员、站调、客运值班站长等进行电话联系，与行车室内其他人员口头联系，与机车乘务员电台联系;②内勤主务助理值班员与站调、机务段值班员等电话联系，与行车室内其他人员口头联系;③操纵助理值班员与道口值班员电话联系;④车机联控助理值班员与机车乘务员电台联系;⑤高速值班员与客专列调、动车调度等电话联系，通过FAS或电台与动车司机、机械师等联系。

如上所述，枢纽内各站/场均需配置完备的行车人员。各场之间、邻站之间行车办理岗位涉及人员众多，作业流程复杂，势必影响作业效率，与行车运营高效、快捷的目标相悖。因此，枢纽车站急需行之有效的信号集中控制解决方案。

2 枢纽车站信号集中控制方案适用范围及对比分析

枢纽车站信号集中控制方案适用于可以在同一站调楼或信号楼集中办理车站接/发车、调车及其他作业的铁路技术站(如:编组站、区段站)及周边相关站。根据国内铁路信号技术装备的现状，枢纽车站信号集中控制有集中操控、远程控显和区域联锁3种方案，方案研究及说明如下。

2.1 集中操控系统方案

2.1.1 系统构成

集中操控系统是技术站集中操控系统的简称，是集成现有计算机联锁、信号安全数据网等成熟技术，在既有联锁设备的基础上，增设安全集中操控终端，实现在一个技术站对周边相关站/场联锁设备的远程集中控制。集中操控系统由集控中心设备和网络设备组成。

1．集控中心设备。包括集控服务器、操控终端、电务维护终端、电源等。集控服务器负责将接收到的各站/场计算机联锁的表示信息分发给相应的操控终端，并将操控终端产生的联锁办理信息分发至对应的计算机联锁;操控终端直接面向行车人员办理各站/场的联锁作业，包括工业控制计算机、操作显示设备等;电务维护终端用于系统设置、调试和日常维护;中心电源设备按冗余设置。

2．网络设备。中心设备与计算机联锁之间的通信通道，优先采用不同物理路径独立单模光纤的封闭式冗余网络，改用RSSP-Ⅰ型安全协议;受条件限制时，也可采用专用2Mb/s数据通道，传输协议采用RSSP-Ⅱ型安全协议，并配套相应的协议转换设备。网络连接应根据站/场的布置结构选择环形或星形模式。

与集中操控系统结合的计算机联锁机房内，应配置必要的交换机、协议转换器、光转换器等通信终端设备，实现与集中操控系统的结合。与计算机联锁操作表示层计算机的最终接口环节，采用RS-422通信方式。

2.1.2 系统主要功能

1．操控功能。集中操控系统具备在操作界面上由行车人员办理集控范围内各计算机联锁界面上所有联锁作业的功能。原则上，各计算机联锁操作界面上的按钮均应纳入集中操控系统界面，其布置、图形绘制方式应与铁道部颁布的《计算机联锁系统控制台人机接口标准》相一致。操控按钮命令采用具有完整意义的按钮组合方式下达给各车站联锁终端，并在办理作业形成有效作业命令时增加“确认”的操作。

2．表示功能。各计算机联锁界面上的表示均纳入集中操控系统，表示信息还包括集中操控系统当前工作状态的信息。

3．报警功能。系统具有对自身及集控范围内各计算机联锁设备运行状态和故障进行记录、提示和报警等功能。

4．封锁功能。根据需要可设置区间封锁、股道封锁、按钮封锁等。

5．提示功能。根据需要可对分路不良区段、无网区域等进行提示。

6．跨站/场作业。具有在同一操控终端上办理跨站/场联锁作业的功能，即在一组操作当中执行在原不同站/场计算机联锁界面上，需分别办理的作业内容，如:跨站/场组合列车进路功能;站/场间联系办理。

7．系统具有按指令序列经人工确认触发后办理列车进路的功能。该指令序列由其他系统提供或人工录入，每条指令中必须包含进路办理所对应的按钮和执行时间等信息。

8．电务维护终端功能。包括操控终端上所有的操作记录功能;现场行车设备运用情况、接收到的报警信息记录功能;对系统运行状况进行自我诊断、记录运行日志等功能。

9．集中操控系统中心对应各站/场图形的基础数据，具备独立更新维护的能力。

2.1.3 操控方式转换

集中操控系统的操控方式(集控或分控)在行车人员办理并满足一定条件时可以相互转换。操控方式转换时，不应影响已办理的列车进路和调车进路，并防止形成预排进路。

集中操控系统能保证在集控方式下，对应站/场计算机联锁操作界面仅有显示，不起控制作用;在分控方式下，集中控制系统终端上该站/场仅有显示，不能办理联锁作业。

集中操控系统允许集控范围内部分站/场处于集控，而其他站/场处于分控方式。

1．集控方式向分控方式转换，不检查任何条件。当系统工作在集控方式时，站/场行了一个完整的轨道停电监督电路。车人员按下“方式转换”按钮并正确输入口令，相应站/场即由集控方式转换为分控方式。此时，在集控中心相应的操控终端上应有提示。

