利用CTC對(duì)接觸網(wǎng)停電進(jìn)行安全防護(hù)的方案研究

張曉莉

（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院，北京 100073）

隨著我國鐵路運(yùn)輸能力需求的快速增長(zhǎng)，能耗低、運(yùn)輸能力強(qiáng)、運(yùn)輸成本低、環(huán)境污染小的電氣化鐵路成為我國鐵路建設(shè)的重點(diǎn)方向，既有線電氣化改造和新建客運(yùn)專線（電氣化鐵路）工程的建設(shè)在全國大規(guī)模實(shí)施。截至2009年底，我國電氣化鐵路里程達(dá)到3.2萬km，占整個(gè)鐵路網(wǎng)里程的37.2%，位居世界電氣化鐵路里程的第二位。

在電氣化建設(shè)過程中，既要保證正常的鐵路系統(tǒng)安全運(yùn)營(yíng)，又要完成鐵路建設(shè)目標(biāo)，同時(shí)，由于電氣化鐵路只占運(yùn)營(yíng)鐵路的一部分，造成同一調(diào)度員、同一車站值班員組織行車時(shí)，需要時(shí)刻區(qū)分某區(qū)段或去向是電氣化鐵路還是非電氣鐵路，區(qū)分電氣化鐵路正常運(yùn)行和維修停電、供電故障等各種情況。目前，雖然各鐵路局均有相應(yīng)的管理和規(guī)章制度，但是仍然經(jīng)常發(fā)生電力機(jī)車闖入無電區(qū)、電力機(jī)車闖入非電氣化區(qū)段（無網(wǎng)區(qū)）的情況，嚴(yán)重影響運(yùn)輸效率和安全。

1 管理現(xiàn)狀及存在問題

1.1 管理現(xiàn)狀

牽引供電及信號(hào)系統(tǒng)均為鐵路運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)備，牽引供電正常是保證運(yùn)輸正常的前提和基礎(chǔ)，而信號(hào)設(shè)備是保證運(yùn)輸安全、提高運(yùn)輸效率的基礎(chǔ)設(shè)備。

目前鐵路運(yùn)輸現(xiàn)狀是列車調(diào)度指揮及車站車務(wù)人員使用信號(hào)設(shè)備來指揮行車，而供電調(diào)度及基層牽引供電系統(tǒng)維護(hù)部門協(xié)作，保證牽引供電系統(tǒng)的正常使用及維護(hù)，供電調(diào)度在行車調(diào)度的統(tǒng)一指揮下，安排牽引供電系統(tǒng)的維護(hù)工作。

目前，各鐵路局接觸網(wǎng)分區(qū)停電時(shí)，行車作業(yè)管理方式雖然不完全相同，但大致流程是一致的。常規(guī)的施工維修作業(yè)及指揮流程為：供電段根據(jù)施工安排及設(shè)備狀況需要提前制定施工維修計(jì)劃（施工維修計(jì)劃一般分為季度、月、3天計(jì)劃），施工維修計(jì)劃報(bào)路局施工維修管理部門審批，如濟(jì)南局為路局施工辦審批，審批后的施工計(jì)劃報(bào)路局調(diào)度所，路局調(diào)度所供電調(diào)度負(fù)責(zé)將施工計(jì)劃下達(dá)給供電段，路局列車調(diào)度負(fù)責(zé)將施工計(jì)劃下達(dá)給相關(guān)車站值班員和司機(jī)。

按照施工維修計(jì)劃，在施工維修的當(dāng)天，施工維護(hù)單位在施工維修地點(diǎn)安排好維修人員及維修設(shè)備；供電調(diào)度與行車調(diào)度員電話聯(lián)系，根據(jù)當(dāng)天運(yùn)輸?shù)膶?shí)際情況，確認(rèn)具體的施工維修開始時(shí)間。施工維護(hù)可以進(jìn)行時(shí)，供電調(diào)度通知現(xiàn)場(chǎng)施工維修人員開始施工維修，現(xiàn)場(chǎng)施工維修人員在首先做好安全維修防護(hù)后，開始施工維修作業(yè)。在施工維修作業(yè)進(jìn)行時(shí)，相關(guān)停電范圍內(nèi)行車作業(yè)人員進(jìn)行行車作業(yè)限制。作業(yè)完畢后，供電段調(diào)度員電話通知列車調(diào)度員和供電調(diào)度員。

