基于作业管控的中老铁路CTC 系统列调一体化设计研究

0 引言

中老昆万铁路(昆明—万象，以下简称“中老铁路”)中国境内包括昆玉段(昆明—玉溪)、玉磨段(玉溪—磨憨)，线路北起云南省昆明市，南至中国磨憨铁路口岸，与老挝磨丁铁路口岸衔接；老挝境内为中老铁路磨万段(磨丁—万象南)，线路自磨丁铁路口岸向南经琅南塔省、乌多姆赛省、琅勃拉邦省、万象省，到达老挝首都万象市。中老铁路磨万段是首条以中方为主投资建设，与中国铁路网直接连通的境外铁路项目，是老挝第一条现代化单线电气化铁路，于2021 年12 月3日开通运营，列车开行模式为客货混跑。

中老铁路磨万段全线采用中国技术标准，车务、机务、工务、电务、车辆等各专业统一采用中国装备，其中信号专业包括计算机联锁系统、调度集中系统(CTC)等。调度集中系统是调度中心对所管辖区段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，是铁路信号系统的关键设备之一。中老铁路磨万段调度集中CTC 系统参照2.0 技术标准建设，设置万象调度中心，下辖磨丁、孟赛、琅勃拉邦、万象等共计20 个车站，车站子系统与计算机联锁系统、集中监测系统采用标准接口实现互联，中心子系统与铁路数字移动通信系统(GSM-R)、铁路运输管理信息系统(TMIS)采用标准接口实现互联，CTC 系统在提供基础功能应用的同时，针对中方员工、老方员工在使用过程中的语言需求差异，设计实现人机交互界面多语言显示，以及中文、老挝文、英文动态切换功能。自CTC 系统开通运行，在调度中心、车站等多个作业岗位为中方员工与老方员工共同作业提供了便利，人机交互界面的多语言动态切换满足了中方员工和老方员工作业操作的无缝切换和衔接，极大地提高了生产作业效率。

1 中老铁路磨万段现状分析

中老铁路磨万段在中老双方共建的基础上，由老中铁路有限公司进行统筹管理，中国铁路昆明局集团有限公司派出包括各个专业岗位的技术团队进驻现场，依托国内成熟完善的运营管理体系及经验，通过全面参与日常运营管理工作，为中老铁路磨万段在建立管理体系、制定作业标准、培养专业技术人才等多个方面提供支持和帮助，即共同运营模式。通过中方员工与老方员工共同管理运营模式的推行，中老铁路磨万段将逐步建立起符合当地实际的运输管理体系，培养出一批专业的铁路技术人才，最终实现老挝铁路长期的自主管理运营。由于铁路专业门类众多，在此基于CTC 系统，以列调作业为切入点，针对中老铁路磨万段在当前实际运输生产过程中存在的一些不足和需求进行分析研究，并提出解决方法和措施。

1.1 列车作业

中老铁路磨万段列车作业各岗位人员常规配置一般由1 名或1 组中方员工加若干名老方员工组成，由中方员工主导日常工作，并负责老方员工培训学习和日常作业督导，逐步向老方员工自主完成生产作业的方向发展。日常作业主要通过调度集中CTC系统完成，各行车作业岗位人员通过CTC 系统交互式界面参与完成作业内容。列车作业示意图如图1所示。

图1 列车作业示意图Fig.1 Train operation process

CTC 系统可以实现对区段内的铁路信号设备集中控制，指挥列车运行[1]，主要以系统自动控制为主，通过人机交互界面提供人工介入辅助操作，有效减轻工作人员在计划编制调整、列车运行追踪、进路排列、报点等方面作业内容的工作量。但是，在基于CTC 系统进行日常工作的过程中，由于老方员工普遍只是接受了一定基础的专业培训和少量的实操训练，缺少长期系统化的培训学习和实操经验，作业执行过程中口呼应答、车地联控、信号设备状态确认等操作方面存在待规范提升的地方，因而对列车作业的效率和作业安全防控效果有一定的影响。

1.2 调车作业

调车作业是铁路运输生产环节的重要组成之一，中老铁路磨万段全线的调车作业以平面调车为主。调车作业由TMIS 系统进行计划编制，生成调车作业单并下达，各个岗位作业人员根据岗位职责进行分工相互配合，按照勾计划逐步完成作业。调车作业流程示意图如图2 所示。

