1、课程介绍课程介绍 远程信号控制系统远程信号控制系统是铁道通信信号专业的专业课程之一。它是铁路调度指挥系统的理论基础。通过新一代的TDCS可以实现列车调度的透明指挥。可以说基于远程控制理论之上的铁路调度指挥系统是铁路信息化、现代化的重要标志。该课程奠基于控制理论等基础理论，还与电子技术、通讯技术、计算机技术和信息科学等新理论新技术有着密切的关系。本课程以远程控制系统的基本原理和方法为基础，重点论述了其在列车指挥控制系统中的应用。课程内容：课程内容：本课程教学内容主要包括：铁路运输调度系统概述、远程控制系统、铁路列车调度指挥系统（TDCS）、分散自律调度集中系统（CTC）等知识。课程任务：课程任务
2、：通过学习本课程，应了解远程控制系统的基本通信原理、主要功能和基本工作模式；掌握调度集中、调度监督的基本概念；掌握TDCS和CTC系统的网络结构、设备构成、工作原理、系统功能、设备的维护和故障处理方法等。先修课程：先修课程：铁路信号基础、铁道概论、通信原理、计算机网络、微机原理等。考察方式：考察方式：总评成绩中，平时成绩占30%，期末考试占70%。考试一般采用闭卷笔试形式，题型为：填空、简答、计算、分析设计等。第一章第一章 概概 述述第一节第一节 铁路运输调度的组织管理铁路运输调度的组织管理DMIS：铁路运输调度指挥管理信息系统铁路运输调度指挥管理信息系统我国铁路运输调度指挥管理是以行车调度为
3、核心，实行我国铁路运输调度指挥管理是以行车调度为核心，实行铁道部铁道部、铁路局铁路局、铁路分局铁路分局三级调度管理的体制。三级调度管理的体制。为适应现行的调度管理体制，并考虑到长远发展，铁路调度指为适应现行的调度管理体制，并考虑到长远发展，铁路调度指挥管理信息系统（挥管理信息系统（DMIS）设计为）设计为四层四层网络体系结构。网络体系结构。1、最上层是、最上层是部调度中心运输调度管理系统部调度中心运输调度管理系统，是，是DMIS的核心。的核心。它与铁路局调度中心远程连接，进行信息交换，并建立全路各它与铁路局调度中心远程连接，进行信息交换，并建立全路各专业技术资料库。专业技术资料库。部调度中心部
4、调度中心能获得各路局分界口、重要铁路枢纽、主要干线等的运能获得各路局分界口、重要铁路枢纽、主要干线等的运输状况和调度监督等实时信息；同时还与输状况和调度监督等实时信息；同时还与TMIS及其它系统网络互联，及其它系统网络互联，在获得大量运输管理信息的基础上为铁道部领导的决策提供真实可在获得大量运输管理信息的基础上为铁道部领导的决策提供真实可靠的信息，实现调度指挥工作的现代化管理。靠的信息，实现调度指挥工作的现代化管理。2、铁路局调度中心铁路局调度中心处于第二层，在各铁路局所在地，建有路局调处于第二层，在各铁路局所在地，建有路局调度指挥中心局域网，通过专线与铁道部及其所属各分局调度中心远度指挥中心
5、局域网，通过专线与铁道部及其所属各分局调度中心远程连接，进行信息交换。程连接，进行信息交换。铁路局调度中心具有铁道部调度中心的所铁路局调度中心具有铁道部调度中心的所有功能。有功能。3、第三层为、第三层为各铁路分局调度中心各铁路分局调度中心，在各铁路分局所在地，建有分，在各铁路分局所在地，建有分局调度中心局域网局调度中心局域网。由于铁路分局不仅是一个管理层，同时也是由于铁路分局不仅是一个管理层，同时也是直接调度指挥行车的指挥层直接调度指挥行车的指挥层，因此铁路分局调度中心不仅要完成，因此铁路分局调度中心不仅要完成基层网信息的汇总、处理和标准化，给分局各级调度提供监视的基层网信息的汇总、处理和标准