在每個(gè)路局，電氣化鐵路投入運(yùn)營(yíng)時(shí)或經(jīng)過電氣化改造后，均可確定每一個(gè)供電臂停電的影響范圍，同時(shí)根據(jù)運(yùn)輸情況，確定每一個(gè)供電臂停電時(shí)限制行車的具體要求，鐵路局以局文件的形式，下發(fā)給各部門執(zhí)行。行車限制卡內(nèi)容包括供電臂名稱、供電范圍、停電時(shí)行車限制要求等。例如：薛店—鄭州南上行供電臂，供電范圍為薛店（含）—鄭州南（不含）上行線，停電時(shí)限制行車要求：薛店站、謝莊站、小李莊站下行線電力機(jī)車不得進(jìn)入上行線；鄭州南站電力機(jī)車不得進(jìn)入鄭州南、小李莊區(qū)間上行線；新鄭站電力機(jī)車不得進(jìn)入薛店—新鄭區(qū)間上行線。

在供電施工維修作業(yè)停電時(shí)，調(diào)度員根據(jù)記憶中的行車作業(yè)限制，指揮施工維修作業(yè)影響范圍內(nèi)的行車。在某些路局，通過調(diào)度員人工在CTC系統(tǒng)上標(biāo)注無電區(qū)，提醒調(diào)度員執(zhí)行行車作業(yè)限制。而在車站，對(duì)于有車站操作控制臺(tái)的，車站值班員采用人工設(shè)置封鎖、人工在控制盤上掛封鎖牌、人工小黑板等方式，提醒車站值班員執(zhí)行行車作業(yè)限制。

1.2 存在問題

從上述對(duì)目前牽引供電施工維修作業(yè)停電時(shí)行車作業(yè)管理方式的分析可以看出，各路局相關(guān)管理規(guī)定比較完善，但由于缺乏設(shè)備保證，基本上靠人工確認(rèn)卡控，而牽引供電施工維修作業(yè)停電時(shí)行車作業(yè)牽扯的人員多，且分布在不同的部門和地點(diǎn)，相關(guān)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度非常大，因此容易疏忽而發(fā)生錯(cuò)誤，造成電力機(jī)車闖入無電區(qū)的事故，影響行車安全和效率。

由于我國鐵路建設(shè)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、技術(shù)發(fā)展的局限性，在鐵路工程建設(shè)實(shí)施和既有電氣化鐵路運(yùn)營(yíng)過程中，供電系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、行車組織等基礎(chǔ)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)組織相對(duì)獨(dú)立，系統(tǒng)之間缺少有機(jī)聯(lián)系，相互交換運(yùn)營(yíng)信息較少，系統(tǒng)之間安全防護(hù)協(xié)同保證措施較弱。為保證鐵路行車安全及效率，需要行車系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)共同研究在牽引供電系統(tǒng)維修停電情況下相關(guān)系統(tǒng)的防護(hù)措施及解決方案，以及在牽引供電維修停電時(shí)，在保證必要的運(yùn)輸能力和行車安全的前提下，盡可能采用設(shè)備進(jìn)行運(yùn)輸安全防護(hù)和保障，以便更好地保證行車安全。

2 系統(tǒng)解決方案

2.1 方案總體描述

通過上述接觸網(wǎng)分區(qū)停電時(shí)現(xiàn)行行車作業(yè)管理方式描述及存在問題分析可以看出，接觸網(wǎng)停電的防護(hù)措施主要是通過供電調(diào)度員與列車調(diào)度員在停、送電前后或故障處理過程中與行車調(diào)度員辦理停送電簽認(rèn)手續(xù)，同時(shí)通知車站防護(hù)人員，由車站防護(hù)人員在車站勾畫出停電區(qū)域，并通知車站值班員禁止向停電區(qū)排列走行電力機(jī)車的進(jìn)路來完成。

