版本追踪

  1. 2024.8.19：初版
  2. 2024.8.22：补充部分设备配置及接口；新增站场图说明

1 概述

‌‌‌　　信号系统是铁路运行的神经网络，保证行车的效率和安全。本文以大铁客专列车信号系统为例进行说明介绍（其他还有调车信号，编组站信号，城轨信号，重载铁路信号等，各信号系统自成体系，原理相通但技术细节不尽相同，由于公开可参考资料较少，在此不过多介绍）

‌‌‌　　将铁路运行按空间进行划分，可以分为车站信号和区间信号。车站内实施安全防护的信号系统是车站联锁系统；区间内实施安全防护的信号系统是列控及区间闭塞系统；调度系统负责根据实际运输需求，对列车进行调度指挥，提升效率

信号系统硬件框架（以 C3 为例） ^2ab2ca

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2 车站联锁

2.1 站场平面图

示例：

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2.1.1 站场图基本信息

车站信号平面图主要包括以下内容：

  1. 站舍（图中正下方为站舍），信号楼位置，联锁区及和联锁区相关的全部线路
  2. 联锁区内所有道岔，信号机，绝缘节和警冲标等信号设备的布置
  3. 股道和咽喉区内所有设备标出编号和名称

2.1.2 常用图例

站场平面图编号中，罗马数字为正线，阿拉伯数字为侧线；下行为奇数（规定离京方向为下行），上行为偶数

  • 站界：站界内方为车站联锁区，站界外方为区间
  • 股道：图中 IG, IIG, 3 G, 4 G 为股道编号
  • 咽喉区：站内股道和区间中间的区域被称为咽喉区，分上行咽喉区和下行咽喉区
  • 信号机：XI, X 3, SII, S 4 为信号机编号。X 为下行方向，S 为上行方向。设立于站界处的为进站信号机，设立于股道中的为出站信号机
  • 道岔：如 1-3 为双动道岔，7 为单动道岔
  • 轨道区段：如 1-5 DG 为包含 1-3 道岔，5 道岔的区段；股道算作无岔区段

2.2 概念

2.2.1 进路

进路是指列车或调车车列在站内从一个地点到另一个地点所经过的线路

列车进路分为接车进路、发车进路、通过进路和转场进路，前三者为常见进路

接车进路：列车到达车站时，由进站信号机起至接车线末端的警冲标或出站信号机处为止的一段线路，称为接车进路（如站场图中 X 到 X1）

发车进路：列车从车站发出时，由列车停留股道前端或出站信号机起，至进站信号机（单线区段时）或车站与区间衔接处的绝缘节（复线区段时，在此处设置站界标）为止的一段线路，称为发车进路（如站场图中 X1 到 站界）

通过进路：列车不停车通过车站时，由列车通过所经过的正线接车进路，和正线同方向的发车进路组成的进路，叫通过进路（如站场图中 X 到站界）

2.2.2 联锁

‌‌‌为了保障车站内行车作业安全，需要对信号机，道岔和进路之间通过技术手段建立相互制约的关系，比如

  1. 道岔位置不正确、进路未排通、进路上有车占用，防护该进路的信号机不能开放允许信号；
  2. 允许信号一旦开放，进路被锁闭，不准许改变进路上的道岔位置

实现这种制约的过程称为联锁

‌‌‌　　车站联锁从1856年英格兰的布列克勒叶·阿姆斯（Brickloyer Arms）车站装设由萨克斯倍（Sax by）首创的萨式联锁机开始，已有100多年的历史，经历了机械联锁、电机联锁、电气联锁、电气集中联锁、计算机联锁的发展过程。不同的联锁形式，仅是实现联锁的技术不同，联锁的核心逻辑是共通的

