京沪高铁调度集中系统优化提升与智能化展望

靳俊， 费振豪

（1.中国国家铁路集团有限公司 工电部，北京 100844；2.上海市铁路智能调度指挥系统工程研究中心，上海 200071；3.卡斯柯信号有限公司 科技管理部，上海 200071）

0 引言

京沪高铁是世界上一次建成线路里程最长、技术标准最高、商业运营速度最快的高速铁路［1］。作为京沪高铁的行车调度指挥系统，调度集中（CTC）系统面临跨多个铁路局集团公司（简称跨局）运行、行车密度高、枢纽多等挑战，在实际应用过程中，根据线路情况及用户需求，在进路自动触发、无线进路预告、车次号自动变换等方面进行优化提升，对提高接发车效率、减轻劳动强度、进一步保障行车安全发挥了重要作用。

1 进路自触优化

进路自动触发是CTC 系统的核心功能之一［2］，CTC 系统针对京沪高铁行车密度高、枢纽多的特点，在确保进路自动触发功能安全的前提下，需要尽可能提高接发车效率，以便更好地满足高行车密度的需求，为此，CTC 系统自动排路在自触轮询频率、接车进路自触时机、发车进路分段办理、场联进路自触等方面开展了优化。

1.1 提高自触轮询频率

CTC 系统对进路的自动触发采用轮询触发机制，即尝试触发进路时，当检测到触发条件不满足则间隔一段时间之后再次尝试。京沪高铁开通之初，CTC 系统自触轮询间隔周期为30 s，随着行车密度加大，尤其是为了提高枢纽车站接发车的效率、减少轮询等待时间，经理论计算和试验验证，CTC 系统进路自触轮询间隔周期缩短为6 s。

1.2 优化接车进路自触时机

CTC 系统在研发之初，采用前车完全进入股道后，方可办理后续同方向口的接车/通过进路，该逻辑无法满足京沪高铁行车密度高的特点。经过算法逻辑优化，前后两进路交叉重叠区段占用出清后6 s，CTC 即可办理后续进路［2］。

1.3 发车进路分段办理

一般情况下，车站发车进路为出站信号机至进站口一次办理，而CTC系统办理发车进路的前提条件为列车一离去区段出清［3］。在咽喉较长的车站（如北京南站），为了提高发车效率，信号设计上往往设置总出发信号机，将原本为出站信号机至进站口的1条发车进路分为2段：出站信号机至总出发信号机、总出发信号机至进站口。对于存在总出发信号机的车站，CTC 为提高发车效率，将发车进路优化为分段办理，即前车完全进入一离去之后，即可自动办理出站信号机至总出发信号机的发车进路，待列车一离去区段出清后，自触总出发信号机至进站口的发车进路，提高了大型客站的接发车效率。

1.4 场联进路自触

京沪高铁虹桥枢纽、南京南枢纽等存在场联进路，在联锁终端办理进路，存在列车运行前方远端车站需要先办理进路，近端车站才可开放信号的情况。而CTC自动触发进路的原理，则是根据列车运行的计划顺序逐站办理，即CTC系统需要近端车站先办理相关列车的进路后，远端车站方可办理列车进路。为实现具有场联关系的2个车站进路自动触发，CTC系统在该场景下优化了进路触发逻辑，当列车运行前方近端车站需要办理进路时，则先通知远端车站需要提前办理列车进路的车次信息，远端车站接收到该信息后，判断若该车次是该方向首趟需要办理列车进路的车次则立即办理，同时将办理成功的信息反馈给近端车站，近端车站接收到办理成功信息后，再次检查本站计划，若该车次为仍处于该方向首趟需要触发进路的车次，则执行自触操作［4］。该逻辑实现了具有场联进路的2 个车站自动触发进路功能，且有效避免在两站通信和办理进路间隙出现因计划顺序调整而产生错办的情形。

2 无线进路预告优化

无线进路预告是CTC系统的一项重要功能，其主要原理为CTC系统排列进路后，通过GSM-R等无线系统向列车预告进路办理的情况。在京沪高铁建设和运营过程中，对于CTC系统的无线进路预告，主要为优化跨局运行列车无线进路预告和增加无线发车进路预告等功能。

2.1 跨局运行列车无线进路预告优化

正确接收无线车次号信息是CTC 系统准确发送无线进路预告的前提。GSM-R 系统是按照局间调度管辖范围向CTC 系统发送无线车次号信息，由于京沪高铁跨局运营，导致运行在局间分界口区间的列车无法提前获取无线车次号，进而导致进路预告发送失败。局间调度管辖范围示意见图1，上行列车从C站开往B站，当列车运行在C站—B站区间时，B站已经办理好进路，此时需要向列车发送无线进路预告，而因列车未进入甲铁路局集团公司，此时该局GSM-R 系统不能发送该列车的无线车次号，导致甲铁路局集团公司无法发送无线进路预告。

图1 局间调度管辖范围示意图

CTC 系统通过系统局间分界口交互无线车次号实现分界口区段车次号双向传送功能，其中甲铁路局集团公司向乙铁路局集团公司传送A 站（不含A 站）—B站（含B站）范围内的无线车次号信息；乙铁路局集团公司向甲铁路局集团公司传送B 站（不含B 站）—C站（含C站）范围内的无线车次号信息，列车运行前方铁路局集团公司提前接收到该列车的无线车次号信息，从而实现跨局运行列车正常接收无线进路预告。

