CTC/TDCS 集中调度系统
3.1 CTC技术设备
3.1.1 CTC技术设备对车站、区间、通信和信号设备的要求
实施调度集中的必要条件是车站具备集中联锁（继电联锁和计算机联锁）、区间具备自动闭塞或自动站间闭塞。调度集中对车站实行分散自律控制时，联锁关系仍由车站联锁设备保证。实现各种功能时，应保证既有联锁关系的完整性。调度集中与车站联锁的接口，应按继电联锁和计算机联锁分类，采用统一标准。接口应不影响车站联锁的安全性。系统所需要现场信联闭设备信息均应从车站联锁设备以及TDCS系统获得。对TDCS系统未包含的信息，由调度集中扩充解决。调度集中不改变既有联锁场间（含独立车场、独立调车区、无联锁区）的联锁照查条件。调度集中在排列相关进路时，也必须受这些条件约束，相应操作通过调度中心或车站车务终端办理。
调度集中应将统一调度区段内、同一联锁控制范围内所有车站（车场、线路所）的信号、联锁、闭塞设备纳入控制范围。单独设立的调车场、编组场控制设备原则上不纳入调度集中控制范围。
调度集中的控制信息依据不同处理阶段分为计划、指令和命令三个层次。计划是指形成指令队列前处理阶段的信息；指令是指车站自律机储存的进路信息；命令是指车站自律机输出的进路操作信息。
一个路局原则上设置一个调度中心系统，相临路局间按TDCS方式交换信息，采用TDCS统一时钟标准。系统应采用冗余技术、可靠性技术和网络安全技术，对于车站自律机还应采用故障-安全技术。
通信系统是分散自律调度集中正常运用的重要基础，应满足分散自律调度集中对语音、数据通信的功能要求。调度员、司机、车站值班员之间必须具有良好可靠的语音通信；调度命令（含许可证等）、接车进路预告信息、调车作业通知单应可靠传送到机车；无线通信车载设备具备车次号校核、列车停稳、调车请求、信息回执等信息发送功能。
调度集中区段的专用调车机车应配套无线调车机车信号和监控装置。
3.1.2 CTC设备
1、CTC的硬件结构
控制中心主要由数据库服务器，CTC服务器（双机热备），通信前置服务器，大屏显示系统，行调工作站，助理调度员工作站，综合维修工作站，CTC维护工作站，网管工作站、打印设备，远程维护接入TDCS接口计算机，以及局域网等设备组成。
数据库服务器一般是由2台高性能的64位RISC服务器和磁盘阵列构成，并安装有集群软件和商业数据库。所有数据全部写在共享磁盘阵列中，保证双机切换时的数据完整和一致（图3-1-1）。
CTC服务器一般是由2台高性能服务器构成，2台服务器互为热备，为系统的稳定运行提供保障。CTC服务器是整个分散自律调度集中系统的核心，负责整个系统的数据收发、数据处理以及数据储存等工作。
通信前置服务器一般是由2台高性能服务器构成，2台服务器互为热备。用于调度中心和车站子系统之间的数据交换。
行调工作站一般是由2台安装了多屏卡的工作站构成。主要完成显现监控管辖区段范围内列车运行位置、指挥列车运行的功能（人工编制和调整列车运行计划、调度命令的下达、与相邻区段行调台交换信息），为CTC系统提供详细的列车会让方案，是分散自律调度集中系统完成自动控制功能的主要依据。
CTC服务器通信服务器数据库服务器磁盘阵列大屏驱动区间CTC服务器远程维护CTC维护台交换机交换机综合维修工作站主任台与TMIS接口防火墙防火墙路由器路由器2M专用数字通道路局DMIS中心2M专用数字通道行调工作站绘图仪助理调度员工作站管内基层网 图3-1-1 CTC控制中心硬件结构示意图
助理调度员工作站一般是由高性能工作站构成，主要实现调度中心人工进路操作控制、闭塞办理、区段解锁、非常处理等功能。同时还可实现无人车站调车作业计划的编制、调整、指挥以及在自律约束条件下的调车进路人工办理等调车相关功能。
CTC维护台一般是由高性能工作站构成，主要用于系统设置、调试和技术支持。在授权的情况下，具有远程维护与技术支持功能。同时具有监视系统运行状况的功能，对系统、现场设备运用情况，操作命令，报警信息进行记录、分析、回放、输出和打印。
综合维修工作站是由高性能工作站构成，主要用于设备日常维护、“天窗”修、施工以及故障处理方面的登、销记手续办理，并具有设置临时限速，区间、股道封锁等功能。
大屏显示系统是由高性能工业控制计算机、多串口卡、驱动卡、驱动分机构成，用于显示车站站场作业情况和区间列车运行情况等信息。通过观察大屏，行车调度指挥人员可以清晰地掌握各自负责的调度区段内列车或车列的运行情况。
