西寧站施工影響分析推演系統(tǒng)設(shè)計

馬新宇　田輝　牛濤　陳方琪

摘 要：施工對行車組織有很大的影響，直接危及行車安全且影響作業(yè)效率，合理的施工方案一直是鐵路部門追求的目標。為此，提出利用計算機仿真技術(shù)保證施工方案的合理性，實現(xiàn)對各類施工方案影響范圍的分析。在分析西寧站施工影響分析推演系統(tǒng)需求的基礎(chǔ)上，進行系統(tǒng)設(shè)計，其中系統(tǒng)架構(gòu)由功能應用層、功能支撐層、數(shù)據(jù)支撐層組成；系統(tǒng)功能由數(shù)據(jù)管理、車站聯(lián)鎖控制臺模擬、施工推演過程模擬、施工推演結(jié)果展現(xiàn)4個模塊組成。系統(tǒng)在西寧站應用后保證了施工作業(yè)的準確性，減小了施工對其他設(shè)備的影響程度，提高了車站安全生產(chǎn)水平。

關(guān)鍵詞：鐵路施工；行車組織；影響分析；計算機仿真；西寧站

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.114

0 引言

鐵路站場在鐵路運輸中有著十分重要的作用，鐵路運輸設(shè)備現(xiàn)代化技術(shù)正在飛速發(fā)展，鐵路站場也必須適應鐵路快速發(fā)展的需要不斷進行技術(shù)改造。舊站場改、擴建、設(shè)備更新將日趨頻繁，主要包括增加股道有效長度、增加渡線、設(shè)備維修、維護等[1]。而鐵路站場改造施工又不同于一般基本建設(shè)施工，對繁忙的運輸生產(chǎn)帶來了不同程度的干擾。

施工方案應服務于運輸，在制訂施工要點過渡方案時，應最大可能地減少施工對運輸?shù)母蓴_和影響。因而施工必須保證在不影響正常運輸?shù)臓顟B(tài)下進行。有計劃、有步驟組織施工，加強對施工方案的研究、比選，加強施工期間行車組織措施，保安全、保暢通，是當前鐵路運輸生產(chǎn)中需要迫切解決的問題之一[2]。

1 西寧站施工影響分析推演系統(tǒng)的需求分析

天窗維修施工是車站的一項基本作業(yè)，是保障列車平穩(wěn)、安全運行的基礎(chǔ)[3]。以國內(nèi)整體施工對行車組織影響分析的研究現(xiàn)狀來看，發(fā)現(xiàn)由于缺少流程化、系統(tǒng)化、信息化的分析管理手段，產(chǎn)生了一系列施工期間對行車組織分析不到位、漏因素分析等問題。這些問題會對行車安全、行車組織管理、運輸能力等產(chǎn)生一定的影響。青藏集團公司西寧站目前對施工條件下影響范圍的推演工作完全靠人工，拿著施工計劃在站場圖上空對空的談施工方案，不僅效率低下，還存在判斷錯誤的可能，迫切需要可用的、直觀的標識施工影響區(qū)域和程度的系統(tǒng)，以動態(tài)推演施工對行車組織的影響。

因此，考慮運用計算機仿真技術(shù)等手段建立車站行車模擬控制臺的計算機仿真系統(tǒng)，用計算機模擬智能推演站場施工過程中施工組織方案對車站行車組織的影響范圍及程度，通過在模擬控制臺上標識出的影響范圍對施工方案進行優(yōu)化調(diào)整，智能產(chǎn)生施工期間行車組織方案，確定哪些線路可以進行正常接發(fā)列車或調(diào)車作業(yè)、哪些線路需要人工引導、限速運行等，并建立非正常條件下行車組織預警。具體實現(xiàn)的功能如下：

（1）車站聯(lián)鎖控制臺模擬。建立可配置化、通用性高的企業(yè)級車站施工仿真推演的綜合平臺。實現(xiàn)集車站控制臺、施工方案輸入、影響范圍自動標記、自定封鎖車站設(shè)備以及生成影響進路列表的綜合性施工推演分析系統(tǒng)的設(shè)計，提供施工條件下非正常的接發(fā)列車及調(diào)車作業(yè)的組織辦法，系統(tǒng)配置靈活、輔助功能完備，全面、實用、符合運輸生產(chǎn)管理及施工管理的實際。

（2）施工方案比選。根據(jù)輸入的施工方案，通過語義分析、形式化描述、案例推理等多種理論技術(shù)手段實現(xiàn)施工影響范圍識別及影響程度判斷，進行施工方案比選以達到施工方案及運輸要點智能化。此外，還可對施工方案進行綜合評價。