2.3 设备

道岔转撤机及站内信号机由联锁设备控制

2.3.1 信号机

‌‌‌　　信号机的作用是防护信号机内方的区段，每一条进路的始端都应该以信号机为起点（如站场图中的 X）

2.3.2 道岔

‌‌‌　　道岔是一种使机车车辆从一股道转入另一股道的线路连接设备（如站场图中的 1-3 道岔）

‌‌‌　　道岔的位置状态可以分为定位和反位，如下图中①号位置是定位，②号位置是反位（具体定义为经常向某线路开通的位置称为定位，向另一线路开通的位置称为反位）

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‌‌‌　　除了位置状态，道岔还有锁闭状态。为了防止道岔在固定位置时因外力作用而改变位置产生安全隐患，需要在道岔固定位置时通过机械手段对道岔进行锁闭

2.4 工作流程

常规进路办理/进路控制 遵循如下流程：

  1. 确定进路（确定进路的始终端及其中包含的信号设备）
  2. 检查条件（检查各信号设备之间的联锁条件是否满足，比如判断空闲状态，照查敌对进路等）
  3. 道岔转换（驱动转辙机对道岔进行转换到所需位置）
  4. 进路锁闭（道岔转换完毕,确认道岔位置正确后,将进路上的道岔和敌对进路予以锁闭,以确保行车安全）
  5. 开放信号（锁闭完成后，开放进路始端信号机，表示列车可以驶入进路）
  6. 进路解锁（列车驶入并出清该进路后，该进路解锁，释放进路上的信号资源）

3 列控及区间闭塞

3.1 概念

3.1.1 区间

‌‌‌　　区间，是指两个车站（或线路所）之间的铁路线路。相邻两个站之间的区间称为站间区间；车站与线路所之间的区间称为所间区间

3.1.2 闭塞

‌‌‌　　闭塞，就是保证区间或闭塞分区在同一时间内只能运行一个列车，主要用于防追尾，是铁路区间主要的防护形式

3.1.3 列控

‌‌‌　　列车运行控制系统简称列控，是保证列车安全、快速运行的系统。列车运行控制系统的主要作用是完成列车的间隔控制和速度控制。完整的列车运行控制系统应包括车载设备和地面设备。机车信号、列车自动停车装置、列车无线调度电话合称为“机车三大件”。列控系统和对应的区间闭塞制式，共同构成铁路信号系统防护列车运行

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3.2 闭塞制式

‌‌‌自区间闭塞的概念被提出以来，出现过各种各样的闭塞制式

  1. 电话闭塞
  2. 半自动闭塞
  3. 自动站间闭塞
  4. 传统的自动闭塞（如三显示自动闭塞、四显示自动闭塞）
  5. 固定闭塞
  6. 准移动闭塞
  7. 移动闭塞

电话闭塞，半自动闭塞和自动站间闭塞统称为站间闭塞。无闭塞分区概念，规定两个站之间为一个分区，现已淘汰
传统自动闭塞，固定闭塞，准移动闭塞，移动闭塞统称为自动闭塞（或分区闭塞）

传统自动闭塞和固定，准移动，移动闭塞之间的区别在于前者无 ATP，行车凭证为地面信号；后三者装配有 ATP，行车凭证为车载信号。虽然都是自动闭塞，但为做区分，狭义上的自动闭塞特指传统三/四显示自动闭塞

现如今主要的闭塞制式为固定闭塞，准移动闭塞和移动闭塞，接下来着重说明

几种闭塞制式的核心区别在于对前后车定位的技术手段及追踪方式不同

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3.2.1 固定闭塞

技术模式：固定闭塞模式将区间轨道按照固定长度划分为若干个闭塞分区，每个闭塞分区同时只允许一列车占用，此模式下前后车的定位都依赖于模拟轨道电路，仅能传递区段占用信息，因此在此种模式下，列车只能知道自己在哪个区段，但无法得知自己在区段中的具体位置，所以列车的控制必然是分级的，阶梯式的，列车追踪的安全空间间隔以闭塞分区为单位。固定闭塞采取分级速度控制模式，后车依据距离前车的闭塞分区数量来计算限速