图2 调车作业流程示意图Fig.2 Shunting operation process

调车作业中，主要工作内容为室外勾计划执行，作业过程中以人工联控防护、灯显设备辅助等手段保障调车作业的安全[2]。通过实地调研，中老铁路磨万段因室外作业过程中所面临的高温、多雨等气候条件影响，实际作业过程中采用了分区调车模式，根据人员对作业区域进行划分，以联控对接方式由各区域人员配合完成勾计划作业，这种方式因不需要人员跟车，在一定程度上减少了作业风险。同时，在日常调车作业过程中还存在其他的一些问题和风险，影响作业效率和作业安全防护：①作业人员横跨货物线和到发线的频次高，股道内加车较少时绕行距离较远；②作业过程中频繁出现直接顶送过道口情况，使道口安全隐患增大，提升安全防护需求迫切；③顶送作业时室内外作业联控确认不及时，发生进错股道很难第一时间发现；④联控用语不够规范。

1.3 问题分析

通过对列车作业、调车作业的调研分析，中老铁路磨万段自开通运营后在管理、人员、作业等方面还存在不足，为了进一步保障生产安全，提高工作效率，亟需对相关问题进行改进和完善。

1.3.1 管理问题

铁路技术规章是铁路运输企业运营阶段的重要技术制度，与铁路运营安全、管理职责、运输效率、成本支出密切相关[3]。中老铁路磨万段相关管理制度主要借鉴国内铁路规章体系，规章制度制定的时间短，尚处于初步应用的阶段，还需要进一步补充修订和完善。

（1）依据国内运营经验建立的管理规章需要根据中老铁路磨万段共建共营模式因地制宜地进行优化调整、补充完善。

（2）现有的作业流程、标准规范需要根据客货混跑、多种运行速度列车混合开行等行车组织特点进行优化调整。

（3）当前一些管理岗位的职责分工需要细化和明确。

1.3.2 人员问题

（1）中老铁路磨万段共营模式下，老方员工与中方员工协作管理、共同作业。中方具备高水平管理和作业技术水平的人员仅分布于数量有限的岗位，并且存在一人兼顾多个岗位职责的情况，造成个别人员工作量增大，多岗位管控失效，导致工作效率、作业质量低下。

（2）老方员工仅进行了有限的铁路技术知识培训，相关的实操经验不足，日常作业技术水平相对较低、安全风险意识较差。

（3）随着运输业务量的不断增加，招募新员工、进行员工培训需要较长周期，相关技能岗位培训方式、培训条件还应进一步完善。

1.3.3 作业问题

（1）老挝属于热带季风气候，一年中大部分时间处于高温天气，并且有7 个月左右为雨季，日照光线强烈，室外作业经常会面临高温、暴雨的极端天气情况。

（2）客货混跑的作业难度相对于仅进行客运业务的客运专线运营作业更为复杂，单线铁路对列调作业调度、线路运用等有更高的要求。

（3）实际生产作业过程中，由中方员工与老方员工共同作业完成，联控对接、作业执行配合等仍需要相互适应、磨合。

中老铁路磨万段在当前运营阶段虽然作业相对简单、车流密度较低，但是不可忽视的是，中老铁路磨万段运输指挥人员短缺、大部分人员作业技术水平低下、岗位分工不细的作业短板，以及室外作业环境恶劣的客观条件都加大了日常作业的风险，也间接影响了中老铁路磨万段运营管理水平的发展提高。因此，制定一种提升作业效率、提高作业质量、确保作业安全的综合管控方案有助于改善、解决中老铁路磨万段当前所面临的问题及现状。

2 列调作业管控一体化设计研究

中老铁路磨万段CTC 系统包括全线20 个车站子系统，以及一个调度中心子系统，由车站和调度中心共同构成中心-车站两级结构，CTC 系统结构示意图如图3 所示。CTC 系统在实际作业生产过程中具备以下特点。