6、化，给分局各级调度提供监视的同时，并按要求将基层信息通过专线传送到上层路局调度中心。同时，并按要求将基层信息通过专线传送到上层路局调度中心。而且，随着铁路运输和信号技术装备的发展，分局调度中心还应而且，随着铁路运输和信号技术装备的发展，分局调度中心还应具有具有对管辖范围内的信号设备集中控制对管辖范围内的信号设备集中控制的能力。的能力。4、最下层是、最下层是基层网基层网，主要包括车站联锁系统、区间闭塞系统、，主要包括车站联锁系统、区间闭塞系统、调度监督系统、无线车次号自动校核系统、车站值班员终端设备调度监督系统、无线车次号自动校核系统、车站值班员终端设备等等。等等。DMIS是提高运输效率确保行车
7、安全的重要手段，实施是提高运输效率确保行车安全的重要手段，实施DMIS工程工程建设是铁路行车调度指挥现代化的必然要求。建设是铁路行车调度指挥现代化的必然要求。DMIS工程建设的工程建设的总体目标总体目标：建成覆盖：建成覆盖14个路局、个路局、33个分局、个分局、27条主要干线和条主要干线和51个局间分界口的全路个局间分界口的全路DMIS网，为行车调度指挥网，为行车调度指挥现代化奠定坚实的基础。现代化奠定坚实的基础。一、铁路行车组织一、铁路行车组织 1、行车组织、行车组织铁路运输组织主要有三部分组成：铁路运输组织主要有三部分组成：客运组织客运组织、货运组织货运组织和和行行车组织。车组织。图一图一
8、 铁路运输生产过程图铁路运输生产过程图 8 始发地始发地货流货流车流车流承承运运装装车车列流列流列列车车编编组组计计划划车车站站调调车车工工作作目的地目的地列车运行图列车运行图技术计划技术计划货主货主货货车车交交付付货物运输生产过程图货物运输生产过程图9 始发地始发地旅客旅客铁路旅铁路旅客流客流购购票票旅客旅客列车列车客客运运站站服服务务目的地目的地途中运行途中运行换乘换乘旅客运输生产过程图旅客运输生产过程图列车运行图列车运行图：铁路行车组织工作的基础。：铁路行车组织工作的基础。10 10 （1 1）定义定义 列车运行图是用以表示列车在铁路区间运行及在车列车运行图是用以表示列车在铁路区间运行及
9、在车站到发或通过时刻的技术文件站到发或通过时刻的技术文件,它规定各次列车占用区它规定各次列车占用区间的程序间的程序,列车在每个车站的到达和出发列车在每个车站的到达和出发(或通过或通过)时刻时刻,列车在区间的运行时间列车在区间的运行时间,列车在车站的停站时间以及机列车在车站的停站时间以及机车交路、列车重量和长度等，是全路组织列车运行的基车交路、列车重量和长度等，是全路组织列车运行的基础。础。（2)2)作用作用 铁路走向市场，参与市场竞争的产品；铁路走向市场，参与市场竞争的产品；铁路运输企业实现列车安全、正点运行和铁路运输企业实现列车安全、正点运行和经济有效地组织铁路运输工作的列车运行生产经济有效
10、地组织铁路运输工作的列车运行生产计划；计划；铁路运输生产的一个综合性计划。铁路运输生产的一个综合性计划。12 12 运行图运行图线路、站场、线路、站场、机车、车辆机车、车辆的运用的运用行车有关部门的工作行车有关部门的工作铁路网的铁路网的运输生产运输生产活动活动13 13 铁路运输生产联结厂矿企业和社会生活的纽带。铁路运输生产联结厂矿企业和社会生活的纽带。厂矿厂矿企业企业社会社会生活生活社会社会生活生活厂矿厂矿企业企业铁路运铁路运输生产输生产运行图运行图运行图运行图运行图运行图运行图运行图2、行车指挥、行车指挥（2）列车调度员工作）列车调度员工作 负责组织和指挥车站的行、调车活动，以实现班生产计
11、划。此负责组织和指挥车站的行、调车活动，以实现班生产计划。此外，车站值班员还担负着铁路运输行车指挥协调、组织管理和重要外，车站值班员还担负着铁路运输行车指挥协调、组织管理和重要职责。主要工作包括：填写职责。主要工作包括：填写行车日志行车日志、向列车调度员报点等。、向列车调度员报点等。（1）车站值班员工作）车站值班员工作 列车运行是运输生产活动的重要环节。在日常运输生产活动中，列车运行是运输生产活动的重要环节。在日常运输生产活动中，为了保证列车运行安全，完成列车运行图和日班计划，在分局调度为了保证列车运行安全，完成列车运行图和日班计划，在分局调度机构设有列车调度员。机构设有列车调度员。列车调度员
