防止電力機(jī)車進(jìn)入無電區(qū)網(wǎng)安全預(yù)警控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊小燕 盛利 王立松

[摘? ? ? ? ? ?要]? 針對普速鐵路每年會發(fā)生電力機(jī)車進(jìn)入無電區(qū)（網(wǎng)）的事故這一現(xiàn)象，通過企業(yè)現(xiàn)場調(diào)研，分析現(xiàn)場相關(guān)需求，運(yùn)用當(dāng)下無線數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)理論，提出基于可移動式“人—設(shè)”（人員和設(shè)備之間的聯(lián)鎖）理念。在考慮不違背現(xiàn)場停電施工行車辦法的前提下，同時又避開對現(xiàn)有列控、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的干擾和申請其接口權(quán)限的繁雜手續(xù)，設(shè)計(jì)出聯(lián)控行車室人員、機(jī)車司機(jī)、供電人員三個終端的防止電力機(jī)車進(jìn)入無電區(qū)（網(wǎng)）的安全預(yù)警控制系統(tǒng)。系統(tǒng)主要包含停電區(qū)（網(wǎng)）數(shù)據(jù)核對、機(jī)車屬性核對、險(xiǎn)性進(jìn)路預(yù)警三大核心功能模塊，并且考慮到在盡量不增加行車人員工作量的前提下，引入語音識別輸入數(shù)據(jù)功能以及存儲、作業(yè)流程提示等其他必要功能。該設(shè)計(jì)從實(shí)際出發(fā)，具有嚴(yán)密的邏輯性但不失簡潔性，能有效防止電力機(jī)車進(jìn)入無電區(qū)（網(wǎng)），希望能給鐵路現(xiàn)場相關(guān)領(lǐng)域提供一定的參考價值。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 預(yù)警控制系統(tǒng);人—設(shè)聯(lián)鎖;數(shù)據(jù)核對

[中圖分類號]? U264? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2019）33-0102-02

隨著電氣化區(qū)段覆蓋面的擴(kuò)大，電力機(jī)車運(yùn)行數(shù)量越發(fā)增多，施工維修作業(yè)繁重，普速鐵路對防止電力機(jī)車進(jìn)入停電區(qū)或無網(wǎng)區(qū)安全工作提出更高要求，每年或多或少會發(fā)生一些這方面的事故，尤其當(dāng)電力機(jī)車闖入無電的施工接觸網(wǎng)區(qū)，會將機(jī)車的再生電壓帶入無電區(qū)（網(wǎng)），危機(jī)施工人員的生命安全。目前集團(tuán)公司存在電氣化區(qū)段與非電氣化區(qū)段、站內(nèi)單個或多個接觸網(wǎng)供電單元施工維修停電與未停電區(qū)、有接觸網(wǎng)線路與無接觸網(wǎng)線路共存情況，無法通過智能系統(tǒng)進(jìn)行自動預(yù)警防護(hù)[1]。

目前，在CTC系統(tǒng)的車站調(diào)車模式下以及既有TDCS設(shè)備中已經(jīng)可以設(shè)置無電（網(wǎng)）區(qū)和機(jī)車屬性，但還無法實(shí)現(xiàn)調(diào)度指揮系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備相結(jié)合，達(dá)到聯(lián)鎖控制的目的，對防止電力機(jī)車進(jìn)入無電區(qū)（網(wǎng)）的方法都停留在人工卡控上[2]。

一、系統(tǒng)需求分析

（一）預(yù)警需求情況調(diào)研

通過鐵路企業(yè)現(xiàn)場調(diào)研，走訪車務(wù)部門了解到，在辦理電力機(jī)車牽引的列車接發(fā)或站內(nèi)調(diào)車作業(yè)（指機(jī)車換掛車站的電力機(jī)車轉(zhuǎn)線）時，作業(yè)人員發(fā)生錯開方向、線別及向停電區(qū)錯放電力機(jī)車未能發(fā)現(xiàn)，目前設(shè)備不能夠起到提前預(yù)警防護(hù)。在這方面還僅僅靠人為來防止，效率低下，安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)大，已不能適應(yīng)集團(tuán)公司“智慧車務(wù)”的發(fā)展要求。存在電力機(jī)車進(jìn)入無電區(qū)的設(shè)備條件情況如下：