图3 CTC 系统结构示意图Fig.3 CTC system architecture

（1）中心-车站两级结构覆盖中老铁路磨万段所有站点场所，作业过程由调度中心、车站不同岗位、多人员共同参与。

（2）作业计划由调度中心制定下发车站，车站执行并反馈至调度中心，具备计划执行的闭环管理条件。

（3）调度中心与信息专业、通信专业信息实时交互，车站具备车站信号设备操作控制权限，对外发送告警维护信息。

（4）CTC 系统进行列车运行状态实时追踪监视，通过查询系统具备向多个不同专业发送作业信息、站场表示信息的功能。

上述各项CTC 系统作业特点与需要解决的中老铁路磨万段在人员、管理、作业等方面的问题具有高度的关联性。有关铁路CTC 研究中，王振东等[4]进行了基于云计算技术的调度集中系统架构设计和研究，实现了基于CTC 的大数据平台化整合，提升了运输组织业务的安全保障能力；黄磊等[5]提出CTC 系统在列车作业方面实现“事前卡控”，优于TDCS 系统“事后报警”的论点，研究了基于CTC 3.0 的接发列车作业控制系统技术方案。这些相关技术研究从不同方面延伸发展了CTC 系统在运输作业、安全保障方面的技术能力，也从侧面印证了依托CTC 系统进行列调一体化作业管控研究的可行性。

2.1 总体设计

王晶[6]针对铁路编组站作业提出了一种分散自律追踪方式，通过流程化卡控，建立关键卡控节点，提升系统技术性防护的能力，提高了作业追踪子系统的稳定性。列调作业均是在时间周期上，通过不同周期阶段性完成作业流程化实施，人员与设备等则参与整个过程。因此，提出列调一体化作业管控方案，围绕周期化管控主线、标准化规章制度、融合多重要素的3 个关键点展开。

2.1.1 周期化管控主线

依据列调作业内容周期性推进的特点，可以将作业过程划分为事前—事中—事后3 个阶段，形成阶段性管控模式。事前阶段通过基础信息核查，检查作业计划的有效性、合理性，实现列调作业安全管控关口前移；事中阶段针对作业标准、作业流程进行动态防护，提升作业管理防护实时性；事后阶段通过结果输出、作业信息汇总形成作业管控反馈修正。从原有相对零散的防控措施转向闭环形式的规范化预防和管控，周期化作业管控主线如图4所示。

图4 周期化作业管控主线Fig.4 Main line of cyclical operation control

2.1.2 标准化规章制度

各项管理规章制度、作业流程标准始终贯穿于铁路日常作业的整个过程，用于实现作业过程的可控性，确保作业的安全性，提升作业成果的有效性。规章管理制度、作业流程标准的具体实施和落实则需要一定的反馈和考核机制，形成正向的、积极的防控方式。在管控周期初始阶段对基础规章制度和作业计划进行比对卡控，实现有效预防管理；在作业实施阶段重点落实作业标准和流程规范，结合作业后期的反馈，实现在系统层面实施规范的标准化执行。

2.1.3 融合多重要素

作业的实际执行需要不同岗位作业人员的参与和设备场地的运用，人员主体、管理制度、作业环境等是整个作业过程中的重要要素，任何人为偏差、流程疏漏、环境影响都有可能从整体上影响作业的效率和安全防护。因此，建立在周期性阶段化的综合作业管控，需要紧盯人员、设备、环境等关键要素，融合于以周期性阶段化管控的综合作业管控之中，确保作业人员按照规章制度和作业流程完成标准化作业。

2.2 列调一体化管控总体方案

马长青[7]在调度指挥一体化模式研究中提出多专业融合、管理单元整体优化、信息智能化的调度指挥一体化手段，旨在提升运输生产过程中调度指挥的能效。列调作业实际是由作业人员依据规章制度、作业标准，在一定的场地范围内通过设备操作、系统应用指挥完成具体作业的过程，这其中包含了管理、人员、设备、环境等多个因素。以作业时间周期为主线，融合管理规章、作业流程的标准化要求，建立以技防为主、人防辅助、交互确认卡控的作业管理机制，形成一体化的作业综合管控方案，列调作业管控一体化示意图如图5所示。