12、列车调度员负责指挥一个区段内与列车运行有关的生产活动，负责指挥一个区段内与列车运行有关的生产活动，对列车运行进行调整对列车运行进行调整。列车调度员在值班过程中，应该根据列车运行的实际情况指列车调度员在值班过程中，应该根据列车运行的实际情况指定定34h运行调整计划，并根据各站的报告，填画实际运行图，运行调整计划，并根据各站的报告，填画实际运行图，借以监督列车运行，进行调度指挥。借以监督列车运行，进行调度指挥。a.列车运行调整计划列车运行调整计划 对晚点列车按下列要求做出调整计划：对晚点列车按下列要求做出调整计划：1)保证安全前提下，用最大的旅行速度运行，尽快使晚保证安全前提下，用最大的旅行速度运
13、行，尽快使晚点列车恢复正点运行，做到点列车恢复正点运行，做到“接晚不增晚，晚点赶正点接晚不增晚，晚点赶正点”；2)确定合理的会让站和越行站；确定合理的会让站和越行站；3)最大限度地使用区间通过能力；最大限度地使用区间通过能力；4)保证必要的车站间隔时间及区间运行时分。保证必要的车站间隔时间及区间运行时分。b.列车运行调整方法列车运行调整方法1.组织列车加速运行，压缩区间运行时间，使晚点列车组织列车加速运行，压缩区间运行时间，使晚点列车 恢复恢复正点或使列车赶到指定车站会让；正点或使列车赶到指定车站会让；2.变更列车会让地点和会车方式，以减少列车早点、晚点、停变更列车会让地点和会车方式，以减少列
14、车早点、晚点、停运或加开对其他列车运行的影响；运或加开对其他列车运行的影响；3.在复线区段，为了避免列车运行晚点，可组织反向行车；在复线区段，为了避免列车运行晚点，可组织反向行车；4.组织与相邻列车合并运行；组织与相邻列车合并运行；5.组织车站快速作业，压缩列车停站时间；组织车站快速作业，压缩列车停站时间；6.确定列车甩挂计划及不摘车作业计划，规定列车在各中间站确定列车甩挂计划及不摘车作业计划，规定列车在各中间站的作业时间。的作业时间。7.组织列车早点运行、组织中间站快速作业，变更组织列车早点运行、组织中间站快速作业，变更 会让地点和会让地点和会车方式，合并列车运行，组织反向行车等方法进行列车
15、运会车方式，合并列车运行，组织反向行车等方法进行列车运行调整。行调整。二、铁路运输调度管理体制二、铁路运输调度管理体制 铁路运输调度原则：铁路运输调度原则：分级管理、统一指挥分级管理、统一指挥三、传统行车指挥方法与行车指挥自动控制三、传统行车指挥方法与行车指挥自动控制 传统行车调度传统行车调度：人工方式为主、调度电话为主要工具：人工方式为主、调度电话为主要工具 缺点：缺点：行车信息延迟、行车信息延迟、传递时容易发生差错、传递时容易发生差错、劳动强度大劳动强度大行车指挥自动控制系统行车指挥自动控制系统：通过铁路信号系统，自动收集列：通过铁路信号系统，自动收集列 车运行情况、车站信号状态等，将列车
16、在各个区段内运行情车运行情况、车站信号状态等，将列车在各个区段内运行情况等信息反映到各个调度所，实现对对整条线路设备状态的况等信息反映到各个调度所，实现对对整条线路设备状态的监视和控制。监视和控制。第二节第二节 铁路运输调度指挥自控系统铁路运输调度指挥自控系统 铁路运输指挥自控系统铁路运输指挥自控系统是指利用自动控制、远程控制等是指利用自动控制、远程控制等技术，通过对铁路车站信号设备、区间信号设备等进行远程技术，通过对铁路车站信号设备、区间信号设备等进行远程控制和监测，从而实现对一定区域内运行的全部列车进行集控制和监测，从而实现对一定区域内运行的全部列车进行集中监视、实时控制和设备管理。中监视