1.車站站內(nèi)劃分多個供電單元，涉及有電單元和停電單元的控制。

2.車站與車站間有多線行車的車站，存在一個線別是電氣化而另一線別是非電氣化情況。

3.多方向車站行車還存在開往方向的一個區(qū)間是電氣化而另一列車開往方向是非電氣化區(qū)間等情況。

另外，在具備以上設(shè)備條件的基礎(chǔ)上，行車人員可能出現(xiàn)的操作失誤主要如下：

1.車務(wù)部門人員作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)不到位，停電命令傳達(dá)不及時，或卡控制度落實(shí)不嚴(yán)，相關(guān)道岔未單操鎖閉或信號機(jī)扭封等。另外，車站值班員在部分停電區(qū)（網(wǎng)）與電力機(jī)車車機(jī)聯(lián)控不及時，或未及時確認(rèn)隔離開關(guān)狀態(tài)等。

2.接觸網(wǎng)技術(shù)資料錯誤，當(dāng)站內(nèi)有多個供電單元時，資料顯示的岔區(qū)分段絕緣器位置標(biāo)注錯誤，或接觸網(wǎng)終點(diǎn)標(biāo)位置錯誤、道岔區(qū)段掛網(wǎng)等信息錯誤，以致車站值班員誤將停電區(qū)域認(rèn)為有電，使行車人員將電力機(jī)車放入無電區(qū)。

3.列車運(yùn)行計(jì)劃中列車屬性錯誤，致使電力機(jī)車開入無電區(qū)（網(wǎng)）。

4.現(xiàn)場職工實(shí)地操作錯誤或把關(guān)不嚴(yán)等。

（二）預(yù)警需求分析

針對以上預(yù)警需求情況分析看到，現(xiàn)場急需從設(shè)備和人員兩方面著手，找到人員和設(shè)備之間的聯(lián)鎖（后稱“人—設(shè)聯(lián)鎖”）關(guān)系，即在停電區(qū)（網(wǎng)）設(shè)備不具備放行電力機(jī)車的條件時，現(xiàn)場職工不進(jìn)行確認(rèn)，就無法進(jìn)入下一步將電力機(jī)車的進(jìn)路排入無電區(qū)（網(wǎng)）的操作。

另外，由于既有CTC、TDCS及計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)較為龐大復(fù)雜，并且鐵路內(nèi)部權(quán)限問題及鐵路各部門之間的數(shù)據(jù)交互繁瑣，要求設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有與現(xiàn)有系統(tǒng)兼容的接口比較困難。因此，設(shè)計(jì)可臨時安裝于控制電網(wǎng)隔離開關(guān)的預(yù)警設(shè)備，同時，由于接觸網(wǎng)停電維修通常不僅僅是固定的停電單元，還包括臨時停電施工的網(wǎng)區(qū)，此時隔離開關(guān)數(shù)目較多，考慮到鐵路對大量預(yù)警設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)成本可能較高，設(shè)計(jì)可移動式預(yù)警系統(tǒng)，即隨時可以拆卸和安裝的預(yù)警設(shè)備，輔助現(xiàn)有規(guī)定操作標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來避免電力機(jī)車進(jìn)入無電區(qū)（網(wǎng)）。

（三）總體網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架設(shè)計(jì)

根據(jù)預(yù)警需求分析及停電區(qū)行車作業(yè)流程，建立車站值班員、供電部門隔離開關(guān)控制情況、電力機(jī)車司機(jī)等相關(guān)人員的作業(yè)規(guī)定，建立它們之間相互的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，如圖1所示。

圖1中，根據(jù)施工維修等有計(jì)劃停電前，車站值班干部到崗把關(guān)，由供電段人員操作隔離開關(guān)，一人操作一人防護(hù)，在隔離開關(guān)處設(shè)置供電單元發(fā)射器，將供電區(qū)名稱、岔區(qū)分段絕緣器位置，或接觸網(wǎng)終點(diǎn)標(biāo)位置錯誤、道岔區(qū)段掛網(wǎng)等信息發(fā)到遠(yuǎn)程供電單元發(fā)射基站，基站服務(wù)器再將數(shù)據(jù)存儲并處理，同時計(jì)算出機(jī)車與停電區(qū)的相對位移，最后向接近停電單元的機(jī)車發(fā)出警報(bào)，同時行車室人員也會收到警報(bào)。司機(jī)立即與行車室車站值班員聯(lián)控，確認(rèn)機(jī)車屬性、道岔、進(jìn)路正確后由車站值班員遠(yuǎn)程關(guān)閉該電力機(jī)車的警報(bào)，最終避免電力機(jī)車進(jìn)入無電區(qū)（網(wǎng)）。