图5 列调作业管控一体化示意图Fig.5 Integrated control of train dispatching operations

列调一体化综合管控主要目的是基于技防模式，建立一套闭环的作业管控方式，作业综合管控的主要内容如下。

（1）建立基于列车作业、调车作业过程的列调一体化作业管控方式，通过CTC 系统实现调车进路自动排列，由系统辅助提供列调作业优化，提升整体作业效率[8-9]。

（2）管理规章制度、标准作业流程，以及车站行车工作细则、行车组织细则等管理细则纳入系统性检查措施，通过系统检查在不同作业阶段落实执行。

（3）针对设备状态、场地运用情况、人员作业标准化等通过系统实现检查、卡控和状态提示。

（4）打通信息交互的区域限制，实现不同作业工种、作业岗位的信息交互共享，向参与作业的人员提供预警、告警信息，作业进度信息，关联作业岗位状态信息等，形成作业过程中信息覆盖的实时性、有效性、全面性，辅助提高作业效率，提升作业安全水平。

（5）根据调车作业中安全管理水平参差不齐、作业流动性大、与其他作业穿插交互的安全风险特点[10]，为室外作业人员提供实时信息传输和室内外交互联控确认卡控。

通过必要的信息互联互通，形成具体的列车作业、调车作业防护措施。

2.2.1 信息互联互通

（1）利用TMIS 与CTC 系统接口，在满足信息交互的基础上实现调车作业计划传送，实现既有接口功能复用。

（2）CTC 车站子系统提供站场信号设备实时状态信息(股道占用情况、信号机状态、道岔状态)，发送至室外作业岗位、室内其他管理岗位，形成实时作业场景信息覆盖。

（3）CTC 车站子系统提供股道封锁、防溜、分路不良等逻辑卡控信息。

（4）列调作业执行结果信息汇总，提供历史作业信息查询、回放，报警信息汇总查询，通过定期梳理作业过程中出现的带有普遍性、倾向性、苗头性安全隐患问题，为业务学习、定置管理、设备使用、作业组织、应急处置等管理优化调整提供量化的基础反馈信息[11]。

2.2.2 列车作业防护

（1）车站行车工作细则、行车组织细则等管理细则作为基础检查比照信息纳入一体化管控。

（2）对作业过程中各个岗位相互间口呼应答标准、交互确认方式、车地、室外室内等不同作业岗位关于作业联控的作业标准、作业流程纳入一体化管控平台，实现作业过程中动态检查确认。

（3）对于列车计划行车报点信息、站间交互信息完成进度、完成状态等进行反馈，系统检查提示。

（4）在作业执行过程中，系统发布实时检查预警、告警信息，形成安全卡控点，由人工介入确认或者干预后推动系统安全防控逻辑继续执行作业下一步骤。

2.2.3 调车作业防护

（1）与调车作业的相关管理细则作为基础检查比照信息纳入一体化管控。

（2）调整现有调车作业人工排路模式，由CTC 系统实施调车作业排路，排路过程中严格执行安全卡控。

（3）对于调车作业室外部分，按照顶送作业、连挂车列、转线编组、货物线取送作业、防溜、列尾摘挂等不同作业内容分类，对于不同作业内容的标准流程步骤，交互联控确认进行提取分析，建立逻辑卡控点，由系统在实际作业过程中根据反馈信息形成卡控，与调车进路排列的安全防护关联。

（4）对作业进度、设备状态、预告警信息进行汇总，实时向室内外不同作业岗位进行发送，形成有效信息全面覆盖。

（5）针对区域调车作业特点，对于作业经区域边界性交互进行卡控提醒，确保不同作业人员在勾计划跨区域执行过程中信息交互的有效性和完整性。

3 结束语

列调作业管控一体化的研究着力解决中老铁路磨万段运营初期面临的问题和需求，以CTC 系统为基础，依据CTC 与列调作业的紧密相关性和高度的人机交互特性，研究建立以此为平台的闭环作业管控方法。列调管控一体化方案的作业汇总反馈、作业联控等措施已逐步在中老铁路磨万段日常作业中开展实施，管理制度得到优化，有效提升了作业安全防护水平，方案的全面应用仍需依据中老铁路磨万段的发展逐步实施并进行适应性优化调整。列调作业管控一体化的研究符合当下铁路信号技术面向大数据融合、平台化、智能化发展的主要方向，进一步还可以就中老铁路磨万段客货混跑模式下的计划优化调整、统筹管理等进行拓展和探索。