17、、实时控制和设备管理。行车调度指挥系统行车调度指挥系统是铁路运输指挥自控系统的核心设备。是铁路运输指挥自控系统的核心设备。它是指行车调度员对其管辖范围内区段和车站联锁它是指行车调度员对其管辖范围内区段和车站联锁道岔道岔和和信信号号状态进行控制监督，并指挥状态进行控制监督，并指挥列车列车运行的设备。运行的设备。行车调度行车调度指挥指挥系统系统有两种设备：有两种设备：调度集中调度集中和和调度监督调度监督。一、铁路运输指挥自控系统一、铁路运输指挥自控系统行车调度指挥系统行车调度指挥系统调度集中系统调度集中系统 调度集中系统调度集中系统(CTC，Centralized Traffic Control
18、System)是调度中心（是调度中心（列车列车调度员）对管辖区段范围内的调度员）对管辖区段范围内的信信号号等行车设备进行集中遥控，对等行车设备进行集中遥控，对列车列车运行直接指挥、管理的运行直接指挥、管理的自动化控制系统。自动化控制系统。调度监督系统调度监督系统 调度监督系统调度监督系统属于分散目标的遥信系统，它是行车调度属于分散目标的遥信系统，它是行车调度工作中的一种辅助设备工作中的一种辅助设备，在，在自动闭塞自动闭塞区段安装使用区段安装使用。调度监督系统调度监督系统只具备监督功能，因此只具备监督功能，因此调度监督系统调度监督系统结构结构只考虑总分机的软件设计、硬件接口电路只考虑总分机的软件
19、设计、硬件接口电路，不需考虑控制命，不需考虑控制命令的传送与处理令的传送与处理。调度监督系统调度监督系统有区段调度监督，枢纽调度监督、分界口调有区段调度监督，枢纽调度监督、分界口调度监督等形式。可供度监督等形式。可供列车列车调度员及时了解、监督调度员及时了解、监督列车列车运行情运行情况及况及信号信号设备状态设备状态。调度命令调度命令 在组织指挥日常运输工作中，中国铁路规定各级调度发在组织指挥日常运输工作中，中国铁路规定各级调度发布的有关完成日常运输生产的指令，必须在布的有关完成日常运输生产的指令，必须在调度命令登记调度命令登记簿簿上登记的，称为上登记的，称为调度命令调度命令；无须登记的称为口头
20、指示。；无须登记的称为口头指示。无论调度命令或口头指示，接受指令的有关人员都必须坚决无论调度命令或口头指示，接受指令的有关人员都必须坚决执行。执行。单一指挥单一指挥 单一指挥指为保证安全生产，提高作业效率，在单一指挥指为保证安全生产，提高作业效率，在列车列车运运行调整、接发行调整、接发列车列车、调车作业中，同一时间、同一地点、同、调车作业中，同一时间、同一地点、同一机车只能由一个人负责指挥、有关人员进行作业的工作制一机车只能由一个人负责指挥、有关人员进行作业的工作制度。度。二、铁路运输调度指挥自控系统的分类二、铁路运输调度指挥自控系统的分类 目前铁路运输调度指挥自控系统，就功能而言，分为两类：
21、目前铁路运输调度指挥自控系统，就功能而言，分为两类：调度集中（调度集中（CTCCTC）列车调度指挥系统（列车调度指挥系统（TDCS）三、世界行车指挥自动控制系统发展三、世界行车指挥自动控制系统发展 继电器继电器 半导体分立元件半导体分立元件 集成电路集成电路 全微机化全微机化四、我国铁路运输调度指挥自控系统的发展四、我国铁路运输调度指挥自控系统的发展 分散自律调度集中分散自律调度集中 我国行车调度指挥自控系统的发展大体上经历三个阶段：我国行车调度指挥自控系统的发展大体上经历三个阶段：列车调度指挥系统（列车调度指挥系统（TDCSTDCS）调度集中调度集中/调度监督调度监督 调度集中调度集中 TD
