田 宇，姚宇峰，李瑞辰，段蕴桔
(中国铁道科学研究院集团有限公司 通信信号研究所，北京 100081)
黄骅港站位于河北省沧州市黄骅港开发区，是朔黄铁路(神池南—黄骅港)的终端站，西煤东运的入海口，是山西、陕西煤炭下海外运的主要港口之一，在国家能源投资集团有限责任公司(以下简称“国家能源集团”)煤炭集疏运体系中有着举足轻重的地位和意义。黄骅港站区已建设有计算机联锁系统、智能调度与控制系统(SISC)、国家能源集团铁路调度系统和多种通信系统，具备进一步加强车站信息化联动和智能化调度与控制的条件。
近年来，针对黄骅港站施工天窗的研究主要聚焦在车站接触网施工方案[1]和车站天窗设置方案[2]。针对接触网天窗数据运维和利用接触网天窗数据进行施工安全防护的研究相对不足[3]。随着智能调度与控制系统在黄骅港站的落地部署[4]，为了满足实际需求，通过对国铁集团编组站综合自动化系统相关研究的借鉴和黄骅港站作业现状的分析[5]，研究一套适用于黄骅港车站的接触网数据可视化维护平台十分必要。
站内接触网数据是车站的基础信息数据[6]。目前，黄骅港站在接触网施工管理及接触网数据的制作和维护方面存在信息化不足、自动化水平较低、智能化应用缺失等问题，其存在的具体问题如下。
（1）接触网“天窗”由人防手段进行防护，安全防护等级较低[7]。目前黄骅港站接触网数据由车站安监技术室掌握。值班员在接触网“天窗”中只能通过停电设备区域列表对“天窗”区域进行掌握，无法在作业终端的站场图上直接查看影响范围，多采用在站场图粘贴纸质标签的方式进行作业提醒[8]。施工防护人员无法在作业终端的站场图上直接查看施工作业范围，防护盯控不便。对电力机车进入停电区域和作业进路排入施工区域等危险操作只能通过人防手段进行防护。从作业安全角度出发，该作业方式对站内作业安全和室外施工人员的人身安全都有很大的威胁。
（2）接触网“天窗”范围划分无信息化手段，影响作业效率。站内的施工、检修等工作需要对应范围内的接触网区停电。针对不同的施工和检修范围，需要对应多种区域停电方案。目前黄骅港站接触网数据对接触网“天窗”的范围划分没有信息化手段，且划分不够精细。现场停电施工范围大小不一，停电施工影响范围大，影响区域外车站正常作业，降低车站作业效率，故亟需便捷的信息化手段对停电区域方案进行精细化划分，并能够随着站内接触网施工区域的调整和接触网改造随时调整区域划分方案[9]。
（3）黄骅港站多由本务机担当调车机作业，对接触网“天窗”精细化要求高。黄骅港站拆解为单元万吨的接入列车直接进入大翻车机房进行翻车作业，该作业由本务机直接牵引，由港前站去港口作业区翻车机进行翻卸作业，沿途均为有网区域。这种作业方式对接触网“天窗”精细化提出了更高要求[10]。接触网停电施工时需要自动卡控电力机车误入停电区域。为卡控这种不安全作业，需要对停电区域方案数据进行交互、标定和卡控。
2.1 系统架构
黄骅港站接触网数据可视化维护平台，是基于黄骅港站智能调度与控制系统的在线数据管理一体化平台，具有站内停电区域数据在线编辑、发布、更新以及回退等功能。黄骅港站接触网数据可视化维护平台系统架构如图1所示。
图1 黄骅港站接触网数据可视化维护平台系统架构Fig.1 Structure of visual maintenance platform for overhead catenary data of Huanghua Port Station
黄骅港站接触网数据可视化维护平台由接触网数据维护终端、接触网数据维护客户端、数据库和核心网络组成。接触网数据维护终端和接触网数据维护客户端接入黄骅港站智能调度与控制系统核心网络，其中多个平台维护客户端分别部署在黄骅港站智能控制系统服务器和信号员终端。接触网数据维护终端提供可视化的数据运维界面，创新性采用“拼图模式”，提供接触网施工区域数据的组合和拆解。接触网数据维护终端通过核心网络发送操作和控制指令至接触网数据客户端，客户端接收指令后与部署环境中对应软件进行数据交互和信息交互，实现一键在线更新数据的功能。
2.2 系统功能
黄骅港站接触网数据可视化维护平台提供从数据可视化编辑、停电区域数据的可视化组合、停电区域数据签认、停电区域数据发布、停电区域数据更新到停电区域数据回退的完整数据运维流程。采用“逐步式”的运维流程卡控模式，保障数据运维人员按照从数据编辑、数据组合、数据签认、数据发布、数据更新到数据回退的运维步骤进行数据运维，提高数据运维过程的稳定性和安全性。数据签认过程是对数据制作结果的校核，平台提供可视化校核的手段，利用不同颜色区分不同的接触网施工区域划分方案，利用权限卡控做到专人校核。利用数据识别技术提示校核人员可能存在的未划分区域和无网区，通过人防和技防手段保障数据的准确性。数据下发过程将本地校核后的数据发布至对应的操作终端机器本地，在数据更新过程中，作为替换数据包更新至操作终端中，完成数据的在线更新。为防止新数据在使用过程中出现分区不合理或分区错误的情况，平台提供数据回退至上一版本的回退功能，保证现场作业顺畅安全。