追踪点： 前车占用区段的始端+保护区段

制动点： 后车占用区段的始端

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3.2.2 准移动闭塞

技术模式： 在固定闭塞的基础上，前车继续保持固定闭塞方式定位，后车的定位模式改为数字轨道电路，可以传递更多的信息，后车可以根据轨道电路辅以应答器来获得连续的位置信息，因此它的速度控制模式必然是既有连续无极的特点，又有分级阶跃的特点
假设前车不动，后车最大允许速度是实时连续变化的，后车会根据距前车的距离实时计算限速信息；假设前车驶过固定区段的分界点时，后车的最大允许速度会呈现阶跃式上升

追踪点： 前车占用区段的始端+保护距离

制动点： 后车的列车始端

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3.2.3 移动闭塞

技术模式： 利用无线通信技术，通过高速大量的车地双向通信，辅以前后车的精确定位信息。后车可以实时掌握距离前车车尾的实际距离。因此可以不再设置传统的闭塞分区和信号机。后车根据实际运行速度和前后车位置实时计算限速

追踪点： 前车的末尾+保护距离

制动点： 后车的列车始端

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3.3 列控等级

CTCS 各等级：

  • CTCS-0 级适用于既有线，是由通用式机车信号和列车运行监控装置组成的系统
  • CTCS-1 级是由主体化机车信号、安全型列车运行监控装置和点式应答器组成的系统（相比 C 0 多了点式应答器，可以更精确的定位）
  • CTCS-2 级是基于轨道电路（模拟或数字轨道电路）传输信息的列车运行控制系统（依赖轨道电路，凭车载信号行车，可以不设地面信号机）
  • CTCS-3 级是基于无线通信（GSM—R）传输信息，并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系统（新增无线通信，轨道电路仅为辅助）
  • CTCS-4 级则是完全基于无线通信（GSM—R）传输信息的列车运行控制系统（完全依赖无线通信）

3.4 列控及区间闭塞设备

3.4.1 基础信号设备

3.4.1.1 信号灯

3.4.1.1.1 地面信号机

设置在轨道线路全程。车站内列车信号机主要有进站信号机，出站信号机和通过信号机；区间内信号机主要是通过信号机

3.4.1.1.2 机车信号

通过轨道电路等方式接收地面信息，经译码后使机车信号能复示前方地面信号的显示

色灯机车信号由 主体机车信号（区别于用于 C0 级的通用机车信号）进行处理并显示（与轨道电路的接口为轨道信号接收线圈）
限速机车信号由 ATP 进行处理并显示（与轨道电路的接口为轨道信息接收单元 STM）

主体机车信号

主体机车信号是一套独立的系统，作为行车凭证的机车信号，是由车载信号和地面信号设备共同构成的系统

系统构成：主机，电源接线盒，双路接收线圈，显示器
系统功能：

  1. 接收钢轨线路传输的机车信号信息
  2. 主机将信息进行处理后控制机车信号机显示，并将处理后的信号提供给 LKJ

主体机车信号和通用机车信号的区别：

  1. 早期通用机车信号的安全性与可靠性较差，只能作为行车辅助，行车以地面信号为准
  2. 后续通过提升轨道电路性能，电码化等技术，可以使机车信号作为行车凭证，此阶段称为主体机车信号，行车以机车信号为准

3.4.1.2 车地通信

‌‌‌　　随着信号系统的发展，列车运行不再单纯依赖地面信号机，而是配合更多的系统来完成列车防护，在此过程中列车需要和地面建立通信，获取线路等信息

3.4.1.2.1 应答器 （点式）

‌‌‌　　列车两端司机室下方都安装有一个车载应答器天线（BTM），当列车头部运行到地面应答器的上方时，车载应答器天线便会发出电磁能量到地面应答器，地面应答器便会将该能量转换为工作电源，使应答器内部的电子单元开始工作，将其内部所存储的线路,速度等信息发送给列车