TDCS接口计算机是由工作站构成，通过USB接口与机房中的TDCS终端交换数据。网络设备主要包括2台高性能路由器、2台高性能交换机、网络协议转换器和网络防火墙。
电源设备主要包括可以转换2路电源的电源屏和2台构成双机热备的10kVA不间断电源。
车站系统主要设备包括车站自律机、车务终端、打印机、综合维修终端、电务维护终端、网络设备、电源设备、防雷设备、联锁系统接口设备和无线系统接口设备等。见图3-2-2。
车务终端采用2台双机热备的低功耗工业控制计算机，主要完成运统报表的生成、站间透明的显示、车站调车作业计划的编制、调车进路的办理及其他控制操作。
综合维修终端和电务维护终端（微机监测）采用低功耗工业控制机。
网络设备一般包括2台路由器、2台集线器、2台网络协议（如G703/V.35，等）转换器。 电源设备一般包括2台在线式不间断电源，为车务终端和车站自律机供电。 车站自律机一般由具有高可靠性能的专用计算机和采控设备组成，并通过串口和无线车次号解码器、无线调度命令转接器进行连接。车站自律机主要完成列车自动进路控制以及按照列车控制执行计划、《站细》、《行规》及《技规》对列车进路和调车进路进行可靠分离控制。
车站电源系统一般由电源防雷、UPS不间断电源、各电源模块及汇流排组成。首先从电源屏给出一个独立的电源，送至电源防雷箱，然后根据需要分成几路，其中一路送至UPS，经过UPS的净化后送至机柜，再经过总开关送至各层电源模块进行工作。
车务终端车务终端打印机综合维修终端电务维护终端集线器集线器UPS路由器路由器UPS车站自律机6502接口计算机联锁接口无线车次号解码器和转换器2M专用数字通道2M专用数字通道分局DMIS中心 图3-2-2 CTC车站系统主要设备
2、车站自律系统一般结构
车站自律分机系统一般要求为双机热备制式，A机和B机互为热备，各自有1套独立的主机、驱动及采集系统，双套系统对现场的信息处理互不干扰，并且自动切换。A、B分机通过采集系统及网络连接设备进行联络，以确定对方的工作状态。当只有1套机笼工作时，该机笼会自动处于主机工作状态。
分机中的2个自律主机通过双网卡、双集线器、双路由器等与调度中心相连接，成为整个广域网中的2个节点，接收调度中心的控制命令、回送控制命令执行的结果及采集控制台的表示信息送至调度中心。另外，为了实现信息共享，自律分机采集的表示信息可以通过网络或串口传送给其他系统，如微机监测，同时自律分机又与车务终端进行联系，保证车务终端在遥控状态下可进行调车作业。采集系统中的采集板应具有自诊断（回采）功能，在程序运行后能自动识别该板的好坏。驱动系统中的输出板在发出某位命令时，也应具备自诊断（回采）功能，若该位出现故障主机板也同样能识别，从而提高了系统的可靠性、安全性、可维护性及可用性。
自律主机是各分机的核心，一般采用高可靠的专用计算机，如某公司独立研制的ARC主机等。自律主机主要完成信息的处理、命令的发送、通信及自律逻辑分析处理等。 3、通信网络一般结构
（1）中心局域网网络体系结构及其可靠性
分散自律调度集中的路局局域网一般采用10-100Mb/s自适应以太网，根据规模也可采用千兆以太网。为了保证网络工作的可靠性，通常采用双以太网的冗余结构，当网络出现单点故障时不影响设备的正常运行。
中心局域网的网络体系结构通常采用交叉连接的星型结构，具有很高的可靠性，当网络出现单点故障时，不影响系统的正常运行。
（2）广域网网络体系及其可靠性
分散自律调度集中系统控制中心的2台交换机通过网络防火墙，分别连接到2台路由器上，再接到车站的广域网。调度所到车站的通道和车站间的通道可采用不同介质，如同轴电缆或光纤，目前一般采用64kb/s或2Mb/s光通道。
每2个车站之间都有2条通道连通，每个车站都有2台路由器，再组成2套由几个环构成的网络，中间没有任何的物理接口，可以说它们是2个完全独立的网络。
车站设备与调度所设备通过广域网进行数据交换时，根据2个广域网的通信质量选择路径，保持广域网中的传输负载平衡。
车站通信网络系统一般由外界光缆、转换器、路由器（Router）、集线器（HUB） 或交换机、各分机网卡、网络连接设备等组成。信息通过外界光缆的双通道，经过4个转换器转换后，经2路路由器分别到达2路集线器，形成双套共享式以太网连接的网络结构，2套网络之间为无缝切换方式。各分机与
