鐵路編組站綜合自動化系統(tǒng)車務(wù)數(shù)據(jù)在線維護平臺設(shè)計

田 宇，劉珍珍，李瑞辰，蔣元華，劉 青

（1.中國鐵道科學研究院集團有限公司 通信信號研究所，北京 100081；2.中國鐵道科學研究院研究生部，北京 100081)

1 概述

編組站作為鐵路重要的基層生產(chǎn)單位，是鐵路樞紐及干線暢通的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1-3]。編組站綜合自動化(SAM)系統(tǒng)是由鐵路編組站內(nèi)行車作業(yè)、調(diào)車作業(yè)、貨車信息管理三大自動化設(shè)備組成的系統(tǒng)。SAM系統(tǒng)將編組站作業(yè)計劃及調(diào)度指揮管理與作業(yè)過程自動安全控制有機結(jié)合[4]，通過車站作業(yè)人員集中辦公，提高溝通效率，并可以實現(xiàn)列車、調(diào)車、本務(wù)機按照階段計劃自動辦理進路開放手續(xù)，達到減員增效的目的。目前，SAM系統(tǒng)已經(jīng)成功地運用于全國十多個大中型編組站。姚宇峰[5]、王健[6]、劉青[7]、許展瑛[8]等分別在SAM的智能化、能力查定、綜合自動化的仿真平臺，以及SAM車站行車崗位的配置等方面進行了深入研究。這些研究在不同方向豐富了SAM的內(nèi)容和體系結(jié)構(gòu)，但在SAM車務(wù)數(shù)據(jù)在線維護方面鮮有研究。

車務(wù)數(shù)據(jù)是SAM系統(tǒng)控制功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)和編組站安全作業(yè)卡控的依據(jù)。車務(wù)數(shù)據(jù)的準確性是編組站安全辦理列車作業(yè)和調(diào)車作業(yè)的前提和保障。為將一些車站注重的、能夠幫助系統(tǒng)提高編組站作業(yè)效率，以及增加編組站安全作業(yè)卡控的可配置數(shù)據(jù)歸類管理，將這類數(shù)據(jù)定義為車務(wù)數(shù)據(jù)。車務(wù)數(shù)據(jù)包含列車運行圖卡控數(shù)據(jù)、接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)、維修分區(qū)數(shù)據(jù)、接車進路自動觸發(fā)時機數(shù)據(jù)和自動下達技術(shù)作業(yè)通知時機數(shù)據(jù)等。各項車務(wù)數(shù)據(jù)的功能如下。

（1）列車運行圖卡控數(shù)據(jù)。幫助SAM系統(tǒng)卡控列車在站內(nèi)按圖行車，有效防護錯誤辦理列車進路。

（2）接觸網(wǎng)、維修分區(qū)數(shù)據(jù)。幫助SAM系統(tǒng)在值班員操作界面上自動標記接觸網(wǎng)區(qū)域和維修分區(qū)，相關(guān)停電或施工天窗區(qū)域在防護人員盯控界面上一目了然，提高電務(wù)人員和工務(wù)人員的防護效率和安全性。配合SAM系統(tǒng)自動排列進路功能，系統(tǒng)不會向停電或施工天窗區(qū)域開放進路，有效地防護現(xiàn)場檢修人員的安全。

（3）接車進路自動觸發(fā)時機數(shù)據(jù)。保證進路在合適的時機開放，保證列車運行速度不降低，提高區(qū)間通過能力，防止機外停車。

（4）自動下達技術(shù)作業(yè)通知時機數(shù)據(jù)。幫助系統(tǒng)在合適時機自動下達技術(shù)作業(yè)通知，讓現(xiàn)場作業(yè)人員能夠及時進行技術(shù)作業(yè)，不會因為技術(shù)作業(yè)通知下達的早或晚而影響技術(shù)作業(yè)效率。

目前車務(wù)數(shù)據(jù)的制作與更換都需要技術(shù)人員和車站人員、電務(wù)人員相互配合。由于異地辦公，流程繁瑣，不但需要變更手續(xù)的申請批復，還需要現(xiàn)場施工要點換裝新數(shù)據(jù)，重啟作業(yè)終端，影響現(xiàn)場作業(yè)。另外，廠家技術(shù)人員和車站人員、電務(wù)人員需要反復核對、校準數(shù)據(jù)，導致效率低下。現(xiàn)階段SAM系統(tǒng)應(yīng)用車站不斷增長，全路列車運行圖調(diào)整頻繁，伴隨車站不定時的對供電網(wǎng)區(qū)域和維修分區(qū)劃分進行變更，技術(shù)人員和車站人員、電務(wù)人員的工作量增加，導致時間與財務(wù)成本雙高。

