本发明涉及铁路信号系统接口设计领域，具体涉及一种动车段所控制集中系统与信号系统的接口方法。
背景技术：
传统概念上，高铁信号系统主要包括调度集中(ctc)、联锁、闭塞、列控、集中监测子系统。动车段所内新兴的控制集中系统(ccs)通过与信号系统的接口完成列车计划的获取、列车进路控制命令下达等与信号系统相关的自动化控制功能。
其中，对于ctc：高速铁路，包括客运专线、城际铁路，一般都设置有调度集中(ctc)系统。它是一种对辖区内的列车和调车作业进行指挥和管理，通过联锁、列控、区间闭塞等信号设备，实现集中控制的铁路信号技术装备。该系统由调度所中心设备、车站分机设备和广域网组成。目前动车段所均会设置ctc分机设备，段所内调车进路由动车段所管理、段所接发车列车进路纳入调度所运输计划内集中管理。
ctc系统在车站设置有值班员和信号员终端、电务维护终端，供车站内行车、信号人员使用。ctc系统有“分散自律”和“非常站控”两种控制模式，控制模式的转换在信号系统的联锁子系统设备控制台上进行操作，控制模式转换的操作或显示在联锁和ctc终端上都有相应的状态表示灯。
其中，对于ccs：动车段(所)控制集中系统(ccs)是近年来针对动车段所动车检维修管理自动化、多工种作业协调化、作业效率最大化的运输需求而开发和运用的一套计算机系统，它是动车段所内调度、值班人员对动车段所内信号设备进行集中控制、对列车作业和调车作业直接指挥、管理的铁路现代化技术装备。在动车段所内，ccs和ctc在计划管理、调度命令管理、进路控制等方面功能有所重叠。
ccs有“集中控制”模式和“非常站控”模式，其中集中控制模式是通过ccs实现进路自动和人工办理的模式。控制模式的转换在联锁系统设备控制台上进行操作，控制模式转换的操作或显示在联锁和ccs终端上都有相应的状态表示灯。
现有技术中，ccs技术条件规定其与ctc系统进行接口，如图1所示，具体接口方式为：ccs系统通过动车段所内设置的ctc车站分机进行接口，并通过ctc进一步与联锁系统进行接口、实现进路控制命令的下达。
现有技术提供的ccs与信号系统的信息交互流程，如图2所示，目前ccs和信号系统之间信息交互流程如图2中的虚线所示，具体交互的信息包括：1)ccs向ctc系统发送报点、签收、控制命令等信息，并经ctc系统转发无线调度命令等信息。2)ctc向ccs发送列车运行调整计划、调度命令、邻站站场表示、时间同步、本段(所)联锁码位、临时限速、控制状态、无线调度命令的接收与签收等信息。3)双方互相传递发车预告与响应信息。4)列车从区间进入动车段(所)前，ctc系统向ccs系统发送车次号信息；ccs向ctc发送动车段(所)停在到发线上的列车车次号信息。5)ccs向ctc发送控制命令，同时ctc将该控制命令转发给计算机联锁系统。
在工作过程中，设置有ccs的动车段所内，正常情况下，值班员和信号员使用设于调度大厅的ccs操控终端进行工作，采用ccs系统“集中操控”模式，ctc系统作为ccs与信号系统的接口设备、并为ccs转发无线调度命令，必须开机使用。因此，双系统并用的模式在具体的运用中至少存在以下的问题：
(1)ctc分散自律模式需搭载ccs的集中操控模式
目前信号联锁系统关于控制模式的转换并没有针对ccs有所改动，对联锁系统而言，控制模式依然只有“分散自律”和“非常站控”；ccs启用后，ctc需要将ccs的“集中控制”翻译为“分散自律”模式与联锁系统交互相关的控制模式状态信息，确保各系统正常运转。这种处理方式增加了ctc系统的工作负担、加大ctc和ccs系统间的耦合性，不利于系统模块化设计；ctc“分散自律”和ccs“集中控制”工作模式没有明确分界、根据运用场景依靠管理制度确定。
