黃驊港站接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)可視化維護(hù)平臺設(shè)計(jì)

田 宇，姚宇峰，李瑞辰，段蘊(yùn)桔

(中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 通信信號研究所，北京 100081)

黃驊港站位于河北省滄州市黃驊港開發(fā)區(qū)，是朔黃鐵路(神池南—黃驊港)的終端站，西煤東運(yùn)的入海口，是山西、陜西煤炭下海外運(yùn)的主要港口之一，在國家能源投資集團(tuán)有限責(zé)任公司(以下簡稱“國家能源集團(tuán)”)煤炭集疏運(yùn)體系中有著舉足輕重的地位和意義。黃驊港站區(qū)已建設(shè)有計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)、智能調(diào)度與控制系統(tǒng)(SISC)、國家能源集團(tuán)鐵路調(diào)度系統(tǒng)和多種通信系統(tǒng)，具備進(jìn)一步加強(qiáng)車站信息化聯(lián)動和智能化調(diào)度與控制的條件。

1 現(xiàn)狀分析

近年來，針對黃驊港站施工天窗的研究主要聚焦在車站接觸網(wǎng)施工方案[1]和車站天窗設(shè)置方案[2]。針對接觸網(wǎng)天窗數(shù)據(jù)運(yùn)維和利用接觸網(wǎng)天窗數(shù)據(jù)進(jìn)行施工安全防護(hù)的研究相對不足[3]。隨著智能調(diào)度與控制系統(tǒng)在黃驊港站的落地部署[4]，為了滿足實(shí)際需求，通過對國鐵集團(tuán)編組站綜合自動化系統(tǒng)相關(guān)研究的借鑒和黃驊港站作業(yè)現(xiàn)狀的分析[5]，研究一套適用于黃驊港車站的接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)可視化維護(hù)平臺十分必要。

站內(nèi)接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)是車站的基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)[6]。目前，黃驊港站在接觸網(wǎng)施工管理及接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)的制作和維護(hù)方面存在信息化不足、自動化水平較低、智能化應(yīng)用缺失等問題，其存在的具體問題如下。

（1）接觸網(wǎng)“天窗”由人防手段進(jìn)行防護(hù)，安全防護(hù)等級較低[7]。目前黃驊港站接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)由車站安監(jiān)技術(shù)室掌握。值班員在接觸網(wǎng)“天窗”中只能通過停電設(shè)備區(qū)域列表對“天窗”區(qū)域進(jìn)行掌握，無法在作業(yè)終端的站場圖上直接查看影響范圍，多采用在站場圖粘貼紙質(zhì)標(biāo)簽的方式進(jìn)行作業(yè)提醒[8]。施工防護(hù)人員無法在作業(yè)終端的站場圖上直接查看施工作業(yè)范圍，防護(hù)盯控不便。對電力機(jī)車進(jìn)入停電區(qū)域和作業(yè)進(jìn)路排入施工區(qū)域等危險操作只能通過人防手段進(jìn)行防護(hù)。從作業(yè)安全角度出發(fā)，該作業(yè)方式對站內(nèi)作業(yè)安全和室外施工人員的人身安全都有很大的威脅。

（2）接觸網(wǎng)“天窗”范圍劃分無信息化手段，影響作業(yè)效率。站內(nèi)的施工、檢修等工作需要對應(yīng)范圍內(nèi)的接觸網(wǎng)區(qū)停電。針對不同的施工和檢修范圍，需要對應(yīng)多種區(qū)域停電方案。目前黃驊港站接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)對接觸網(wǎng)“天窗”的范圍劃分沒有信息化手段，且劃分不夠精細(xì)。現(xiàn)場停電施工范圍大小不一，停電施工影響范圍大，影響區(qū)域外車站正常作業(yè)，降低車站作業(yè)效率，故亟需便捷的信息化手段對停電區(qū)域方案進(jìn)行精細(xì)化劃分，并能夠隨著站內(nèi)接觸網(wǎng)施工區(qū)域的調(diào)整和接觸網(wǎng)改造隨時調(diào)整區(qū)域劃分方案[9]。

