STP系統數據管理與試驗驗證

喬露，李恩源

（1.西南交通大學，四川 成都 610000；2.河南輝煌科技股份有限公司，河南 鄭州 450000）

0 引言

無線調車機車信號和監控系統（STP）通過地面和車載設備，將獲取的集中聯鎖車站調車作業相關信號及道岔、軌道電路區段信息進行處理，采用車地無線通信方式，通過列車運行監控裝置（LKJ）實現對調車機車信號顯示和車列速度的監控[1-3]，有效避免了冒進信號、超速、沖撞土擋等各類安全事故，使調車事故率大幅度下降。近年來，隨著STP系統的大力推廣和運用，尤其是2014年中國鐵路總公司下發《中國鐵路總公司關于對無線調車機車信號和監控系統設備的專項整治的通知》以來，鐵路局集團公司在資金和管理上加大了對STP系統的建設投入，很多具備專用調車機車的車站都完成了STP系統的建設和運用。STP系統涉及機務、車務、電務、通信等多個部門和專業，主要運用部門為車務和機務部門，維護部門為電務和通信部門等。STP系統具備對調車機車的安全控制功能，而數據是控制計算的基礎，因此，數據管理在系統的建設和運用維護中作用重大。同時，涉及鐵路信號專業的系統在上站運用前均要進行一系列嚴格的測試和驗證工作，確保功能正常后方可投入運用。

1 數據管理

STP系統的數據主要包括：站場各類控件的距離信息（道岔區段、無岔區段、股道等）、站場信號設備的連接關系和表示信息、站場規定的各類限速信息、站場無源應答定位器的位置信息、限速、連接軟管數量等。STP系統整體上分為車載和地面2部分，車載設備和地面設備有機結合閉環通信，地面部分是整個安全控制的基礎。對于安全防護功能的計算，車載和地面有著不同的分工，例如，站場內存留車的跟蹤計算由地面設備完成，土擋、特殊控制點距離的跟蹤則由車載設備完成。因此，車載和地面部分都涉及到數據的制作和管理。STP系統的數據具有分布廣、種類多、格式不統一等特點。

1.1 數據分類

依據數據使用和管理部門的不同，STP系統數據可分為電務類數據、車務類數據、與STP相關的LKJ調車監控基本控制參數3種類型。電務類站場數據主要包括站場信號平面布置圖、信號機數據、道岔數據、區段數據、點式應答定位器數據等與信號密切相關的數據；車務類數據主要包括股道數據、停車點數據、調車作業中一些線路的特殊限速要求、調車作業中連接軟管的要求等與行車安全和效率相關的數據；與STP系統相關的LKJ調車監控基本控制參數主要包括安全距離、限速、解鎖條件、報警功能等。STP系統數據既涉及站場的基礎數據，又涉及安全控制參數，數據的準確性和合理性直接關系著系統的運用質量和作業效率[4]。其中，電務類數據和車務類數據最終制作輸出的數據包括地面數據文件、車載數據文件、LKJ人機界面單元數據文件；LKJ調車監控基本控制參數最終輸出的是LKJ控制文件（U3U4）。

1.2 數據采集

數據采集是指如何對數據進行獲取，并通過相關處理后生成能為系統直接使用數據的過程。STP系統數據采集主要包括從車務、電務獲取的相關數據，以及相關單位從車站現場實地測量獲取的距離數據和點式應答定位器位置數據。其中，站場距離數據是跟蹤計算控車的重要依據，數據的采集精度要求非常高，數據采集時一般采用專用測距小車逐區段進行測量和記錄，然后由不同的人員進行實測復核，對不一致的數據再進行現場確認復核，從而有效地保障了數據的準確性；點式應答定位器數據是根據現場實際情況確定位置后，寫入點式應答定位器，具有對機車位置校正和控制模式切換的功能?！稛o線調車機車信號和監控系統（STP）運用維護管理辦法》（鐵總運〔2015〕148號）對STP系統數據提報有相應的規定，通常情況下電務類數據一般應由設計部門或供應商提報，相關設備供應商核查，電務段審核；車務類數據由供應商根據車務站段提供的《站細》編制，車務段審核；與STP系統相關的LKJ調車監控基本控制參數則由鐵路局集團公司電務、運輸、機務部門共同確定；所有數據最終由電務段匯總審核后提交給供應商。STP系統數據制作審批流程見圖1。