2．分控方式向集控方式转换。当系统工作在分控方式时，站/场行车人员按下“方式转换”按钮并正确输入口令，集控中心系统行车人员按下相应“同意转换”按钮后，相应站/场由分控方式转换为集控方式。此时系统还需检查以下条件:集控设备工作正常;计算机联锁在分控方式下没有正在执行的按钮操作。当一个车站对应多个操控终端时，需各个终端均同意转换时才可转换。

3．系统故障情况下的操控方式转换。

1)计算机联锁故障时，计算机联锁非操作表示层计算机发生故障(包括联锁机单/双机停机重启)、操作表示层计算机单机发生故障(包括操作表示层计算机发生双机切换)均不应导致操控方式发生转换。操作表示层计算机应记录当前所处的操控方式。当发生双机停机并重启后，应根据记录的数据恢复停机前的操控方式，不导致操控方式发生转换。操作表示层计算机初次上电时默认分控方式。

2)集控中心设备或网络设备故障时，当中心集控服务器、对应的操控终端或网络设备发生故障并功能恢复之后，中心的操控方式应转为与各站/场计算机联锁一致。

2.1.4 与其他信号系统的结合

1．集控范围内各计算机联锁均有与TDCS/CTC、信号集中监测系统的接口。

2．集控中心系统设备一般不与列控系统接口。需要时，应将计算机联锁纳入信号安全数据网。

3．集控中心系统设备具备与大屏显示系统接口的条件，用于复示集控范围内的站场显示信息。

2.2 远程控显系统方案

2.2.1 系统构成

计算机联锁远程控显系统(以下简称远程控显系统)集成现有计算机联锁、信号安全数据网等成熟技术，在既有联锁设备的基础上，对应增设远程控显终端，实现在一个技术站对周边相关站/场联锁设备的远程集中控制(合署办公)。比如北京西客站Ⅰ场集中设有相邻各车场的控显终端，行车人员集中一地操控作业，合署办公，系统设备及通道设置如图1所示。

1．系统设备。远程控显系统由控显机、通信服务器、显示屏、电源转换装置和网络设备组成，对应各站/场计算机联锁需分别配置。

2．网络通道。与集中操控系统设置方式一致。

2.2.2 系统功能

与计算机联锁功能完全一致。枢纽内各站/场远程控显终端集中设置，可优化行车人员配置，简化作业流程，方便跨站/场行车作业办理的各种联系。

图1 远程控显系统构成示意图

2.2.3 操控方式转换

远程控显与车站控显操作权限需人工切换，不能同时操作。可通过专用的切换按钮实现权限转换，按钮的操作需要铅封记录。非常站控模式下默认远程控显为主。各计算机联锁本地控显终端为热备状态，当远程控显终端故障时可立即投入使用。

2.2.4 与其他信号系统的结合

与集中操控系统方案的接口方案一致。

2.3 区域计算机联锁方案

2.3.1 系统构成

区域计算机联锁系统(以下简称区域联锁)是指在多个车站/场区域内，选取其中一个车站/场作为中心控制车站(集控站)，车务人员在中心控制车站/场对该区域内的所有车站/场的计算机联锁设备(被控站)进行集中控制。

1．系统设备。集控站联锁机设有全部控制范围内车站/场联锁逻辑处理单元和操控显示终端，并需增设光电转换器;被控站设置执表单元(I/O采集、驱动)、光转换器、交换机等设备。

2．网络通道。与集中操控系统设置方式一致。

2.3.2 系统功能

与独立计算机联锁功能一致。各被控站可设置应急盘，当集控站联锁系统或安全传输通道故障时，各被控站值班员启动应急盘，控制各自车站的转辙机，开放引导信号。

2.3.3 与其他信号系统的结合

1．仅集控站需要计算机联锁设备与TDCS/CTC系统接口。

2．各站分别设置信号集中监测分机设备，与本地设备接口。

3．当集控范围内任一车站/场需要与列控系统接口，均在集控站实现。

4．与大屏显示系统的结合，同集中操控系统接口方案。

2.4 工程设计应用分析

上述3种集控方案系统构成、使用功能各有不同，在工程设计中可有针对性地进行选择。下面针对3种方案的差异性及对房屋、用电等外部条件的需求进行对比分析，详见表1。

3 小结

本文从运营需求出发，对枢纽车站信号集控设计的3种方案进行了逐一介绍，并对3种方案的差异性进行了对比分析，从功能实现方面满足了集控的使用需求，从工程应用方面可为工程设计提供参考和借鉴。区域计算机联锁系统已在工程建设中有了较多的运用;远程控显系统已经在京沪高铁济南站及京石客专北京西站等枢纽车站得到了实际应用，效果良好;集中操控系统设备已有成熟产品，存在广阔的应用前景。枢纽车站信号集中控制方案的实现，可优化调度指挥与行车作业的衔接环节，简化运输指挥流程，优化行车人员配置。

表1 3种集控方案工程设计应用对比分析

［1］中华人民共和国铁道部．集中操控系统技术原则(草稿 V2．0)［S］．2011．

［2］秦悦，刘智平．枢纽内区域计算机联锁系统构成方案［J］．铁道通信信号．2011(7):1－3．

［3］魏艳，李波．铁路信号工程项目管理系统的实例设计［J］．铁道通信信号．2005(12):27－29．

［4］张守利．铁路信号维护监控网络信息管理系统［J］．铁道通信信号．2008(9):9－10．