（3）黃驊港站多由本務(wù)機(jī)擔(dān)當(dāng)調(diào)車機(jī)作業(yè)，對接觸網(wǎng)“天窗”精細(xì)化要求高。黃驊港站拆解為單元萬噸的接入列車直接進(jìn)入大翻車機(jī)房進(jìn)行翻車作業(yè)，該作業(yè)由本務(wù)機(jī)直接牽引，由港前站去港口作業(yè)區(qū)翻車機(jī)進(jìn)行翻卸作業(yè)，沿途均為有網(wǎng)區(qū)域。這種作業(yè)方式對接觸網(wǎng)“天窗”精細(xì)化提出了更高要求[10]。接觸網(wǎng)停電施工時需要自動卡控電力機(jī)車誤入停電區(qū)域。為卡控這種不安全作業(yè)，需要對停電區(qū)域方案數(shù)據(jù)進(jìn)行交互、標(biāo)定和卡控。

2 平臺系統(tǒng)架構(gòu)與功能

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

黃驊港站接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)可視化維護(hù)平臺，是基于黃驊港站智能調(diào)度與控制系統(tǒng)的在線數(shù)據(jù)管理一體化平臺，具有站內(nèi)停電區(qū)域數(shù)據(jù)在線編輯、發(fā)布、更新以及回退等功能。黃驊港站接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)可視化維護(hù)平臺系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 黃驊港站接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)可視化維護(hù)平臺系統(tǒng)架構(gòu)Fig.1 Structure of visual maintenance platform for overhead catenary data of Huanghua Port Station

黃驊港站接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)可視化維護(hù)平臺由接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)維護(hù)終端、接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)維護(hù)客戶端、數(shù)據(jù)庫和核心網(wǎng)絡(luò)組成。接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)維護(hù)終端和接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)維護(hù)客戶端接入黃驊港站智能調(diào)度與控制系統(tǒng)核心網(wǎng)絡(luò)，其中多個平臺維護(hù)客戶端分別部署在黃驊港站智能控制系統(tǒng)服務(wù)器和信號員終端。接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)維護(hù)終端提供可視化的數(shù)據(jù)運(yùn)維界面，創(chuàng)新性采用“拼圖模式”，提供接觸網(wǎng)施工區(qū)域數(shù)據(jù)的組合和拆解。接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)維護(hù)終端通過核心網(wǎng)絡(luò)發(fā)送操作和控制指令至接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)客戶端，客戶端接收指令后與部署環(huán)境中對應(yīng)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交互和信息交互，實(shí)現(xiàn)一鍵在線更新數(shù)據(jù)的功能。

2.2 系統(tǒng)功能

黃驊港站接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)可視化維護(hù)平臺提供從數(shù)據(jù)可視化編輯、停電區(qū)域數(shù)據(jù)的可視化組合、停電區(qū)域數(shù)據(jù)簽認(rèn)、停電區(qū)域數(shù)據(jù)發(fā)布、停電區(qū)域數(shù)據(jù)更新到停電區(qū)域數(shù)據(jù)回退的完整數(shù)據(jù)運(yùn)維流程。采用“逐步式”的運(yùn)維流程卡控模式，保障數(shù)據(jù)運(yùn)維人員按照從數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)組合、數(shù)據(jù)簽認(rèn)、數(shù)據(jù)發(fā)布、數(shù)據(jù)更新到數(shù)據(jù)回退的運(yùn)維步驟進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)維，提高數(shù)據(jù)運(yùn)維過程的穩(wěn)定性和安全性。數(shù)據(jù)簽認(rèn)過程是對數(shù)據(jù)制作結(jié)果的校核，平臺提供可視化校核的手段，利用不同顏色區(qū)分不同的接觸網(wǎng)施工區(qū)域劃分方案，利用權(quán)限卡控做到專人校核。利用數(shù)據(jù)識別技術(shù)提示校核人員可能存在的未劃分區(qū)域和無網(wǎng)區(qū)，通過人防和技防手段保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)下發(fā)過程將本地校核后的數(shù)據(jù)發(fā)布至對應(yīng)的操作終端機(jī)器本地，在數(shù)據(jù)更新過程中，作為替換數(shù)據(jù)包更新至操作終端中，完成數(shù)據(jù)的在線更新。為防止新數(shù)據(jù)在使用過程中出現(xiàn)分區(qū)不合理或分區(qū)錯誤的情況，平臺提供數(shù)據(jù)回退至上一版本的回退功能，保證現(xiàn)場作業(yè)順暢安全。

3 平臺關(guān)鍵技術(shù)