圖1 STP系統數據制作審批流程

2 試驗驗證

試驗驗證是在做好數據和程序后，系統投入運行前的確認檢查工作。對于STP系統而言，試驗驗證如何開展、分為幾個階段，以及每個階段達到什么條件方能進入下一階段等，一般在鐵路局集團公司的維護管理辦法中有相關規定?？傮w上說 ，STP系統試驗驗證可分為仿真試驗和聯調聯試2個階段。其中，仿真試驗一般在實驗室環境下進行，聯調聯試是在現場實地進行的現場試驗。一般情況下，對新建、大修、更新改造的STP系統正式投入運行前，都要進行仿真試驗和聯調聯試。

2.1 仿真試驗

仿真試驗是在實驗室或特定場所搭建的模擬現場環境中對STP系統的數據和功能進行測試，最終實現驗證數據的正確性和功能的正常性。其中，數據方面要驗證距離數據的一致性、站場表示的正確性等；功能方面要對各類防護類型和防護模式進行驗證，例如土擋防護的限速是否符合相關規定的要求，刷點式應答器進行控制模式的切換等是否符合要求。通常情況下，仿真測試要全面徹底，所有能驗證的數據和功能項點均要在模擬環境中檢驗。原則上，能在實驗室測試的就一定不要放到現場測試，仿真試驗是進行聯調聯試的前提。完整的仿真試驗測試平臺包括計算機聯鎖仿真終端、地面主機、車務終端、車載主機、車載打印機、應答定位接收模塊及配套LKJ等實物設備（見圖2）。其中，計算機聯鎖仿真終端的軟件一般采用聯鎖廠家提供的模擬軟件，該軟件一般能直接加載計算機聯鎖廠家發布的上站數據，可有效保證數據版本的一致性；應答定位接收模塊可根據實際條件采用實物設備或采用點式應答器模擬軟件。在實驗室仿真試驗時，車地通信應采用與現場一致的電臺進行驗證，因試驗環境距離較近，可適當降低電臺的功率。

圖2 仿真測試環境

2.2 聯調聯試

聯調聯試是針對鐵路信號設備或其他相關行車設備的現場測試過程。一般來說，在線路開通運營前對沿線軌道、接觸網、通信、信號等各項設備逐步進行測試，并依據測試結果對發現的缺陷進行調整，直至各系統以及整體系統滿足高速運行及動態驗收要求。STP系統聯調聯試在仿真測試達到預期目標后，使用仿真試驗驗證合格的軟件和數據進行現場上車試驗。STP系統聯調聯試一般根據站場實際情況制定相應的試驗方案，試驗方案包括試驗項目、試驗準備及安排、試驗大綱、安全防護措施等。其中，試驗項目是要重點進行現場試驗的功能項。試驗準備及安排原則上應包括專用調車機車的調配、試驗影響范圍、試驗測試工具、人員配備及分工等。專用調車機車應選用性能良好、輪徑參數設置準確的機車。試驗影響范圍包括：需要哪種調車機車、排列哪些調車進路、需要進行哪些甩掛車作業、需要占用哪些作業股道等。安全防護措施包括：做好信號防護（例如冒進信號試驗時，道岔轉換至安全位置再關閉信號）、人身安全防護措施等。測試大綱（或稱為測試用例）是現場聯調聯試的重要測試依據，一般包括測試項目、測試方法及要求、測試步驟、測試標準、測試結果等。試驗大綱一般由相關電務、車務、機務站段和供應商共同制定并納入試驗方案。試驗方案報鐵路局集團公司審批后，運輸部門組織車務站段安排作業計劃。聯調試驗項目主要包括：