(2)ctc与ccs系统操控终端未实现互卡
从ctc和ccs的技术要求看，ctc和ccs均通过联锁系统转换控制模式、区分系统是否处于“非常站控”模式，ctc和ccs间并未实现不同控制模式的切换与互卡，当系统不在“非常站控”模式下，ctc和ccs系统设备均可使用，使用不当时会给系统带来故障或错误。
(3)ctc的操控终端闲置
从ctc和ccs设备配置情况看，启用ccs各监控终端作为工作设备后，ctc配置的各型终端设备一般情况下不再使用。目前现场通过设备管理制度，ccs正常工作时，将这些终端封锁闲置以保证ctc终端不会干扰正常运用。这样一方面设备投资重复、不利于资源的充分利用；另一方面也造成ccs系统的正常运用有赖设备管理制度的保障。
(4)列车运行计划的执行环节增加
未采用ccs系统时列车运行计划至列车进路办理经历ctc中心——ctc车站——联锁设备3个环节；但从图2的红色带箭头线条可以看到，运用ccs系统后，列车运行计划从产生到列车进路的办理经历了ctc中心下达至ctc车站、ctc车站将计划转发给ccs、ccs将列车计划和来自动车组信息管理系统的调车计划综合后生成进路命令、ccs将进路命令发给ctc站机，ctc站机将进路命令转发给联锁设备5个环节，其中ctc车站分机作为信息中转站，两次收发相关计划或进路命令。这类信息流转方式，增加ctc系统信息处理复杂程度，不利于系统的稳定性。
(5)两系统间信息交互有限带来的运用风险
ccs运用时，ctc车站分机与其并行运行，但根据ccs技术条件，两者交互的信息内容有限，例如，ccs和ctc之间不交互分路不良标记、股道封锁、股道停电、列车计划中的股道号等信息，因此，如果两个系统中因某一系统故需要切换控制权，由于两者信息不同步，会使运营人员运用发生紊乱。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供一种动车段所控制集中系统与信号系统的接口方法，包括：s1，扩展动车段所控制集中系统ccs的功能使ccs具备信号系统中调度集中ctc分机设备的全部功能，并取消ctc分机设备；其中，信号系统还包括动车段所联锁设备和列控中心tcc设备以及管辖动车段所的调度集中ctc中心设备；s2，对ccs与信号系统的信息流程进行改造，以使ctc中心设备下发的列车运行计划经ccs直接发送至联锁设备；s3，对ccs与信号系统的接口位置和接口方式进行修改，利用原ctc分机设备与ctc中心设备的接口、ctc分机设备与联锁设备及tcc设备的接口，实现ccs与信号系统各设备的接口，构造ccs与ctc中心设备、联锁设备及tcc设备的连接。
其中，所述s1中使ccs具备信号系统中调度集中ctc分机设备的全部功能的步骤具体包括：使ccs中的进路计划有效性检查功能、车号处理功能、进路约束及触发时机功能及进路预告功能与ctc分机设备的对应功能在逻辑处理方式上保持一致；在ccs中增加行车辅助报警功能、施工登销管理及记录功能、向ctc中心设备传递显示及操作表示功能、邻站显示功能和tcc接口功能。
其中，所述s1中扩展动车段所控制集中系统ccs的功能使ccs具备信号系统中调度集中ctc分机设备的全部功能的步骤具体包括：在ccs中增加ctc服务器，并将ctc分机设备的全部功能扩展至ctc服务器；或者，将ctc分机设备的全部功能扩展至ccs中的应用服务器。
其中，所述s3中构造ccs与ctc中心设备的连接的步骤具体包括：在ccs的局域网中设置双套路由器；采用原ctc分机设备与ctc中心设备之间的冗余2m专线通道，将路由器与ctc中心设备进行连接；其中，ccs与ctc中心设备间的接口标准、协议与原ctc分机设备与ctc中心设备间的接口标准、协议分别保持一致。