針對站內(nèi)接觸網(wǎng)分區(qū)數(shù)據(jù)運(yùn)維無紙化、可視化、流程化的需求，黃驊港站接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)可視化維護(hù)平臺利用嚴(yán)密的流程卡控，設(shè)計(jì)一種直觀的接觸網(wǎng)分區(qū)數(shù)據(jù)編輯方式，并提供拼圖方式將接觸網(wǎng)分區(qū)組合生成停電區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)對站內(nèi)接觸網(wǎng)施工安全提供技防數(shù)據(jù)支撐。

3.1 接觸網(wǎng)分區(qū)數(shù)據(jù)可視化編輯

接觸網(wǎng)分區(qū)數(shù)據(jù)可視化編輯功能提供站場圖顯示，站場圖窗口顯示設(shè)備及其位置關(guān)系，依據(jù)區(qū)域的顏色顯示設(shè)備的劃分情況，根據(jù)當(dāng)前選中的區(qū)域顯示防護(hù)設(shè)備標(biāo)記情況，通過菜單工具提供劃分區(qū)域包含的設(shè)備、標(biāo)記區(qū)域的防護(hù)設(shè)備功能。在站場圖基礎(chǔ)上標(biāo)記股道和道岔，起到劃分接觸網(wǎng)分區(qū)的作用。其中，設(shè)備最小單元為道岔的岔前、定位、反位，無岔區(qū)段的左側(cè)、右側(cè)。接觸網(wǎng)分區(qū)數(shù)據(jù)可視化編輯示意圖如圖2所示。示例劃分了4個接觸網(wǎng)分區(qū)，在數(shù)據(jù)可視化編輯界面通過不同顏色進(jìn)行區(qū)分，方便數(shù)據(jù)編輯人員核對。將該分區(qū)方案更新至黃驊港站信號員操作終端后，信號員選擇對應(yīng)分區(qū)停電施工，該分區(qū)內(nèi)的股道和信號機(jī)都將納入施工封鎖，系統(tǒng)卡控電力機(jī)車的進(jìn)路不能排入停電封鎖區(qū)域。在信號員操作界面上，對應(yīng)區(qū)域會在股道外圍顯示一層施工封鎖顯示。

圖2 接觸網(wǎng)分區(qū)數(shù)據(jù)可視化編輯示意圖Fig.2 Visual editing for data of overhead catenary zones

3.2 拼圖方式生成停電區(qū)域

根據(jù)車站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對接觸網(wǎng)分區(qū)劃分完畢后，接觸網(wǎng)分區(qū)數(shù)據(jù)可視化編輯模塊提供根據(jù)接觸網(wǎng)分區(qū)進(jìn)行自由拼圖的功能。停電區(qū)域編輯時，站場圖顯示當(dāng)前選中的停電區(qū)域的設(shè)備劃分情況(顯示其包含的全部接觸網(wǎng)區(qū)域包含的設(shè)備)和防護(hù)設(shè)備標(biāo)記情況(信號機(jī)以信號機(jī)鈕封、道岔以定位單鎖/反位單鎖方式顯示)，提供區(qū)域防護(hù)設(shè)備標(biāo)記功能，也可不對基礎(chǔ)接觸網(wǎng)分區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，直接按照基礎(chǔ)接觸網(wǎng)分區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行對應(yīng)區(qū)域的停電操作。拼圖方式生成停電區(qū)域組合方案示意圖如圖3所示。拼圖方案極大地提升了接觸網(wǎng)停電施工區(qū)域的組合靈活性，以示意圖中1號停電區(qū)為例，將接觸網(wǎng)分區(qū)中的1區(qū)和2區(qū)組合到一起，信號員選擇1號停電區(qū)停電封鎖時，接觸網(wǎng)分區(qū)中的1區(qū)和2區(qū)范圍內(nèi)的軌道區(qū)段和信號機(jī)都將納入封鎖卡控。其中X3信號機(jī)置于鈕封狀態(tài)，102道岔置于定位單鎖狀態(tài)。

圖3 拼圖方式生成停電區(qū)域組合方案示意圖Fig.3 Combination schemes of power cut areas generated by jigsaw puzzle method