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应答器可进一步划分为 无源应答器 和 有源应答器

无源应答器： 无源应答器是没有电缆和任何连接线的一个应答器设备，其内部信息无法进行实时更改，所以它传输出来的数据都是固定不变的数据，无源应答器一般安装在区间和站台中间，它主要传递线路固定参数，例如：线路坡度,线路规定运行的速度等等。

有源应答器： 有源应答器它有着一根专用的应答器电缆与地面电子单元（LEU）相连接，在信号机旁边都安装有该应答器，地铁线路其它地方则视情况而定，因有源应答器有着电缆连接，所以其内部的存储信息是可以根据需要进行实时更改的，它主要传递的信息除了固定的线路信息外，还可以根据需要发出临时限速,车载信号的开闭等可变信息。常用于传递进路信息

地面电子单元（LEU） 功能：
（1）从 TCC（列控中心） 接收报文，通过 RS485/422串行接口完成。
（2）向有源应答器发送报文，通过应答器专用电缆完成。
（3）检测外部电缆状态，包括断线、短路两种状态
（4）记录状态信息，向 TCC 或 BEPT 提供维护数据

应答器接收单元 BTM
应答器信息接收单元由 BTM 主机和 BTM 天线组成
负责将从应答器接收的信号传输到 ATP

3.4.1.2.2 轨道电路 （连续）

‌‌‌　　由钢轨线路和钢轨绝缘构成的电路，主要用于检测区段是否被车辆占用（如站场图中丨分割了不同区段的轨道电路）。整个轨道系统路网依适当距离区分成许多闭塞区间，各闭塞区间以轨道绝缘接头区隔，形成一段独立轨道电路，各区间的起始点皆设有信号机

连续式轨道电路：早期轨道电路，仅能传递轨道电路占用信息

模拟式轨道电路：不仅能监督轨道的占用状态，还能反映列车运行前方三个或四个闭塞分区的占用情况

数字编码轨道电路：可以传输更多的信息，如线路坡度码、闭塞分区长度码、纠错码等

我国铁路的站内主要使用 25 Hz 相敏轨道电路（仅能传递占用信息），区间基本使用 ZPW-2000 系列无绝缘移频轨道电路（用于移频自动闭塞，为 CTCS-0 级）
由于铁路不断地向着高速以及重载的方向发展，为了使车载设备可以从地面获得连续的列车控制信息，所以将站内轨道电路进行电码化，使其拥有编码发码功能（此模式下，接近区段移频轨道电路和站内电码化轨道电路由联锁系统控制，此时区间轨道电路控制为继电器控制或 QJK）
后期则直接将 ZPW-2000轨道电路也运用到了站内环境，或车站采用25Hz 相敏轨道电路预叠加 ZPW-2000电码化+区间 zpw2000 移频轨道电路，都可以实现全线统一（此模式下，全线轨道电路都由列控中心 TCC 控制），由轨道电路传递行车许可

连续信息接收模块 STM
STM 模块是安全模块，可接收 ZPW-2000 系列轨道电路及 4 信息、8 信息、18 信息等传统移频轨道电路的信息。STM 负责传输地面轨道电路的信息给安全计算机 VC 和 LKJ

3.4.1.2.3 无线通信

‌‌‌　　通过 GSM-R 电台实现无线通信，在 CTCS 3 体系中大量使用

‌‌‌　　新增地面设施 RBC 无线闭塞中心，车地交互全部通过 RBC 完成，交互数据包括 列车位置；行车许可，临时限速，线路数据，进路数据

此时轨道电路作为后备使用，当系统由 C3 降级到 C2 运行时，由轨道电路来实现车地数据的传输

目前 LTE-R / 5G-R 作为新技术正逐步取代 GSM-R

3.4.2 车载设备

3.4.2.1 LKJ

3.4.2.1.1 系统功能及组成

‌‌‌　　列车运行监控装置（简称 LKJ），是我国列车运行控制系统体系的组成部分，是用于防止列车冒进信号、运行超速事故和辅助机车司机提高操纵能力的重要行车设备

‌‌‌　　LKJ 的相关设备包括装设于机车、动车组上的监控主机箱，显示器，本/补切换装置、机车安全信息综合监测装置 (TAX 装置)、轨道信息接收单元 (机车信号，和主体机车信号系统共用一套接收线圈)、应答器接收单元 (BTM)、机车语音记录装置、列车运行状态信息系统 (LAIS)车载设备，机车车号自动识别设备 (ATIS) 、无线调车灯显设备以及无线调车机车信号和监控系统 (STP)等