目前，列車調(diào)度員使用TDCS或CTC系統(tǒng)指揮列車的運(yùn)行，供電調(diào)度員使用牽引供電遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)管理牽引供電系統(tǒng)。當(dāng)接觸網(wǎng)停電維修時(shí)，通過TDCS/CTC系統(tǒng)對(duì)無電區(qū)和電力機(jī)車進(jìn)行明顯的標(biāo)識(shí)，并進(jìn)行相應(yīng)安全卡控，即可有效地防止接觸網(wǎng)維修停電時(shí)電力機(jī)車闖入無電區(qū)段。

TDCS/CTC系統(tǒng)要進(jìn)行無電區(qū)的標(biāo)識(shí)和安全防護(hù)，必須獲得接觸網(wǎng)維修停電時(shí)間、影響范圍及確切的停送電等信息，TDCS/CTC系統(tǒng)可通過以下3種方式獲得上述信息。

方式1：列車調(diào)度員在TDCS/CTC系統(tǒng)上人工輸入停電區(qū)段和標(biāo)識(shí)電力機(jī)車。

方式2：TDCS/CTC系統(tǒng)在電調(diào)處設(shè)立終端設(shè)備，由供電調(diào)度員和列車調(diào)度員合作完成停送電登記和停電信息輸入。

方式3：通過TDCS/CTC系統(tǒng)與電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合，交換停送電和無電區(qū)的信息。

前兩種方式從實(shí)現(xiàn)上比較簡(jiǎn)單，不用改變現(xiàn)有系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，但因均是通過人工輸入信息，因此會(huì)增加調(diào)度人員的工作量，且較易出現(xiàn)人工輸入錯(cuò)誤。

方式3通過在路局調(diào)度所將TDCS/CTC系統(tǒng)與電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)之間《停、送電登記薄》的電子簽認(rèn)，并且電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)將停電區(qū)內(nèi)的設(shè)備帶電狀態(tài)發(fā)送給TDCS/CTC系統(tǒng)，系統(tǒng)在顯示界面上明確標(biāo)識(shí)設(shè)備的帶電狀態(tài)，以自動(dòng)、直觀地提示調(diào)度員停電影響的區(qū)段，以便準(zhǔn)確安排計(jì)劃和指揮行車。例如CTC系統(tǒng)，在制定列車運(yùn)行調(diào)整計(jì)劃時(shí)，如將電力機(jī)車接入計(jì)劃的停電區(qū)股道或?qū)嶋H的停電股道，或排入停電的區(qū)間，系統(tǒng)可以自動(dòng)報(bào)警，提醒調(diào)度員確認(rèn)或重新調(diào)整計(jì)劃。當(dāng)排列電力機(jī)車進(jìn)路時(shí)，需要增加判斷進(jìn)路上是否有停電區(qū)段的卡控條件。如果進(jìn)路中或進(jìn)路方向有停電區(qū)段，則CTC系統(tǒng)禁止將該進(jìn)路辦理信息下發(fā)給聯(lián)鎖，并向調(diào)度員報(bào)警。

車站為TDCS系統(tǒng)或轉(zhuǎn)為CTC非常站控模式時(shí)，在TDCS/CTC全系統(tǒng)工作正常的情況下，車站系統(tǒng)仍可以通過調(diào)度中心的TDCS/CTC系統(tǒng)獲得停電區(qū)段信息，在車站TDCS/CTC系統(tǒng)的車務(wù)終端上，仍可以顯示停電區(qū)段及電力機(jī)車標(biāo)識(shí)。車站值班員根據(jù)車務(wù)終端上的標(biāo)識(shí)，用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)控顯機(jī)的鈕封按鈕或在6502電氣集中聯(lián)鎖控制臺(tái)的列車按鈕上扣上封鎖鈕帽，將不允許開放的信號(hào)機(jī)按鈕封閉，從而提示車站值班員對(duì)電力機(jī)車不能排列經(jīng)過停電區(qū)段的進(jìn)路。

