列车调度集中系统CTC（Centralized traffic control）
列车调度集中系统CTC（Centralized traffic control）
列车调度集中系统（CTC）是现代铁路运输中不可或缺的核心技术，它通过集中控制和监视各车站信号设备，实现对列车运行的统一调度和指挥。本文将从调度集中系统的概念、组成及功能原理出发，详细介绍我国调度集中系统的发展历程，并对智能调度集中系统（iCTC）的研发进展进行总结。
调度集中系统的发展历程
手工调度时代（早期）：在铁路早期，列车的调度和控制主要依靠人工操作，调度员通过电话或电报与各个车站联系，手动安排列车的运行计划和路线安排。这种方式效率低下，容易出现错误，难以应对复杂的运输需求。
机械化调度时代（20世纪中叶）：随着电气化和自动化技术的应用，铁路调度系统逐渐实现了机械化。引入了一些简单的机械设备和信号系统，例如机械信号机、联锁装置等，这些设备可以部分自动化列车的调度和控制过程，提高了运行效率和安全性。
电子化调度时代（20世纪后期）：随着计算机技术和电子信息技术的发展，列车调度系统开始实现电子化和自动化。计算机系统能够处理更多的数据和信息，实现更复杂的列车调度和控制功能，例如实时监控列车位置、自动优化列车运行计划等。
集中化调度时代（近现代）：随着网络通信技术的进步，列车调度系统逐渐实现了集中化管理。通过建立调度中心和数据中心，实现对整个铁路运输网络的集中监控和管理，统一调度资源，提高运输效率和服务质量。
智能化调度时代（未来）：随着人工智能、大数据和物联网技术的发展，未来的列车调度系统将进一步实现智能化。系统将具备更强的数据分析和预测能力，能够根据实时情况和预测结果进行智能调度和优化，实现更高效、更安全的铁路运输服务。
什么是调度集中系统
调度集中系统是指行车调度员在调度中心集中控制和监视所管辖区段内各车站信号设备，统一调度和指挥列车运行的遥控、遥信系统。
调度集中系统在列车调度指挥系统基础上构建，由铁路局、车站两级构成。调度集中除实现列车调度指挥系统的全部功能外，还应实现列车编组信息管理、调车作业管理、综合维修管理、列/调车进路人工和计划自动选排、分散自律控制等功能。
调度集中原则上将同一调度区段内、同一联锁控制范范围内所有车站(车场、线路所)的信号、联锁、闭塞设备纳入控制范围。调度集中区段的两端站、编组站、区段站，以及调车作业比较多、有去往区间岔线列车或中途返回补机的中间站，可不列入调度集中操纵，但出站信号机均应受调度集中控制。
调度集中系统构成
分散自律CTC由调度中心子系统、车站子系统和调度中心与车站及车站之间的网络子系统三部分构成。
（1）调度中心子系统是CTC的网络核心，由中心机房设备数据库服务器、应用服务器、通信前置服务器、网络设备、电源设备，防雷设备、网管工作站、系统维护工作站、调度员工作站、控制工作站、综合维修工作站等各调度台应用终端组成。
（2）车站子系统是CTC系统的控制节点，主要设备包括车站自律机、车务终端、综合维修终端、电务维护终端、网络设备、电源设备、防雷设备、连锁系统接口设备和无线系统接口设备。
（3）网络子系统是调度中心子系统和车站子系统联络的桥梁，由网络通信设备和传输通道构成双环自愈网络，采用迁回、环状、几余等方式提高其可靠性。
调度集中系统功能
CTC调度集中系统从功能方面划分可分为：中心调度集中系统（各路局调度中心）和车站调度集中子系统（各集中车站）
调度中心系统包括调度中心应用系统、总机房设备、维修子系统。
（1）调度中心应用系统主要提供调度所各相关工种的操作界面和培训功能。主要设备包括：列车调度员工作站、助理调度员（兼控制工作站）、调度命令管理工作站、和必要的打印机和绘图仪等。
1）列车调度员工作站：
- 实时监控管辖范围内列车运行状态；
- 制定、调整和下达列车阶段计划，查阅实迹运行图；
- 与相邻区段列车调度员信息交换。助理调度员；
- 无人车站的零星调车作业计划的编制；
- 调整以及调车工作的领导工作；
- 根据列车调度员安排的运行调整计划和调度员的口头指令进行车站的列车进路自动排路的监督和必要的人工干预；
- 提供车站的按钮操作界面，可直接遥控车站的进路和其他信号设备。
2）调度命令管理工作站：
- 一般施工调度命令的下达；
- 临时限速命令的下达；
- 无线调度命令的下达；
- 调度命令的查询。
（2）中心总机房设备