3.3 操作流程卡控

系統(tǒng)采用“逐步式”的流程設(shè)計(jì)，保障每一次數(shù)據(jù)的維護(hù)過程安全可控。系統(tǒng)在“初始狀態(tài)”可進(jìn)行數(shù)據(jù)編輯操作。編輯完成后可進(jìn)行數(shù)據(jù)保存操作，保存后系統(tǒng)進(jìn)入“數(shù)據(jù)已保存”狀態(tài)，可以繼續(xù)修改或進(jìn)行下一步數(shù)據(jù)簽認(rèn)操作。數(shù)據(jù)簽認(rèn)完成后進(jìn)入“數(shù)據(jù)已簽認(rèn)”狀態(tài)，可進(jìn)行下一步數(shù)據(jù)發(fā)布操作。數(shù)據(jù)發(fā)布至值班員操作終端后進(jìn)入“數(shù)據(jù)已發(fā)布”狀態(tài)，可擇機(jī)進(jìn)行下一步數(shù)據(jù)更新操作，數(shù)據(jù)寫入黃驊港站智能調(diào)度與控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，并通知相關(guān)軟件更新數(shù)據(jù)。更新完成后整個數(shù)據(jù)更新流程結(jié)束。通過流程卡控保障數(shù)據(jù)運(yùn)維過程標(biāo)準(zhǔn)化，并將數(shù)據(jù)制作、簽認(rèn)、發(fā)布和更新的操作分開，用戶可以擇機(jī)進(jìn)行每一項(xiàng)操作，數(shù)據(jù)維護(hù)過程更加靈活。數(shù)據(jù)更新成功后提供數(shù)據(jù)回退的選項(xiàng)，保障系統(tǒng)可恢復(fù)性，不影響車站作業(yè)。黃驊港站接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)可視化維護(hù)平臺操作流程圖如圖4所示。

圖4 黃驊港站接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)可視化維護(hù)平臺操作流程圖Fig.4 Operation flow chart of visual maintenance platform for overhead catenary data of Huanghua Port Station

3.4 提供技防卡控數(shù)據(jù)

為解決黃驊港站在接觸網(wǎng)施工管理中只能采用人防盯控的問題，需增加技術(shù)防護(hù)手段。黃驊港站接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)可視化維護(hù)平臺，建立與黃驊港智能調(diào)度與控制系統(tǒng)的聯(lián)動機(jī)制。通過黃驊港站接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)可視化維護(hù)平臺編輯和發(fā)布更新的站內(nèi)接觸網(wǎng)區(qū)域同步給值班員操作終端和全站站間透明系統(tǒng)。值班員通過施工登銷記人工對需要進(jìn)行施工封鎖的區(qū)域勾選停電，智能調(diào)度與控制系統(tǒng)根據(jù)接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)可視化維護(hù)平臺更新的接觸網(wǎng)停電區(qū)域數(shù)據(jù)自動進(jìn)行封鎖區(qū)域的可視化顯示和區(qū)域內(nèi)預(yù)設(shè)封鎖設(shè)備的封鎖，并能夠自動卡控電力機(jī)車進(jìn)入停電區(qū)域進(jìn)路不予自動開放并給出提示，卡控作業(yè)進(jìn)路自施工區(qū)域外至施工封鎖區(qū)域內(nèi)不予自動開放進(jìn)路并給出提示。接觸網(wǎng)施工區(qū)域的可視化技防示意圖如圖5所示。

圖5 接觸網(wǎng)施工區(qū)域的可視化技防示意圖Fig.5 Visual technical defense in construction area of overhead catenaries

4 結(jié)束語

為實(shí)現(xiàn)黃驊港站運(yùn)輸生產(chǎn)作業(yè)向數(shù)字化、自動化、智能化轉(zhuǎn)型，研發(fā)了黃驊港站接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)可視化維護(hù)平臺。平臺通過改變黃驊港站接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)的運(yùn)維模式，簡化數(shù)據(jù)維護(hù)審批手續(xù)，實(shí)現(xiàn)了接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)的在線變更，提高數(shù)據(jù)運(yùn)維效率，進(jìn)一步提升接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)維信息化和數(shù)字化水平。在技防方面，平臺為接觸網(wǎng)施工安全提供了精準(zhǔn)的技防卡控數(shù)據(jù)，輔助黃驊港站智能調(diào)度和控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)施工安全卡控功能，構(gòu)成“數(shù)據(jù)-安全卡控-數(shù)據(jù)調(diào)整”閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)從人防到技防轉(zhuǎn)換，保障接觸網(wǎng)施工封鎖時車站的行車作業(yè)安全。