其中，所述s3中构造ccs与联锁设备及tcc设备的连接的步骤具体包括：通过双重冗余的串口将ccs与联锁设备及tcc设备分别进行交叉互联；开发ccs与联锁设备和tcc设备的接口，接口标准、协议与原ctc分机与联锁设备和tcc设备的接口标准、协议保持一致；联锁设备和tcc设备侧的接口均利用原与ctc分机设备的接口；若ccs与联锁设备及tcc设备的距离小于距离阈值，则通过本地串口将ccs分别与联锁设备及tcc设备进行连接；否则，通过光纤将ccs与联锁设备及tcc设备进行连接；当在ccs设备附近设置联锁远程操控设备时，通过本地串口将ccs与联锁远程操控设备进行连接以实现ccs与联锁设备间的接口。
本发明提供的动车段所控制集中系统与信号系统的接口方法，通过将ctc分机设备的功能集成至ccs，并取消ctc分机设备，减少了列车运行计划下达和执行的数据传输流程，避免了ctc分机设备与ccs系统同时操作产生的风险，减少了设备闲置，提高了动车段所的设备工作效率；可节省工程投资、简化设备配置及减少维护工作量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术提供的动车段所控制集中系统的接口示意图；
图2为现有技术提供的动车段所控制集中系统与信号系统的信息交互流程图；
图3为本发明实施例提供的动车段所控制集中系统与信号系统的接口方法的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的动车段所控制集中系统与信号系统的接口方法的信息交互流程图；
图5为本发明实施例提供的动车段所控制集中系统与信号系统的接口方法的接口示意图；
图6为本发明实施例提供的动车段所控制集中系统ccs侧设备改造示意图；
图7为本发明实施例提供的动车段所控制集中系统与信号系统设备设置于同一建筑物时的接口示意图；
图8为本发明实施例提供的动车段所控制集中系统与信号系统设备设置于不同建筑物时的接口示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图3为本发明实施例提供的动车段所控制集中系统与信号系统的接口方法的流程示意图，如图3所示，包括：s1，扩展动车段所控制集中系统ccs的功能使ccs具备信号系统中调度集中ctc分机设备的全部功能，并取消ctc分机设备；其中，信号系统还包括动车段所联锁设备和列控中心tcc设备以及管辖动车段所的调度集中ctc中心设备；s2，对ccs与信号系统的信息流程进行改造，以使ctc中心设备下发的列车运行计划经ccs直接发送至联锁设备；s3，对ccs与信号系统的接口位置和接口方式进行修改，利用原ctc分机设备与ctc中心设备的接口、ctc分机设备与联锁设备及tcc设备的接口，实现ccs与信号系统各设备的接口，构造ccs与ctc中心设备、联锁设备及tcc设备的连接。
在步骤s1中，让ccs具备ctc分机设备的全部功能，从而能够取消动车段所内ctc车站分机的设备配置。
在步骤s2中，改造整个系统的计划-命令信息流程，如图4所示。将ctc分机设备和ccs整合后，列车计划从产生到进路命令下达的流程可简化为ctc中心下达至ccs、ccs将列车运行调整计划和来自动车组信息管理系统的调车作业计划综合后生成进路命令，ccs将进路命令发给段所联锁设备3个环节，减少了环节数量。
在步骤s3中，充分利用原ctc分机与ctc中心设备的接口、ctc分机与联锁设备和列控中心(tcc)设备的接口构造ccs与信号各子系统的接口。