為滿足實際需求、提質(zhì)增效，車務(wù)數(shù)據(jù)在線維護平臺的研究就顯得十分必要。車務(wù)數(shù)據(jù)在線維護平臺能夠在數(shù)據(jù)制作過程中自動校核數(shù)據(jù)，從源頭保證數(shù)據(jù)的準確性。車務(wù)數(shù)據(jù)在線維護平臺可以優(yōu)化編組站現(xiàn)場更換車務(wù)數(shù)據(jù)的過程，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的制作、校核、更換流程化、標準化作業(yè)，作業(yè)過程完全可控、可追溯，保障車務(wù)數(shù)據(jù)更換的及時性、可靠性，消滅錯換、漏換、提前換等不安全操作。

2 車務(wù)數(shù)據(jù)在線維護平臺的設(shè)計

2.1 平臺系統(tǒng)架構(gòu)

車務(wù)數(shù)據(jù)在線維護平臺設(shè)計采用C-S架構(gòu)，分為服務(wù)端、客戶端，以及通信層3個部分。車務(wù)數(shù)據(jù)在線維護平臺系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

服務(wù)端由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和FTP服務(wù)器組成。①數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。為車務(wù)數(shù)據(jù)在線維護和換裝業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)儲存服務(wù)；通過分離既有SAM系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和車務(wù)數(shù)據(jù)在線維護平臺數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)數(shù)據(jù)隔離，保障數(shù)據(jù)安全。②FTP服務(wù)器。為車務(wù)數(shù)據(jù)在線維護和換裝業(yè)務(wù)提供文件收發(fā)平臺，以壓縮文件格式傳輸保證數(shù)據(jù)完整性和可用性。

客戶端分為車務(wù)數(shù)據(jù)維護終端和車務(wù)數(shù)據(jù)維護客戶端。①車務(wù)數(shù)據(jù)維護終端。由用戶管理模塊、列車運行圖數(shù)據(jù)模塊、接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)模塊、維修分區(qū)數(shù)據(jù)模塊、數(shù)據(jù)校核模塊和數(shù)據(jù)在線換裝模塊等關(guān)鍵模塊組成，關(guān)鍵模塊功能描述如表1所示。②車務(wù)數(shù)據(jù)維護客戶端。提供命令的接收和轉(zhuǎn)發(fā)功能，在車務(wù)數(shù)據(jù)維護終端和既有SAM系統(tǒng)之間起橋梁的作用；監(jiān)測既有SAM系統(tǒng)的運行狀態(tài)，包括運行狀態(tài)和主備用狀態(tài)。

圖1 車務(wù)數(shù)據(jù)在線維護平臺系統(tǒng)架構(gòu)Fig.1 Framework and structure of online maintenance platform

表1 關(guān)鍵模塊功能描述Tab.1 Key module function descriptions

通信層由雙層環(huán)形局域網(wǎng)和消息過濾器構(gòu)成。①雙層環(huán)形局域網(wǎng)。隔離既有SAM系統(tǒng)主用網(wǎng)和熱備網(wǎng)，并與車務(wù)數(shù)據(jù)在線維護平臺隔離，達到網(wǎng)絡(luò)冗余效果，提高可用性。②消息過濾器。過濾收發(fā)消息，保障不與既有SAM系統(tǒng)消息流產(chǎn)生交叉干擾，占用通信資源，提高網(wǎng)絡(luò)的可達性和穩(wěn)定性。

2.2 車務(wù)數(shù)據(jù)在線維護平臺關(guān)鍵技術(shù)