数据库服务器、应用服务器、通信服务器、接口通信服务器(包括:GSM-R通信服务器、无线闭塞中心(RBC)接口服务器、相关客专接口通信服务器、临时限速接口通信服务器、部中心通信服务器、其它应用系统接口通信服务器)、系统维护工作站、网络管理工作站、以太网交换机、中心路由器、GPS授时仪、防火墙入侵检测系统、身份认证控制中心、网络防毒控制中心、网络漏洞评估子系统。
（3）车站子系统
车站子系统是分散自律调度集中系统的重要组成部分，它是整个网络系统的基本功能节点。调度中心将行车计划下达至车站，车站子系统根据列车运行调整计划完成进路选排、冲突检测、控制输出等核心功能。同时车站子系统还可以实现调车作业计划单编制及调车作业进路控制功能。
调度集中系统的控制模式和作业流程
调度集中系统一共有两种控制模式：分散自律模式和非常站控模式。
（1）分散自律的概念：分散是相对于调度中心集中控制而言，将过去由调度中心集中控制所有车站的列车作业的方式改为由各个车站设备独立地控制各自的列车和调车作业。
（2）分散自律控制模式的特点：
1）列车运行调整计划自动控制列车运行进路
2）调度中心人工办理列车进路
3）车站人工办理列车、调车进路
（3）两种模式的转换：
从分散自律模式转为非常站控模式:
1）当调度集中设备故障、发生危及行车安全的情况或设备天窗维修、施工需要时，可从分散自律模式转为非常站控模式
2）转换方式为车站人员在联锁控制台上直接按下“非常站控按钮，之前无需他人授权。但是按钮按下同时，中心行调台和助调台都有告警提示。
从非常站控模式转为分散自律模式:
1）设备恢复正常、施工完毕或排除行车安全的情况的故障后可以转换
2）车站人员得到中心调度员授权后，按下“请求转换”按钮系统检查符合下列条件后，发出转换指令，同时调度中心有告警提示。
3）联锁控制台没有按钮按下
4）自律机正常工作
（4）CTC作业的流程：
传统的CTC工作模式：传统的CTC工作模式是基于中央控制、分区划分、信号控制、电话通讯、手动操作和人工决策的，调度员在调度中心负责监控和管理一段铁路线路的运行情况，并根据实际情况做出相应的调度和控制安排。
CTC系统的分散自律模式通过分散控制、自主决策、分布式通讯、自动化运行和智能算法等特点，实现了铁路调度系统的现代化和智能化，提高了系统的响应速度、灵活性和安全性。
（5）分散自律模式下的信息传输流程
1）在列调工作站编制、下达列车运行调整计划，计划下达到各站。
2）车站收到计划后，自动将列车运行调整计划转换为列车进路指令序列。
3）CTC排列进路的规定时机一到，并进行《站细》条件检查通过后，向联锁系统下达进路控制命令。
4）在进路排列完成后，自动以文字方式向司机提供前方站的接车进路预告信息。
5）来自联锁的行车表示信息以及自身采集的表示信息发送至调度中心。
6）车站自律机按照报点规则自动采集列车的到、发点或通过点，并将报点信息发送至调度中心，调度中心依此来自动描绘实迹图；车站自律机将报点信息传送至车务终端，车务终端根据该信息自动填写运通二、三报表。
未来智能调度集中系统和进展
随着大数据、人工智能的发展，我国科研团对也逐渐对智能智能调度集中系统的研发。智能调度集中系统（iCTC）是在我国高速铁路广泛使用分散自律调度集中系统的基础上，结合我国行车调度智能化的实际业务需求，综合采用铁路运输学、铁路信号学、智能控制、计算机辅助决策、多信息融合、大数据挖掘与与应用、云计算和物联网等先进技术，研制的新型高速铁路调度指挥系统。
按照智能化水平，iCTC分为3个层级：第1层级（iCTC1.0），实现列车运行计划辅助调整、列调车作业综合安全卡控等功能；第2层级（iCTC2.0），实现列车运行调整计划自动调整、早晚点预测等功能；第3层级（iCTC3.0），实现行车调度信息大数据运用、列车运行计划智能调整等功能。
目前正在研发和进行工程应用的是iCTC1.0层级，其他2个层级的系统和功能正在研发中。
iCTC系统从2018年6月初至9月底，在京沈综合试验段进行了综合试验，完成了列车运行计划自动调整、列车进路和命令安全卡控、行车信息数据平台、仿真培训、ATO接口和CTC3.0基础功能全部场景等试验，结果均符合智能调度集中系统暂行技术条件（TJ/DW 208—2018）和调度集中系统技术条件（Q/CR 518—2016）的要求，并随后于2019年12月应用于智能京张高速铁路工程项目，系统运行稳定，符合智能调度集中系统暂行技术条件（TJ/DW 208—2019）的要求，能够满足智能京张高铁行车调度指挥的实际需要。