本发明实施例提供的动车段所控制集中系统与信号系统的接口方法，通过将ctc分机设备的功能集成至ccs，并取消ctc分机设备，减少了列车运行计划下达和执行的数据传输流程，避免了ctc分机设备与ccs系统同时操作产生的风险，减少了设备闲置，提高了动车段所的设备工作效率；可节省工程投资、简化设备配置及减少维护工作量。本发明提供的ccs与信号系统的接口方法的接口示意如图5，ccs替代原ctc分机的全部功能，与信号各子系统设备的接口满足《调度集中系统技术条件》中规定的ctc分机与ctc中心设备间、ctc分机与联锁设备及tcc设备间的接口要求。
在上述任一实施例的基础上，所述s1中使ccs具备信号系统中调度集中ctc分机设备的全部功能的步骤具体包括：使ccs中的进路计划有效性检查功能、车号处理功能、进路约束及触发时机功能及进路预告功能与ctc分机设备的对应功能在逻辑处理方式上保持一致；在ccs中增加行车辅助报警功能、施工登销管理及记录功能、向ctc中心设备传递显示及操作表示功能、邻站显示功能和tcc接口功能。
具体地，功能上的移植包括两个层面：使ccs原有的与ctc分机设备相同的功能在逻辑处理方式上保持一致，以及在ccs中增加ctc分机设备有的而原ccs中所没有的功能。具体包括：
①计划管理方面：加强人工计划调整的有效性检查功能，列车进路计划除股道冲突检查外，需增加对编组类型、封锁区、分路不良区、停电区域等因素的检查条件；列车到发时刻的推算逻辑与ctc保持一致；
②车次号处理方面：除了具备与动车组识别与定位设备结合获取站场内动车组的车号信息、管理到发线上车次号的能力外，还需要与ctc中心车次号信息贯通，管理动车段所接车进路相关的车次号信息；
③进路控制方面：ccs采用与ctc一致的分散自律约束条件、冲突消除后下一条进路控制命令的触发时机、停稳处理、进路触发时机的计算逻辑等；
④按ctc进路预告的发送时机和发送内容向司机提供接车进路预告信息、接收和发送邻站发车预告信息；
⑤增加行车辅助报警方面的功能，包括进路办理受阻报警、动车走行线紧追踪报警、进路错办报警等；
⑥增加施工登销管理及记录功能；
⑦增加站场显示、按钮操作及表示灯信息内容向ctc中心上传功能，增加邻站站场图形显示功能；
⑧增加与tcc的接口功能，向tcc发送时间同步信息、附录不良恢复确认信息；获取区间设备状态信息等。
ccs具备全部ctc站机功能后，考虑取消动车段所内ctc分机配置。
在上述任一实施例的基础上，所述s1中扩展动车段所控制集中系统ccs的功能使ccs具备信号系统中调度集中ctc分机设备的全部功能的ccs侧设备改造步骤包括：在ccs中取消原ctc接口服务器、增加ctc服务器，并将ctc分机设备的全部功能扩展至ctc服务器；或者，将ctc分机设备的全部功能扩展至ccs中的应用服务器。
具体的，如图6所示，本发明实施例提供的动车段所控制集中系统，针对车站ctc分机功能，在ccs系统中取消原ctc接口服务器、增加独立的ctc服务器，使其与原ccs应用服务器的软硬件分开。将原ccs应用服务器完成的计划管理、进路控制等功能移植到ctc服务器中完成，并由ctc服务器补充完成ctc车站分机的所有软件功能，包括分散自律控制逻辑、车次号管理、相关报警、施工登销管理及记录、与ctc中心间的站场及操作表示等。ctc服务器采用双机热备结构，使用工业控制专用硬件平台和模块化结构。ccs冗余网络上设置双套路由器，并通过ctc服务器与ctc中心进行联网通信。开发ctc服务器的串口通信功能，并通过该串口与联锁、列控系统设备进行接口，该串口的标准与协议与ctc分机与联锁、列控设备的接口标准与协议一致。
可选择的，也可不增设独立设置的ctc服务器，而是将ctc分机设备的除通信接口外的全部功能扩展至ccs中的应用服务器中，保留ccs中原ctc接口服务器，ccs冗余网络上设置双套路由器，并通过ctc接口服务器与ctc中心进行联网通信。开发ctc接口服务器的串口通信功能，并通过该串口与联锁、列控系统设备进行接口，该串口的标准与协议与ctc分机与联锁、列控设备的接口标准与协议一致。