LKJ 的控制信息可以获取自主体机车信号主机，也可以获取自轨道电路

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3.4.2.1.2 配置及接口

整台车配备一套 LKJ，一台 LKJ 主机，两台显示器

  • LKJ 主机

‌‌‌　　主机为系统控制中心，采用双机主从热备冗余方式，内部由 A、B 两组完全相同且相对独立的控制单元组成，每个单元都自成系统

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‌‌‌　　主机系统的每组控制单元有八个插件位置，各插件位置以机箱垂直中心线为基准对称排列，从中心线开始往左、右，各插件排列顺序依次为:监控记录、信息处理、通信、模拟入出、扩展通信、数字输入、数字输出、电源。主机箱背板有10个对外引线插座及一个电源开关

机械尺寸：

监控主机箱体、插件的机械尺寸应符合 GB/T 19520.1和 GB/T 19520.3标准

以 LKJ 2000 为例，标准主机箱采用 6U、19 英寸标准机箱，背部对外出线方式，其宽度尺寸为 84R（R=5.08 mm），插件为 6U（高度）× 160（深度）标准插件

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电气接口：输入为列车 110V 电源
系统对外通信接口：通过通信插件实现

3.4.2.2 ATP

3.4.2.2.1 系统功能

‌‌‌　　ATP 系统用于 C3 级，向下兼容 C2。ATP 系统由天线、电台、电源、BTM、JRU、ALA、DMI 等部分组成。ATP 可以接收 RBC 的控车指令；而RBC 采集动车组的位置，线路信息，联锁信息等发送到 ATP，ATP 根据信息生成行车许可 MA

控制信息来源（C2 条件下，C3 条件下所有数据都来源于 RBC）：

  1. 线路参数：来自应答器 BTM（点式信息）
  2. 轨道电路信号（进路数据和行车许可）：来自轨道信息接收单元 STM（连续信息）
  3. 列车参数：存储或用户输入
  4. 列车速度：速度传感器
  5. 列车接口：与其他系统的接口，如制动，手柄位等
3.4.2.2.2 硬件组成及接口

‌‌‌　　列车自动防护系统的车载设备主要包括有车载主机、驾驶员状态显示单元、速度传感器、列车地面信号接收器、列车接口电路、电源和辅助设备等构成

一列车配置两套 ATP 系统

  • 车载安全计算机（VC）

安装：车组两端各装一套，安装于机械间中
机械尺寸：主机由多块办卡，继电器和电源组成，放置于机柜中

  • 人机界面（DMI）

安装：安设于驾驶台上

  • STM 天线及连接盒

安装：从头车的第一轴起，在左右轨道的正上方各设一台

  • BTM 天线及天线保护板

安装：在头车的第一转向架的后方，车体的左右中心线上

  • 速度传感器

安装：安装在头车的第 2 轴和第 3 轴的轴箱上

  • 系统通信接口
  1. ATP 与 BTM 的接口：通过 RS232 / RS422 实现 BTM 向 ATP 的单向通信，周期性传输从应答器接收的信息
  2. ATP 与 STM / TCR 的接口：RS 422，传输轨道电路数据
  3. ATP 于 LKJ 的接口：二者共存，LKJ 可作为后备