HUB间的网络介质，采用高可靠的AMP双绞线机AMP连接器，提高了网段的可靠性和抗干扰能力。由于系统采用双网结构，所以任一节点的1个网卡故障时，都不会影响系统的正常工作。采用2台独立共享式以太网集线器，分别连接各分机各节点的每个网络端口，使得1台集线器或路由器等故障时，不影响网络传输。另外，集线器的每个端口都有网络隔离功能，不管接到各节点的网络电缆发生诸如短路、断线、混线、接地、网络干扰等故障时，均不会影响其他端口的网络传输，确保了系统之间、系统信息与调度中心之间数据的可靠、安全传输。 4、CTC的软件组成
分散自律调度集中系统的软件主要包括：通信服务子系统、自律控制子系统、控制计划编制子系统、列车进路控制子系统、调车进路控制子系统、综合维修子系统、车务终端子系统以及网络安全防护子系统和车地信息传输系统等。
3.1.3 CTC技术设备工作基本原理
1、自律模块的分布
自律控制系统是整个CTC系统的核心模块，运行在CTC服务器上，它根据各列车的实际运行情况，将调度员下达的控制计划转化为对车站联锁设备的控制命令，从而实现运输指挥的高效和自动。
自律控制系统分布在2个位置：控制中心和车站。控制中心是中央自律控制子系统，车站是车站自律控制子系统。中央自律和车站自律互为备用。正常情况下，系统工作在车站自律状态下，只有在车站自律失效或调试时，中央自律控制才起作用。中央和车站的自律控制同时接受从调度台和调车控制模块发来的阶段计划和调车计划，但只有车站自律控制子系统发出进路办理命令。 2、自律控制流程
为保证整个程序的实时响应时间，自律程序采用循环方式，每1-2s执行1次，每次循环流程如下。 (1)首先检查是否有新下达的控制计划，如接收到新计划，则根据计划进路的联锁表，重新计算每个站对应于此计划的进路占用时间和空间表。
(2)跟踪所有列车车次，记录列车实时位置。
(3)遍历等待执行的进路序列，察看每条进路所对应的列车位置。根据站细，如发车进路条件满足，则发送进路命令，办理进路，并将此进路插入历史进路序列。
(4)遍历历史进路序列，如果进路未办出，报警。检查列车的实际运行情况，如果与进路相关的接车、发车或列车通过执行完毕，刷新历史进路列表。
(5)对于手工办理的列车进路，自律程序在进行相关检查后会将命令直接发送到站机执行。
(6)对于手工办理的调车进路，自律程序会查此进路中所有元素的占用表及车站站细，看此进路是否满足自律条件，如满足，发送命令给站机办理，如不满足，不予办理。
(7)对于调车计划，如果收到机车回执，将此调车计划进路插入活动调车表。
(8)遍历活动调车表，自律程序会查此调车进路中所有元素的占用表及车站站细，看此进路是否满足自律条件。如满足自律条件，时间到便开始办理。
整个自律控制的过程如图3-3-3。 3、调车自律控制的基本过程
调车自律控制允许中心通过助理调度员终端办理无人车站的调车作业；对于有人车站，也允许车站
1人工手动办理；○2输入调车通过车站调车控制终端办理本站调车作业。办理调车作业通常有2种方式：○
作业计划由自律机自动办理。人工办理调车进路要求在按压始终端按钮后，必须输入钩作业时分，在经车站自律计算机允许后方能办理。自动办理需助理调度员通过助理调度员终端输入调车作业计划，在传送到自律计算机后，方能由自律计算机自动办理。
根据执行计划得到每个站的进路有计算每条进路建立和解锁时间追踪各站车次无有新的执行计划？将进路办理时间插入每个站的进路序列，等待办理检查各已办理进路（历史进路）的状态和进路中车的状态，如进路未办理成功，报警；若已发车、接车，或车通过完毕，从历史进路中删除此进路是追踪各站车次检查人工调车命令的条件：码位条件，时间条件是否满足？否是追踪各站车次检查各站进路序列的办理条件是否成熟：列车已接近此进路？否否调车计划收到回执？否否调车计划满足码位及自律条件？是追踪各站车次
图3-3-3 CTC自律控制的过程
(1)通过助理调度员终端自动办理调车的流程
首先助理调度员在中心调车控制终端（助理调度员终端）输入调车作业单，确认车次、调车机号及进路正确无误后，发送到中心CTC服务器。CTC服务器收到后，向中心调车控制终端返回调车作业单进行校核。在准备向机车发送调车作业单信息时，由助理调度员启动发送，被发送机车的作业单信息将由CTC服务器转发到车站自律计算机，由车站自律计算机发送到机车。这时，车站调车控制终端通过CTC服务器取得调车作业单信息和中心保持透明。车站自律计算机在机车确认信息后，通过判断车次和调车机确认返回信息是否有效，如果有效则激活调车作业单并进行监控同时转发回CTC服务器。此后，车站自律计算机不断跟踪机车调车进路请求信息，按照自律算法控制调车进路的执行时机，最终实现调车进路的自动办理。