（1）保障數(shù)據(jù)傳輸安全的操作流程卡控。嚴密的流程設(shè)計可以防止操作人員反復操作軟件導致數(shù)據(jù)版本混亂，保障數(shù)據(jù)傳輸安全。軟件提供從新建編輯、繼續(xù)編輯、數(shù)據(jù)簽認、數(shù)據(jù)發(fā)布、數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)回退到結(jié)束流程一整套操作流程。每當需要編輯新數(shù)據(jù)時需要結(jié)束上一階段的流程才能進行新建編輯。數(shù)據(jù)簽認完成后在此輪流程內(nèi)不能夠返回修改簽認過的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)發(fā)布成功后才能對數(shù)據(jù)進行更新操作。一步一步環(huán)環(huán)相扣，保證數(shù)據(jù)更新的安全性和一致性。當數(shù)據(jù)更新后如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)問題，提供數(shù)據(jù)回退的補救措施。車務(wù)數(shù)據(jù)在線維護平臺操作流程如圖2所示。

（2）保障數(shù)據(jù)傳輸通道穩(wěn)定的UDP組播通信。SAM系統(tǒng)采用雙環(huán)網(wǎng)多點連接，保證系統(tǒng)通信安全穩(wěn)定。在SAM環(huán)網(wǎng)上各軟件和接口機、服務(wù)器的通信消息數(shù)量龐大，為不給SAM系統(tǒng)通信轉(zhuǎn)發(fā)軟件增加轉(zhuǎn)發(fā)壓力，結(jié)合軟件平臺自身一對多通信的特點，車務(wù)數(shù)據(jù)在線維護平臺在設(shè)計時采用UDP組播通信的方式，并開發(fā)系統(tǒng)自用消息過濾模塊，保證車務(wù)數(shù)據(jù)維護終端和客戶端軟件的通信高效穩(wěn)定。車務(wù)數(shù)據(jù)在線維護平臺采用專用多播地址，不與既有SAM系統(tǒng)產(chǎn)生交叉，達到通信隔離的目的。

（3）保障數(shù)據(jù)傳輸效率的.net數(shù)據(jù)交換。車務(wù)數(shù)據(jù)在線維護平臺的設(shè)計初衷是提質(zhì)增效，而原始的列車運行圖卡控數(shù)據(jù)、接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)和維修分區(qū)數(shù)據(jù)等車務(wù)數(shù)據(jù)的更換是非常復雜的過程。從車站、電務(wù)部門對數(shù)據(jù)的提報，到廠家針對提報進行數(shù)據(jù)制作，再到車站、電務(wù)部門核對數(shù)據(jù)并上報數(shù)據(jù)變更計劃，進行現(xiàn)場要點，最后到廠家派出專人在現(xiàn)場更換數(shù)據(jù)，無一不是降低效率、提高成本的過程。車務(wù)數(shù)據(jù)在線維護平臺采用.net數(shù)據(jù)交換技術(shù)，將編輯的數(shù)據(jù)生成本地配置文件并傳送至SAM系統(tǒng)操作終端，平臺通知SAM終端軟件替換新配置文件并重新加載數(shù)據(jù)庫。此過程在線完成，不需要現(xiàn)場要點和廠家專人配合，可以完全按照規(guī)定時間進行數(shù)據(jù)變更，消除要點對現(xiàn)場作業(yè)的干擾，達到提質(zhì)增效的目的。

圖2 車務(wù)數(shù)據(jù)在線維護平臺操作流程圖維護平臺操作流程圖Fig.2 Operation flow of online maintenance platform

3 結(jié)束語

為提升管理水平和服務(wù)質(zhì)量，優(yōu)化SAM系統(tǒng)，提高編組站作業(yè)效率，從車務(wù)數(shù)據(jù)變更流程入手，研發(fā)車務(wù)數(shù)據(jù)在線維護平臺。從數(shù)據(jù)制作方面減少廠家、車站和電務(wù)部門多次轉(zhuǎn)譯、校驗的過程，并通過計算機按照數(shù)據(jù)制作流程保證數(shù)據(jù)格式的標準化和統(tǒng)一化；從數(shù)據(jù)變更流程方面進行簡化，可以實現(xiàn)車務(wù)數(shù)據(jù)在線運維，簡化繁瑣的數(shù)據(jù)變更審批手續(xù)，不影響現(xiàn)場實時作業(yè)；從人力成本方面減少車站、電務(wù)和廠家的重復溝通，降低人力成本。目前，車務(wù)數(shù)據(jù)在線維護平臺已經(jīng)在株洲北站、昆明東站和合肥東站穩(wěn)定運行。另外，還會進一步研發(fā)SAM系統(tǒng)的擴充功能，不斷完善車務(wù)數(shù)據(jù)在線維護平臺功能。