针对站内接触网分区数据运维无纸化、可视化、流程化的需求，黄骅港站接触网数据可视化维护平台利用严密的流程卡控，设计一种直观的接触网分区数据编辑方式，并提供拼图方式将接触网分区组合生成停电区域，从而实现对站内接触网施工安全提供技防数据支撑。
3.1 接触网分区数据可视化编辑
接触网分区数据可视化编辑功能提供站场图显示，站场图窗口显示设备及其位置关系，依据区域的颜色显示设备的划分情况，根据当前选中的区域显示防护设备标记情况，通过菜单工具提供划分区域包含的设备、标记区域的防护设备功能。在站场图基础上标记股道和道岔，起到划分接触网分区的作用。其中，设备最小单元为道岔的岔前、定位、反位，无岔区段的左侧、右侧。接触网分区数据可视化编辑示意图如图2所示。示例划分了4个接触网分区，在数据可视化编辑界面通过不同颜色进行区分，方便数据编辑人员核对。将该分区方案更新至黄骅港站信号员操作终端后，信号员选择对应分区停电施工，该分区内的股道和信号机都将纳入施工封锁，系统卡控电力机车的进路不能排入停电封锁区域。在信号员操作界面上，对应区域会在股道外围显示一层施工封锁显示。
图2 接触网分区数据可视化编辑示意图Fig.2 Visual editing for data of overhead catenary zones
3.2 拼图方式生成停电区域
根据车站基础数据对接触网分区划分完毕后，接触网分区数据可视化编辑模块提供根据接触网分区进行自由拼图的功能。停电区域编辑时，站场图显示当前选中的停电区域的设备划分情况(显示其包含的全部接触网区域包含的设备)和防护设备标记情况(信号机以信号机钮封、道岔以定位单锁/反位单锁方式显示)，提供区域防护设备标记功能，也可不对基础接触网分区数据进行组合，直接按照基础接触网分区数据进行对应区域的停电操作。拼图方式生成停电区域组合方案示意图如图3所示。拼图方案极大地提升了接触网停电施工区域的组合灵活性，以示意图中1号停电区为例，将接触网分区中的1区和2区组合到一起，信号员选择1号停电区停电封锁时，接触网分区中的1区和2区范围内的轨道区段和信号机都将纳入封锁卡控。其中X3信号机置于钮封状态，102道岔置于定位单锁状态。
图3 拼图方式生成停电区域组合方案示意图Fig.3 Combination schemes of power cut areas generated by jigsaw puzzle method
3.3 操作流程卡控
系统采用“逐步式”的流程设计，保障每一次数据的维护过程安全可控。系统在“初始状态”可进行数据编辑操作。编辑完成后可进行数据保存操作，保存后系统进入“数据已保存”状态，可以继续修改或进行下一步数据签认操作。数据签认完成后进入“数据已签认”状态，可进行下一步数据发布操作。数据发布至值班员操作终端后进入“数据已发布”状态，可择机进行下一步数据更新操作，数据写入黄骅港站智能调度与控制系统数据库，并通知相关软件更新数据。更新完成后整个数据更新流程结束。通过流程卡控保障数据运维过程标准化，并将数据制作、签认、发布和更新的操作分开，用户可以择机进行每一项操作，数据维护过程更加灵活。数据更新成功后提供数据回退的选项，保障系统可恢复性，不影响车站作业。黄骅港站接触网数据可视化维护平台操作流程图如图4所示。
图4 黄骅港站接触网数据可视化维护平台操作流程图Fig.4 Operation flow chart of visual maintenance platform for overhead catenary data of Huanghua Port Station
3.4 提供技防卡控数据
为解决黄骅港站在接触网施工管理中只能采用人防盯控的问题，需增加技术防护手段。黄骅港站接触网数据可视化维护平台，建立与黄骅港智能调度与控制系统的联动机制。通过黄骅港站接触网数据可视化维护平台编辑和发布更新的站内接触网区域同步给值班员操作终端和全站站间透明系统。值班员通过施工登销记人工对需要进行施工封锁的区域勾选停电，智能调度与控制系统根据接触网数据可视化维护平台更新的接触网停电区域数据自动进行封锁区域的可视化显示和区域内预设封锁设备的封锁，并能够自动卡控电力机车进入停电区域进路不予自动开放并给出提示，卡控作业进路自施工区域外至施工封锁区域内不予自动开放进路并给出提示。接触网施工区域的可视化技防示意图如图5所示。
图5 接触网施工区域的可视化技防示意图Fig.5 Visual technical defense in construction area of overhead catenaries
为实现黄骅港站运输生产作业向数字化、自动化、智能化转型，研发了黄骅港站接触网数据可视化维护平台。平台通过改变黄骅港站接触网数据的运维模式，简化数据维护审批手续，实现了接触网数据的在线变更，提高数据运维效率，进一步提升接触网数据运维信息化和数字化水平。在技防方面，平台为接触网施工安全提供了精准的技防卡控数据，辅助黄骅港站智能调度和控制系统实现接触网施工安全卡控功能，构成“数据-安全卡控-数据调整”闭环，实现从人防到技防转换，保障接触网施工封锁时车站的行车作业安全。
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