對(duì)于未設(shè)TDCS/CTC系統(tǒng)的車站，如有接觸網(wǎng)停電施工時(shí)，列車調(diào)度員和供電調(diào)度員通過兩系統(tǒng)結(jié)合辦理停送電和獲得停電區(qū)信息，以在中心標(biāo)識(shí)無電區(qū)和電力機(jī)車，同時(shí)，供電調(diào)度員通知車站防護(hù)人員，防護(hù)人員在車站平面圖上勾畫停電區(qū)段。車站值班員根據(jù)車站平面圖上勾畫的停電區(qū)段，用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)控顯機(jī)的鈕封按鈕或在6502電氣集中聯(lián)鎖控制臺(tái)的列車按鈕上扣上封鎖鈕帽，將不允許開放的信號(hào)機(jī)按鈕封閉，從而提示車站值班員對(duì)于電力機(jī)車不能排列經(jīng)過停電區(qū)段的進(jìn)路。

2.2 信息處理流程

TDCS/CTC在既有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在鐵路局調(diào)度所通過TDCS/CTC系統(tǒng)與牽引供電遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)列車調(diào)度系統(tǒng)與牽引供電遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)之間的信息交互，完成供電調(diào)度員與列車調(diào)度員之間《停、送電登記薄》的電子簽認(rèn)。同時(shí)，牽引供電遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)將“行車限制卡”中“停電作業(yè)行車限制”內(nèi)容以數(shù)據(jù)編碼的方式發(fā)送給TDCS/CTC系統(tǒng)，TDCS/CTC系統(tǒng)根據(jù)收到的數(shù)據(jù)編碼信息，設(shè)置相應(yīng)區(qū)段的帶電狀態(tài)，并進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)警提示和安全卡控。CTC系統(tǒng)安全控制邏輯如圖1所示。

2.3 接口方式及交換信息內(nèi)容

由于TDCS/CTC系統(tǒng)是為列車調(diào)度指揮服務(wù)的信號(hào)系統(tǒng)，其網(wǎng)絡(luò)安全非常重要，必須考慮與牽引供電遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)之間的安全隔離。為此，TDCS/CTC系統(tǒng)采用網(wǎng)閘，實(shí)現(xiàn)與牽引供電遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)之間的安全隔離。

TDCS/CTC系統(tǒng)通過對(duì)外信息接口服務(wù)器與牽引供電遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)采用以太網(wǎng)接口，物理接口為RJ45方式，接口間通過網(wǎng)閘隔離，系統(tǒng)間通過MQ通信平臺(tái)軟件進(jìn)行通信。

TDCS/CTC系統(tǒng)信息接口服務(wù)器及牽引供電遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)信息接口服務(wù)器分別配置MQ通信平臺(tái)軟件，實(shí)現(xiàn)TDCS/CTC系統(tǒng)與牽引供電遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)通信。

交換信息包括如下內(nèi)容。

（1）牽引供電遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)以文本方式向TDCS/CTC傳遞《停、送電作業(yè)登記薄》，行車調(diào)度員確認(rèn)后，將確認(rèn)信息傳回電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。

（2）牽引供電遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)以數(shù)據(jù)編碼方式向TDCS/CTC發(fā)送電氣化區(qū)段供電單元的狀態(tài)，信息內(nèi)容按“行車限制卡”中“停電作業(yè)行車限制”內(nèi)容傳送。

（3）TDCS/CTC根據(jù)接收到的電氣化區(qū)段供電單元的狀態(tài)，設(shè)置相應(yīng)區(qū)段的有電、無電狀態(tài)并進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)警提示。