22、CS TDCS 分散自律调度集中分散自律调度集中 1）调度集中）调度集中/调度监督调度监督 调度集中的目的及用途调度集中的目的及用途 调度集中能使调度员通过遥控设备直接控制所管辖区段内各车站上的道岔道岔和信号信号，办理列车进路，组织和指挥列车的运行；并且通过遥信设备在调度所内直接了解现场道岔和信号等设备的状态和列车运行情况。因此，调度集中就是列车集中的调度集中就是列车集中的控制设备，是一种远动系统。控制设备，是一种远动系统。调度员直接办理列车进路，显著地缩短了列车会让时间和同方向列车的间隔时间。调度员从表示盘上直接了解列车运行情况，能及时调整运行计划，使区段的通过能力得到提高。由于列车停站时间
23、缩短，从而提高了旅行速度。装设调度集中后，一方面一方面调度员直接控制，减少中间差错；另另一方面一方面调度员了解区段内的列车运行全貌，发现问题能及时、妥善地处理，可以提高行车安全程度。而且打乱运行图时，可以迅速地恢复运行秩序。调度集中是铁路运输自动化、遥控化的基础设备调度集中是铁路运输自动化、遥控化的基础设备。在铁路运输中要实现自动化、遥控化都不能离开调度集中设备，利用调度集中设备可以将计算机和信号的基础设备电气集中、自动闭塞等联系起来。对调度集中系统的基本要求对调度集中系统的基本要求 调度集中既然是铁路运输的行车指挥系统，因此在研究和设计时必须结合运输运输和技术技术两方面综合考虑。（一）保证调
24、度员能从调度所迅速、可靠地控制所管辖区的信号和道岔；能及时、准确地了解列车分布情况及道岔和信号的状态，使系统真正成为行车指挥系统。（二）从实际需要出发，系统设计既要技术先进，又要经济合理。（三）系统工作的可靠性高，故障便于发现，易维修和更换部件。只有这样才能保证设备正常使用，不影响运输任务的完成。（四）系统设计时要通用化、系统化、灵活性大。调度集中、调度表示设备、大站遥控遥信设备、大站遥信设备等都属于远动系统。在设计时，各种设备的部件应该通用化，便于工厂生产。灵活性主要表现在系统容量大，能适应各种区段的要求，个别情况更改方便，容易扩展，适应性大。调度集中的设备概况调度集中的设备概况 对于调度员
25、来说，控制中心是在调度所，被控制对象在沿铁路线的各个车站。调度集中是属于分散型运动系统。分散型运动系统。调度集中设备布置概况如下图所示。调度集中设备布置图 调度所级设备包括调度集中总机、调度员控制台、表示盘、系统维护台等。各车站级设备主要有调度集中分机、车站电气集中等。总机和分机之间由传输线相联系，传输距离较远时要装设中继器。1、调度集中总机是控制命令的编制、发送设备；又是表示信息的接收、译码设备，同时还是整个系统的核心部分。2、调度员控制台是调度员直接操纵的设备，用以办理对各车站信号、道岔的控制。控制台除办理行车指挥以外，还有调度集中设备本身的一些操作。3、表示盘是各车站上信号、股道、道岔的
26、状态和列车运行位置的表示设备。目前在表示盘上还设有车次窗口，表示车次号码，帮助调度人员更好地了解列车实际运行情况。4、调度集中分机是控制命令的接收、译码设备；又是表示信息的编制和发送设备 5、与其他系统的接口是完成调度集中车站子系统与其他信号基础设备如微机联锁、微机监测级ATP系统等的联系。调度集中系统的主要功能调度集中系统的主要功能 调度集中的主要功能：对所管辖区段内的车站信号和区间信号进行控制控制和监督监督。我们常把控制部分叫调度集中控制部分叫调度集中，而把监督部分称为调度监督监督部分称为调度监督。调度集中系统一般均包含调度监督，它不能离开调度监督而独立存在。此外，行车调度管理系统一般包括
27、CAD（计算机辅助调度）系统和调度集中系统，因此又称调度集中系统为基本级。1、基本级调度监督功能 （1）站前表示 （2）车次号跟踪 （3）车次号管理 （4）列车记点 （5）实迹运行图显示 （6）实迹运行图输出 （7）运行报告输出 2、基本级调度集中功能 （1）进路的试排 （2）进路储存控制 （3）进路调度控制 实用调度集中系统实用调度集中系统 D4型调度集中是以微型计算机为核心的调度集中系统。这种系统可适用于单线、双线和枢纽等。也可以去掉控制部分，简化后作调度监督运用。系统的总机采用大规模集成电路，分机采用CMOS集成电路。总机、分机和中继器均采用硬件热备方式，总机采用双机一致性比较、时间冗余