3.4.3 地面设备

3.4.3.1 RBC

3.4.3.1.1 系统架构

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3.4.3.1.2 主要功能
  1. 通过列车的 CTCS 识别码获得列车的信息；
  2. 通过轨道电路提供的列车占用信息跟踪区域内列车；
  3. 根据微机联锁提供的进路信息、轨道电路提供的占用信息，生成辖区内每一列车的运行许可；
  4. 接收调度集中系统（CTC）提供的临时限速信息；
  5. 向管辖内列车传送列车当前运行许可、临时限速及线路参数
3.4.3.1.3 硬件组成
  1. RBC 主机。内部通过安全信号网和各系统通信
  2. ISDN 服务器。用以和 GSM-R 通信
  3. RBC 维护终端
  4. 接口服务器。实现 RBC 与本地终端和 CTC 系统的通信
  5. RBC 本地终端。设置于机械室，与 RBC 主机相连，实现 RBC 系统的操作与维护
  6. RBC 司法记录器。记录交互事件和系统状态
3.4.3.1.4 配置与设备结构

RBC 系统需要独立于车站机械室的 RBC 机房

  • RBC 机柜

主要包含 RBC 主机，机柜尺寸可参考 无线闭塞中心(RBC)技术规范-09.10.15-V0.16

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  • 接口服务器机柜

该机柜主要包含司法记录器（R-JRU），接口服务器，接口服务器维护终端，LAN 交换机

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3.4.3.1.5 接口

系统对外通信接口：

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RBC 通过（客运专线）信号系统安全数据网（RJ45）实现与各系统（除 CTC 和 GSM-R 外）间的通信
RBC 接口服务器通过调度以太网实现与 CTC 的通信

  1. RBC 与车站联锁的接口：以信号授权 SA 区段为单位传输包括列车状态、信号授权和紧急停车区等信息
    1. RBC 从联锁获得信号设备状态、轨道电路信息及进路信息，作为生成行车许可的依据，其中轨道电路信息为 TCC 发送至联锁，再由联锁发送到 RBC（因为 RBC 为 C3 级别设备，而在 C3 级别下，TCC 为后备，所以 RBC 不直接与 TCC 进行交互）；
    2. 联锁从 RBC 获得列车状态，行车许可和列车位置等信息
  2. RBC 与 CTC 设备接口：CTC 可 RBC 发送紧急停车等指令；RBC 向 CTC 反馈状态
  3. RBC 与临时限速操作服务器接口：传输包括临时限速命令和临时限速状态的临时限速信息
  4. RBC 与 GSM-R 网络之间的接口：RBC 通过 ISDN PRI 接口与 GSM- R 网络移动交换机（MSC）连接
    1. RBC 向 GSM-R 发送行车许可，临时限速，分相信息等
    2. GSM-R 向 RBC 发送执行情况，列车位置等
  5. RBC 与相邻 RBC 接口：用于权限移交

3.4.3.2 TCC

列控中心 TCC 是列控系统中的安全核心设备，适用于装配了计算机联锁和 CTC 的车站，TCC 最终目的是与车载设备通信，为 ATP/LKJ 提供运行相关信息

在 C3 模式下，TCC 属于后备冗余设备

3.4.3.2.1 系统功能
  1. 获取站间信号信息。如轨道电路状态，区间闭塞情况等
  2. 控制站间信号设备。包括轨道电路编码，应答器报文存储和调用，区间信号机点灯控制
  3. 站间信息传输上车。将站间安全信息（区间轨道电路状态，区间闭塞和方向条件等信息）和进路状态，行车许可等信息通过轨道电路和有源应答器发送到列车车载
3.4.3.2.2 配置