2.4 TDCS/CTC需要完善的功能

（1）施工調(diào)度信息共享

TDCS/CTC系統(tǒng)通過T/D結(jié)合，強(qiáng)化與施工調(diào)度的信息協(xié)調(diào)與共享，實(shí)現(xiàn)TDCS/CTC系統(tǒng)接觸網(wǎng)停電施工命令的自動(dòng)上圖，并將施工命令的執(zhí)行結(jié)果實(shí)時(shí)返回施工調(diào)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)接觸網(wǎng)停電施工過程的監(jiān)控和封鎖區(qū)間的有效防護(hù)。

（2）接觸網(wǎng)停電維修命令管理

TDCS/CTC系統(tǒng)通過與牽引供電遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)之間的信息交互，以調(diào)度命令的形式實(shí)現(xiàn)《停、送電登記薄》簽字確認(rèn)，提供《停、送電登記薄》的接收、存儲(chǔ)、查詢及打印等功能。

（3）電氣化區(qū)段無電的顯示及設(shè)置

為了讓調(diào)度員對(duì)供電臂供電單元進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，防止電力機(jī)車接入無電區(qū)，TDCS/CTC系統(tǒng)可提供接觸網(wǎng)供電狀態(tài)監(jiān)視功能。

系統(tǒng)根據(jù)接收的電氣化區(qū)段供電單元狀態(tài)，對(duì)電氣化區(qū)段的無電區(qū)進(jìn)行顯示，也可由列車調(diào)度員人工設(shè)置無電區(qū)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣化區(qū)段無電區(qū)的顯示及設(shè)置。

電氣化區(qū)段無電區(qū)的顯示應(yīng)符合鐵道部規(guī)定的站場(chǎng)圖形顯示規(guī)范，詳見《調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）數(shù)據(jù)通信規(guī)程》[696號(hào)文]。顯示圖例如圖2所示。

（4）電力機(jī)車的設(shè)置及顯示

電力機(jī)車的識(shí)別可通過無線車次信息、階段計(jì)劃和人工操作等方式識(shí)別電力機(jī)車牽引的列車，并通過列車車次顯示及運(yùn)行線標(biāo)明是否為電力機(jī)車牽引的列車。

電力機(jī)車的車次號(hào)顯示需符合鐵道部規(guī)定的站場(chǎng)圖形顯示規(guī)范。詳見《調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）數(shù)據(jù)通信規(guī)程》[696號(hào)文]。車次顯示圖例如圖3所示。

電力機(jī)車牽引的列車，其運(yùn)行線有明確的顯示，且顯示規(guī)范符合《調(diào)規(guī)》要求。

（5）安全防護(hù)

CTC系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控進(jìn)路情況，當(dāng)辦理接車進(jìn)路中的設(shè)備存在無電狀態(tài)并且即將進(jìn)入此進(jìn)路的列車為電力牽引則不予自動(dòng)辦理進(jìn)路，但支持人工辦理進(jìn)路，人工辦理進(jìn)路時(shí)預(yù)警；當(dāng)辦理發(fā)車進(jìn)路則需檢查發(fā)車進(jìn)路中的設(shè)備和區(qū)間設(shè)備的無電狀態(tài)及列車是否為電力牽引，若設(shè)備中存在無電狀態(tài)并為電力牽引則不予自動(dòng)辦理進(jìn)路，但支持人工辦理進(jìn)路，人工辦理進(jìn)路時(shí)預(yù)警。

3 結(jié)束語

由TDCS/CTC系統(tǒng)與電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合獲得接觸網(wǎng)維修停電區(qū)段信息，進(jìn)行供電調(diào)度員與列車調(diào)度員之間《停、送電登記薄》的電子簽認(rèn)，在TDCS/CTC系統(tǒng)對(duì)無電區(qū)段和電力機(jī)車進(jìn)行明顯的標(biāo)識(shí)，并對(duì)列車進(jìn)路進(jìn)行安全卡控，可以較方便地防護(hù)電化區(qū)段接發(fā)列車作業(yè)安全，防止向無電區(qū)排列電力機(jī)車進(jìn)路，造成電力機(jī)車闖入無電區(qū)的情況，保證運(yùn)輸安全，提高運(yùn)輸效率。