（3）行車注意事項預警。對于施工期間的施工注意事項及行車組織方式進行智能預警及提醒，使其達到各項作業(yè)標準。

2 西寧站施工影響分析推演系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)總體架構(gòu)主要由功能應用層、功能支撐層、數(shù)據(jù)支撐層三層組成，如圖1所示。

（1）功能應用層：主要為用戶提供可供操作的界面以及實現(xiàn)各種功能應用，其中包括計算機聯(lián)鎖控制臺模擬、施工計劃智能分析、施工影響分級展示等功能。

（2）功能支撐層：主要提供系統(tǒng)所需的各種接口所返回的信息，支持信息的訪問、傳遞及協(xié)作，其中包括聯(lián)鎖關(guān)系管理、行車影響管理、人員管理和車站平面圖管理等業(yè)務邏輯的處理。

（3）數(shù)據(jù)支撐層：采用SQL Server數(shù)據(jù)庫用作服務器端的數(shù)據(jù)保存，保存的數(shù)據(jù)包括車站行車業(yè)務數(shù)據(jù)、聯(lián)鎖表數(shù)據(jù)、施工影響知識數(shù)據(jù)、站場拓撲圖數(shù)據(jù)等。

2.2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

西寧站施工影響分析推演系統(tǒng)由數(shù)據(jù)管理、車站聯(lián)鎖控制臺模擬、施工推演過程模擬、施工推演結(jié)果展現(xiàn)四個模塊組成，系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

（1）數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)管理模塊中提供車站平面布置圖中所有設(shè)備的數(shù)字化信息以及施工推演所需的相關(guān)數(shù)據(jù)。其包含靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)兩部分，靜態(tài)數(shù)據(jù)包括站場設(shè)備信息，以及對車站施工作業(yè)信息的存儲和維護；系統(tǒng)以施工影響范圍推演為核心，動態(tài)數(shù)據(jù)是指對此過程中產(chǎn)生的動態(tài)數(shù)據(jù)按照生成的進路信息進行分類組織，以提高查詢、分析的效率。

（2）車站聯(lián)鎖控制臺模擬。系統(tǒng)通過讀取存放在數(shù)據(jù)庫訪問層的站場配置文件，來調(diào)用數(shù)據(jù)庫中一些相關(guān)的數(shù)據(jù)關(guān)系表，如站場數(shù)據(jù)關(guān)系表和信號機、軌道區(qū)段及道岔數(shù)據(jù)關(guān)系表等，并把讀取到的數(shù)據(jù)發(fā)送到相應的定義好的畫圖模塊中的各個方法去實現(xiàn)。

（3）施工推演過程模擬。系統(tǒng)通過對施工計劃智能分析，將施工范圍轉(zhuǎn)換為計算機可識別的數(shù)字化語言，并結(jié)合車站聯(lián)鎖表數(shù)據(jù)，查找受影響的列車進路及調(diào)車進路信息。

（4）施工推演結(jié)果展現(xiàn)。輸入某一施工方案，系統(tǒng)根據(jù)預先建立的知識庫，對該施工方案智能分析，確定影響范圍并標注，同時生成影響進路列表，并智能產(chǎn)生施工期間行車組織方案，對非正常條件下行車組織的相關(guān)問題預警。

2.3 車站模擬控制臺顯示方式

車站模擬控制臺界面是由站場模擬區(qū)模擬站場中的軌道、道岔、信號機以及控制臺按鈕組成[4]。通過建立車站模擬控制臺，用此來表示西寧站的各個站場畫面，完成與現(xiàn)場操作相同的操作界面，能夠?qū)崿F(xiàn)在其上進行接發(fā)列車及調(diào)車作業(yè)的控制，為施工推演建立基礎(chǔ)平臺。以西寧貨站為例，當輸入用戶名為西寧貨站時，對應的模擬控制臺界面如圖3所示。

（1）軌道：軌道區(qū)段空閑狀態(tài)顯示為青色光帶：；區(qū)段占用或故障顯示紅色光帶：；接通光帶狀態(tài)為白色狀態(tài)：；無岔區(qū)段名稱固定顯示在軌道線段附近。

（2）道岔：道岔岔尖處無缺口一側(cè)表示道岔開通位置；道岔岔尖處缺口一側(cè)表示道岔未開通位置。表示3號道岔處于定位狀態(tài)。

（3）信號機：列車信號關(guān)閉狀態(tài)顯示紅色圖形，開放時顯示雙黃、單黃和綠色三種狀態(tài)：、、。調(diào)車信號關(guān)閉狀態(tài)顯示藍色圖形，開放時顯示白色圖形，開放引導信號時顯示紅白雙色。信號機名稱是否顯示受系統(tǒng)菜單區(qū)的“顯示信號機名稱”按鈕控制。信號機旁綠色方塊為列車按鈕，白色方塊為調(diào)車按鈕。