2.2 无线发车进路预告功能

CTC系统无线接车进路预告功能主要是向列车预告接车进路或通过进路的办理情况。在实际运用过程中，运输部门提出“无线发车进路预告”的功能需求，即在办理发车进路（或通过进路）后，系统向列车司机发送发车进路（或通过进路）已办理好及发往下一站站名的预告信息，该功能已经纳入《智能调度集中系统暂行技术条件》［5］。2021 年7 月，京沪高铁CTC 系统无线发车进路预告功能启用，该功能减轻了人工车机联控的劳动强度，保证了铁路运输安全，运用状况良好。

3 车次号自动变换

高铁运营过程中，车次号是高铁列车的重要标记，也是CTC 系统进行计划调整、自动排路的重要参数。京沪高铁存在多个始发终到站，同时与多条其他高铁线路交错运行，出入库列车变更车次、终到列车车次折返为始发车次、跨线并网运行列车变更车次等情况大量存在。若采用人工修改列车车次，则需要占用调度员（值班员）大量精力。为此，CTC 系统增加了车次号自动变换功能，在折返站和跨线并网运行车站，根据列车计划自动变换车次号，实现了出入库列车车次、折返站始发终到车次、跨线运行车次的全自动产生和变更。据统计，京沪高铁北京南站CTC 系统仅一天减少的人工修改车次号次数达300次以上。

4 智能化展望

当前，随着《智能高速铁路体系架构1.0》正式颁布实施［6］，高铁行车调度指挥系统的智能化工作正在有序开展。智能CTC 系统是在现有CTC 系统的基础上对智能化需求的补充，京沪高铁智能CTC 系统是下一步行车调度指挥的发展方向。结合京沪高铁实际情况，运行图智能调整、CTC 与牵引供电数据采集及监控操作（SCADA）系统结合、CTC 与灾害监测系统结合以及岗位智能联动等高铁智能CTC 系统的核心功能，将作为当前研究和未来应用的重点［7-9］。

4.1 运行图智能调整

列车运行图编制和调整是高铁运营的重要工作，尤其是应急情况下，运行图的快速调整显得尤为重要。目前运行图调整主要依靠人工完成，一方面劳动强度较大；另一方面，由于调度员经验水平不同，在紧急情况下易受到心理因素干扰，运行图的调整质量和效果也因人而异。

智能CTC 系统综合线路数据、车辆数据、灾害监测信息、历史处置规律等数据，通过系统建模，实现对列车运行计划的智能调整，达到运行图快速、合理调整的目的［7］。当系统接收到设备故障信息时，可根据设备故障设立区间、股道封锁等，并完成列车运行线扣停、股道调整等操作。当系统接收到风雨雪灾害报警时，通过对列车位置、限速范围、限速值等数据进行实时计算，从而对运行计划进行相应的调整。系统可根据扣停、限速情况对列车晚点进行预测，并通过局间接口向其他铁路局集团公司进行早晚点预告，同时当列车在折返站晚点时还可根据最小折返时间对列车始发时间进行调整。列车运行图智能调整要重点解决跨台、跨局运行计划的自动调整。

4.2 CTC与SCADA系统结合

目前，行车调度与供电调度间通过电话或其他管理系统，对停送电施工计划或现场出现的临时停电等情况进行申请和通知，供电调度在SCADA 系统上进行供电臂停送电操作，行车调度在CTC 系统上设置相关供电臂的停电或上电状态，CTC 系统可根据此状态卡控列车信号。实现CTC 系统与牵引供电SCADA 系统结合后，停送电作业可以实现管控一体化，即行车调度和供电调度通过系统间交互停送电作业申请和通知的管理功能，同时可进一步实现SCADA 系统停送电作业时，对有无电力牵引列车运行的卡控，CTC 系统可实现防止电力牵引列车（动车组）进入停电区的卡控。CTC 与SCADA 系统结合，要重点解决信息传输的实时性和准确性问题，确保安全卡控及时准确［7-8］。

4.3 CTC与灾害监测系统结合

目前灾害监测系统在行车调度台上设置终端，主要展示风雨雪等灾害报警信息，调度员观察到有报警信息后，在CTC 系统上进行临时限速、无线调度命令等拟制和发送。实现CTC 系统与灾害监测系统结合后，智能CTC 系统可接收灾害监测系统的风雨雪报警信息，并在CTC 调监显示屏上展示，CTC 系统可辅助调度员快速拟制无线调度命令和临时限速命令，同时根据限速信息完成对运行计划的智能调整［9］。CTC 与灾害监测系统结合，要重点解决和处理风雨雪等灾害信息存在多变性的问题。

4.4 岗位智能联动

目前高铁接发车作业涉及的岗位主要是值班员、外勤助理、客运综控等，需要传递的信息包括确认接发车计划、接发车条件等。当前各岗位传递作业信息的手段主要是通过移动电话、对讲机等。

岗位智能联动系统将为车站各岗位配备移动智能终端，智能终端可以实现作业信息的上传下达功能。移动智能终端可利用车站Wi-Fi 或者4G/5G 专用网络，智能CTC 系统向相关岗位发布接发车计划、作业要求、调度命令等，各岗位人员通过移动智能终端可向值班员传送上水/吸污作业情况以及接收命令回执等。

5 结束语

京沪高铁开通十年来，对CTC 系统进行了大量系统优化和功能提升，结合当前铁路装备现代化、信息化发展的趋势，京沪高铁CTC 系统智能化将是未来的方向发展，智能CTC 系统将全面提升调度中心与车站调度指挥的作业水平，为保障行车安全、提高运输效率提供更好的技术支撑［10］。