28、、PC监控等方式来检查突发故障。1、系统功能系统功能 (1)控制功能 (2)表示 (3)调车 (4)车次号 (5)存储进路 (6)电务维修监测系统2 2、系统技术指标、系统技术指标 D4型调度集中的主要技术特征如下：（1）工作方式：时间分割，周期扫描（控制和表示占用时间总和为一个周期）。（2）特征频率：选用不归零频率电码，载频为1700400Hz。（3）容量：控制命令每站88个二位式对象，表示信息最大容量27个表示字，每个表示字包括14个快速表示（扫描周期为2s）、48个慢速表示。所以总共有表示信息快速组为1427378个二位式对象，慢速组有48271296个二位式对象。（4）电码传输速率为1
29、200波特。（5）同步方式：选用起止同步。3 3、系统的结构与配置、系统的结构与配置 D4系统结构示意图系统结构示意图 （1）D4总机 通信系统 表示机 大盘控制机 控制机 （2）D4分机 分机方面的主要功能模块有：（1）接收总机信息：接收总机帧同步信息，进入工作状态后接收控制字，检出字同步信号，进行循环检验，将有关控制字内容存在指定内存区；（2）表示信息采集：将采集来的信息进行“变检”处理（比较本周与上周采集的信息），检出有变化表示信息组，按顺序送到信息发送电路；（3）向总机发送信息：建立同步后，按约定时序和编码格式向发送电路送出控制命令回执的表示字节；（4）进路控制命令的执行：检查接收的控
30、制命令内容，送至控制执行板，动作相应按钮继电器，按存储顺序确定执行时机；（5）双机管理：管理双机转换；（6）区间信号点通信：定期向区间信号点发送查询信号，并按约定时序接收各区间信号点设备发来的信息，处理后送给有关程序模块。2）铁路列车调度指挥系统（）铁路列车调度指挥系统（TDCS）TDCS是在原有调度集中/调度监督基础上增加运输计划编运输计划编制制和运行自动调整功能运行自动调整功能。所谓“甩图”，即是调度员完全抛弃原有的用笔、纸（图）、调度电话、橡皮的原始作业方式，完全用DMIS实现列车运行计划调整、计划和命令下达、自动收点等工作。实现“甩图”以后，DMIS的功能发生了很大的变化，以分局为例，
31、DMIS系统根据日班计划生成阶段计划，阶段计划中的车次及到发时刻与实际运行信息进行比较，如果实际运行与计划一致，按照计划继续执行，如果实际运行与计划产生了差异，例如出现晚点，则对计划进行调整（有人工调整什么是甩图？什么是甩图？和自动调整两种方式）调整后的计划下达车站，按新计划排列进路、开放信号接、发列车，通过系统自动采集列车到发时刻以及车次跟踪信息并通过网络传送到中心。这些信息作为实际运行信息存放在中心数据库，随时与运行计划比较，决定是否对计划进行调整，然后下达计划。3）分散自律调度集中系统）分散自律调度集中系统 分散自律调度集中系统是综合了计算机技术、网络通信技术和现代控制技术，采用智能化分散自律设计原则，以列车运行调整计划控制为中心，兼顾列车与调车作业的高度自动化的调度指挥系统。分散自律调度集中系统采用计算机分布式网络控制技术、信息化处理技术，将列车运行调整计划下传到各个车站自律机中自主自动执行；在列车运行调整计划的基础上，解决列车作业与调车作业在时间与空间上的冲突，实现列车和调车作业的统一控制。本本 章章 小小 结结基本内容：1、铁路运输调度的组织管理；2、铁路运输调度指挥自动控制系统 本章重点：1、掌握调度集中、调度监督、TDCS等基本概念 2、了解我国铁路运输调度系统的发展状况