（4）功能按鈕區(qū)：

1）X引導：下行引導接車按鈕，點擊X引導按鈕排通下行引導接車進路；

2）X總鎖：鎖閉下行咽喉道岔，點擊X總鎖按鈕，下行咽喉道岔全部鎖閉，X總鎖按鈕變紅；再次點擊X總鎖按鈕（需要輸入口令：123），道岔解鎖，X總鎖按鈕變白色；

3）X總定：下行總定位按鈕，按下X總定按鈕和下行道岔按鈕，道岔轉(zhuǎn)為定位狀態(tài)，道岔按鈕顯示綠色；

4）X總反：下行總反位按鈕，按下X總反按鈕和下行道岔按鈕，道岔轉(zhuǎn)為反位狀態(tài)，道岔按鈕顯示黃色；

5）總?cè)私猓喝斯そ怄i按鈕，按下總?cè)私獍粹o和列車始端按鈕，人工解鎖列車進路；按下總?cè)私獍粹o和調(diào)車始端按鈕，人工解鎖調(diào)車進路；

6）總?cè)∠喝∠斍安僮?，或者取消進路。按下總?cè)∠粹o和列車始端按鈕，取消列車進路；按下總?cè)∠粹o和調(diào)車始端按鈕，取消調(diào)車進路；

7）S總反：上行總反位按鈕，按下S總反按鈕和道岔按鈕，道岔轉(zhuǎn)為反位狀態(tài)；

8）S總定：上行總定位按鈕，按下S總定按鈕和道岔按鈕，道岔轉(zhuǎn)為定位狀態(tài)；

9）S總鎖：鎖閉上行咽喉道岔，按下S總鎖按鈕，上行咽喉道岔全部鎖閉，S總鎖按鈕變紅；再次點擊S總鎖按鈕（需要輸入口令123），道岔解鎖，道岔按鈕顏色恢復，S總鎖按鈕變白色；

10）S引導：上行引導接車按鈕，按下S引導按鈕排通上行引導接車進路。

3 系統(tǒng)的實現(xiàn)及應用效果

3.1 系統(tǒng)的實現(xiàn)

西寧站施工影響分析推演系統(tǒng)通過導入施工方案，進行施工影響范圍推演，判斷鎖閉設(shè)備所在的列車進路和調(diào)車進路集合，將直接影響的列車進路和調(diào)車進路在控制臺上以明確的顏色顯示出來；分析出當前情況下，可以正常接發(fā)車的列車進路以及調(diào)車進路有哪些，是否能夠完成該階段的接發(fā)車作業(yè)，同時得出受影響的車次，對非正常情況下的接發(fā)列車的條件及安全要求以多媒體方式予以提示。當輸入一種施工方案后，系統(tǒng)標記的影響范圍如圖4所示，生成的影響進路信息數(shù)據(jù)如圖5所示。

3.2 系統(tǒng)的應用效果

西寧站施工影響分析推演系統(tǒng)開發(fā)完成后在西寧站投入應用。與系統(tǒng)應用之前相比，車站線路的運用效率得到了明顯的提高，減少、甚至杜絕了施工過程中作業(yè)環(huán)節(jié)遺漏的情況，施工作業(yè)標準得到更好的貫徹執(zhí)行。由于系統(tǒng)事實上承擔了“預測”的職能，有效地提高了施工效率，確保了施工作業(yè)安全。

4 結(jié)語

西寧站施工影響分析推演系統(tǒng)的研究，對于實現(xiàn)鐵路智能化、信息化、現(xiàn)代化有一定的現(xiàn)實作用。與原來人工分析施工方案的影響范圍相比，有助于遴選出更適合的施工方案，降低施工對周圍設(shè)備的影響，并且能夠智能監(jiān)控作業(yè)過程，從而保障施工作業(yè)安全。但是，在系統(tǒng)應用過程中也存在一些不足，如對施工期間的施工注意事項及行車組織方式進行智能預警及提醒還不夠精準，需要在今后的研究過程中加以完善。

參考文獻：

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[3]李忠科.高速鐵路信號施工技術(shù)管理探討[J].通訊世界，2018（07）：19-20.

[4]王寧.非正常情況下車站作業(yè)模擬系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D].蘭州交通大學，2014.

作者簡介：馬新宇（1994-），女，黑龍江人，碩士研究生，研究方向：交通運輸信息技術(shù)。