TCC 可分为三类，车站列控中心，中继站列控中心，无岔站列控中心

中继站：为了延续信号，在常规车站间设置中继设备站，车站与中继站、中继站与中继站间的距离一般情况下不应超过15km（客专）

每个站配备一套 TCC。车站 TCC 和无岔站 TCC 可直接和外部通信；中继站 TCC 不直接与外部系统进行通信，而是需要经过主管车站 TCC 中转

3.4.3.2.3 接口

系统对外通信接口：

  1. TCC 与联锁接口： RJ45 以太网
    1. 联锁向 TCC 发送站内信号设备状态，进路排列情况；
    2. TCC 可向联锁发送轨道电路相关信息
  2. TCC 与 CTC/TDCS 接口： TCC 通过 RS422 和 CTC 车站自律机通信
    1. CTC 向 TCC 发送列车运行调整，进路控制，临时限速等指令；
    2. TCC 向车站及调度中心 CTC 反馈指令结果;
  3. TCC 与 LEU 接口： 通过 CAN 连接到 LEU 对外系统通信接口，LEU 内部为 RS422 通信。
  4. TCC 与轨道电路接口： 用于控制轨道电路和接收反馈，轨道电路系统内外都采用 CAN 通信
  5. TCC 与信号机接口： 开关量接口
  6. TCC 与其他 TCC 接口：RJ 45以太网

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3.4.3.3 联锁设备

上文提到车站联锁为信号机，道岔和进路的制约关系。联锁设备负责实现这种制约关系。目前使用的联锁设备以计算机联锁系统（CBI）为主，取代了传统的电气集中联锁

3.4.3.3.1 系统架构

上层为人机会话层，下层为联锁测控层

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3.4.3.3.2 接口

系统对外通信接口：

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  1. CBI 与 TCC 接口：安全以太网
    1. CBI 向 TCC 发送区间方向控制命令和进路信息
    2. TCC 向 CBI 提供区间方向信息，轨道电路信息和闭塞分区状态
  2. CBI 与 RBC 接口：安全以太网。CBI 向 RBC 提供进路信息和轨道电路占用状态
  3. CBI 与 CTC 接口：CBI 与 CTC 车站自律机连接，通过 RS422
    1. CBI 为 CTC 提供站场表示信息，反馈进路执行情况
    2. CTC 向 CBI 下达控制指令，控制进路
  4. CBI 与信号设备接口：继电器硬件接口

4 调度集中系统（CTC）

调度集中系统（CTC）是指行车调度员在调度中心集中监视和控制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。它由设于调度中心机械室的调度集中总机和设于各车站的调度集中分机组成，总机与分机由数据传输系统相连

调度集中系统结构（客专）：

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4.1 系统构成

调度集中系统由 调度所中心系统，车站系统，网络系统 组成

4.1.1 调度中心

主要设备包含：

  1. 数据库服务器
  2. 应用服务器
  3. 通信前置服务器：调度中心与车站接口
  4. 接口服务器：调度集中系统与外部系统接口
  5. 对外信息提供服务器
  6. 时间同步服务器
  7. 用户终端工作站
  8. 调度维护工作站

4.1.2 车站系统

主要设备包含：

  1. 车站自律机：自动排路，控制命令输出
  2. 车站服务器
  3. 车务终端
  4. 电务维护终端
  5. 车务管理终端

4.1.3 网络系统

CTC 调度系统网络为一套独立的网络结构。由调度中心局域网，系统广域网和车站局域网组成

CTC 网络架构：

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4.2 控制模式

调度集中系统工作模式分为：分散自律控制，非常站控模式

4.2.1 分散自律控制

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。此时进路为自动办理，也可以人工办理

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分散自律控制下包括中心操作方式、车站调车操作方式和车站操作方式

中心操作方式： 调度终端（控制中心）有全部控制权，车站无权操作
车站调车操作方式：调度终端仅有权操作列车进路，车站仅有权操作调车进路
车站操作方式：车务终端（车站）有全权控制，列车调度员（中心）无权操作

4.2.2 非常站控模式

非常站控模式是指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，脱离系统控制转为车站传统人工控制的模式。此时进路为人工办理

4.3 作业流程

4.3.1 进路控制（以列车为例）

  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（中心级）
  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（车站级）
  3. 车站自律机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. 车站自律机在进路排列完成后，自动以文字方式向司机提供前方站的进路预告信息（进路预告）
  5. 车站自律机将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
  7. 车站自律机将报点信息传送至车务终端