ccs保持其“集中控制”和“非常站控”两种工作模式，ccs系统正常时采用“集中控制”模式，行车人员利用ccs系统终端设备进行办公；ccs设备故障后通过人工切换，转换到“非常站控”模式，行车人员利用联锁设备终端进行办公。
在上述任一实施例的基础上，所述s3中构造ccs与ctc中心设备的连接原则为，充分利用原ctc分机与ctc中心的接口、将ccs作为一个独立抽头车站、作为ctc系统的一个站点纳入ctc广域网络。其步骤具体包括：在ccs的局域网中设置双套路由器；采用原ctc分机设备与ctc中心设备之间的冗余2m专线通道，将路由器与ctc中心设备进行连接；其中，ccs与ctc中心设备间的接口标准、协议与原ctc分机设备与ctc中心设备间的接口标准、协议分别保持一致。
在上述任一实施例的基础上，所述s3中构造ccs与联锁设备及tcc设备的连接的步骤具体包括：通过双重冗余的串口对ccs与联锁设备及tcc设备分别进行交叉互联；开发ccs与联锁设备和tcc设备的接口，接口标准、协议与原ctc分机与联锁设备和tcc设备的接口标准、协议保持一致；联锁设备和tcc设备的接口为原与ctc分机设备进行接口的接口；若ccs与联锁设备及tcc设备的距离小于距离阈值，则通过本地串口将ccs分别与联锁设备及tcc设备进行连接；否则，通过光纤将ccs与联锁设备及tcc设备进行连接；当在ccs设备附近设置联锁远程操控设备时，通过本地串口将ccs与联锁远程操控设备进行连接以实现ccs与联锁设备间的接口。
具体地，ccs系统中的ctc服务器、信号系统中联锁设备及tcc设备均为双套冗余设置，ccs与联锁设备，以及ccs与tcc设备之间均通过串口交叉互联。对于ccs与联锁设备及tcc设备的具体接口方式，则可根据两系统设备间的实际物理位置有选择的确定。
如图7所示，当ccs与联锁设备、tcc设备设于同一建筑屋内(即两者间距离小于1km)时，ccs主机系统(如图7中示出的两台ctc服务器a、b))和联锁上位机(如图7中示出的动车段所联锁执行表示机a、b)以及tcc设备(如图7中示出的动车段所tcc-a、b)之间通过串口直接交叉互联，实现ccs与联锁设备及tcc设备的接口。
如图8所示，动车段所内ccs调度大厅与ccs系统机房一般在同一建筑物内，但与信号机房可能不在同一建筑物内。在这种情况下，各工种调度人员会集中在ccs调度大厅合署办公，为确保ccs系统故障后“非常站控”模式的及时运转，考虑为联锁系统在ccs大厅设置远程操控终端，在ccs机房设置远程操控的后台设备(如图8中示出的联锁远程控显，即为远程联锁操控设备)。在这种情况下，ccs和联锁设备可以通过ccs机房内的联锁远程操控系统进行现地的串口交叉互联(即中间没有增加任何设备的连接)；与tcc设备可以利用光纤、两端设备增设光纤转换器、借助光信号转发实现远程串口交叉互联，当采用多模光纤时，允许两设备间距离不大于5km；当采用单模光纤时，允许两设备间距离不大于10km。
在上述任一实施例的基础上，所述串口为rs422串口。
本发明实施例提供的动车段所控制集中系统与信号系统的接口方法，取消信号系统在动车段(所)内设置的调度集中(ctc)站级分机设置，可节省工程投资、简化设备配置，减少维护工作量；本专利提出的接口方案简化系统间信息流程，优化系统软件配置；避免双系统设备并行且信息交互有限带来的运用和维护管理复杂性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。