4.3.2 无线接车进路自动预告

概念：无线进路预告是 CTC 的一个核心功能 。其作用是帮助司机提前了解下一站的信息，而一旦出现系统故障，无法正常生成、发送进路预告，就会对司机的判断造成干扰，增加了列车行驶中的安全隐患

工作流程：整个进路预告的收发流程中，主要包括 CTC 控制终端、车载 CIR 设备和车站自律机三部分。电务工作人员首先利用 CTC 控制终端，将行车计划发送给相应的车站。车站自律机在接收到该信号后，识别计划内容，同时自动生成进路序列，并重新反馈给 CTC 控制终端。当列车行驶到距离该站15个闭塞分区时，车站 CTC 根据进路序列信息，自动产生按计划排列的接、发列车进路操作命令，发往计算机联锁设备。经联锁设备计算、核对准确无误后，驱动计算机连锁及 CTC 设备，排出接、发车进路。

接发车进路自动触发后，该站自律机将此条进路序列信息发送至 CTC 中心通信前置机，由中心通信前置机再将此进路预告通过 GSM—R 无线网络发送至车载无线通信设备（CIR），从而实现对列车司机预告前方站的接车，通过股道、进路类型（接车、发车、通过），及计划到发时间等

  1. CTC 排行车计划
  2. CTC 下发行车计划到车站自律机
  3. 自律机根据行车计划生成进路序列并反馈 CTC
  4. 自律机将进路操作指令适时发送至联锁执行
  5. 进路触发后，车站自律机将进路序列发送至 CTC
  6. CTC 通过 GSM-R 向车载 CIR 发送进路预告

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4.4 接口

4.4.1 系统对外通信接口

车站级其他系统只能接触到 CTC 车站自律机，无法直接和中心 CTC 交互。所以此处提到的 CTC 皆为 CTC 车站自律机

  1. CTC 与 TCC 接口： 以太网。车站列控中心和无岔站的列控中心可以与 CTC 直接通信；而中继站的列控中心需要通过主管车站的列控中心转发和 CTC 完成通信
    1. CTC 向 TCC 发送临时限速和进路控制命令
    2. TCC 向 CTC 反馈临时限速执行情况和 TCC 运行状态
  2. CTC 与联锁接口： CTC 自律机连接联锁操作表示机，通过 RS422 实现通信
    1. CTC 向联锁下达指令
    2. 联锁向 CTC 反馈站场情况及执行信息
  3. CTC 与 RBC 接口： 通过调度以太网
    1. CTC 向 RBC 发送登录注销、紧急停车、时间同步等信息
    2. RBC 向 CTC 反馈列车状态等信息
  4. CTC 与 GSM-R 接口： 以太网
    1. CTC 通过 GSM-R 将调度命令，进路预告等数据上车
    2. CTC 接收 GSM-R 发回的列车运行信息

4.5 TDCS

铁路列车调度指挥系统（TDCS）原名为铁路运输调度指挥管理信息系统（DMIS）。由铁道部、铁路局TDCS中心局域网及车站基层网组成

TDCS 与 CTC 区别：

  1. TDCS 是 CTC 的基础，CTC 是 TDCS 的功能增强和延伸。
  2. TDCS 以实时监视和列车运行计划（运行图）管理为功能主体。
  3. CTC 以车站控制、自动按图排路和行车指挥自动化为功能主体。
  4. TDCS 为 CTC 提供列车运行计划、车次跟踪状态、信号设备状态等重要信息。
  5. CTC 除实现 TDCS 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。
    核心之一在于 CTC 可以自动排进路，而 TDCS 需要人工排进路

5 参考资料

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https://max.book118.com/html/2024/0220/5302003322011110.shtm （列车运行自动防护装置 (ATP)操作与维护. ppt）
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https://max.book118.com/html/2019/0711/8132077067002034.shtm （计算机联锁接口）
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https://www.renrendoc.com/paper/232952615.html （CTC 系统网络结构）
https://www.renrendoc.com/paper/87844995.html （无线闭塞中心系统介绍）

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