（1）在現場實際環境下，主要完成對車載和地面系統的站場表示（信號、道岔、進路狀態）的一致性復核、調車作業計劃的一致性核對。例如，排列進路后，對比地面的車務終端與LKJ顯示的信號機色燈狀態、道岔定反位表示、鎖閉狀態等。

（2）結合現場實際調車作業情況，對各類數據、參數設置的準確性進行驗證，如距離、出清延時參數等。

（3）結合特定的站場，對無線通信覆蓋、應答定位器報文以及TMIS接口信息等內容進行驗證。

（4）結合現場實際情況，對各種作業模式、安全防護類型以及各類控制功能進行全面驗證。例如，一度停車點、區段限速、道岔限速等是否啟用防護、限速是合符合設定要求。

（5）根據車站情況，若存在多臺機車時，可選擇性能良好的機車進行試驗，其他機車在試運過程中添乘驗證。

（6）結合現場實際作業情況，對LKJ運行記錄數據和STP系統車載運行記錄數據進行處理和分析，驗證記錄數據的正確性。

聯調聯試過程一般由車務、機務、電務部門安排專職或負責人全過程參與，在調車監控控制區域依據試驗大綱進行逐條測試并進行記錄。聯調聯試結束后，需要根據測試情況和記錄形成測試報告，測試報告結果直接影響是否能進入下一階段的試運用工作。

3 數據變更管理

在STP系統運用維護過程中，數據發生變化是經常發生的事情。通常情況下，站場改造、聯鎖系統升級或更換、STP系統控制范圍變化等都會引起系統數據的變化。一旦出現站場規模變化等情況均需要進行數據變更評估，確定站場變化是否會影響到系統數據的變更，確定變更后依據變更內容對STP系統相關數據進行相應的修改和測試。變更測試一般要制定變更測試方案，包括項目背景、變更范圍、影響分析、測試范圍、測試環境、測試用例等。但實際作業過程中，聯鎖系統的升級不一定會引起STP系統數據的變更，需要結合實際情況分析是否會引起相應的變更。數據變更管理流程見圖3。

圖3 數據變更管理流程

4 相關建議

4.1 數據管理

由于數據對于STP系統的正常運行具有非常重要的作用，因此，數據管理應從供應商和運維部門2方面共同加強管理。供應商對數據的管理要做到數據可追溯管理，并建立嚴格的版本控制機制，使所有車載數據和地面數據均詳細記錄數據版本、變更時間、變更內容、變更原因、影響范圍、發布時間、負責人等信息。運維部門也要建立詳細數據的臺賬，記錄數據版本號、更換日期、更換版本號、數據修改內容、發布日期、發布人員等信息。數據從供應商發布到現場使用都需要做好相應的跟蹤管理，現場使用的數據必須是經過仿真試驗沒問題的。為了保證數據更換的正常性，車載數據和地面數據的換裝工具盡量做到專用，每次進行數據更新換裝時，要把換裝工具原有數據清除，重新寫入新數據，并對換裝工具做好相應的版本標識，嚴防數據版本的混亂[5]。

4.2 試驗管理

仿真試驗和聯調聯試需要運用部門參與驗證，仿真測試一般有電務段的車載和地面信號專職人員參與，聯調聯試一般需要機務、車務、電務等更多的部門參與。為保證試驗的效率，在試驗前供應商應做好充分準備工作，仿真試驗要根據不同鐵路局集團公司下發的維護管理辦法制定相應的測試大綱、測試表格、測試用例等，供應商應在仿真試驗前結合測試大綱逐條驗證，確定無問題后再進行正式仿真試驗。對于聯調聯試來說，在制定測試大綱時，應充分考慮現場實際情況，最好在試驗前去現場調研作業情況，清楚站場整體作業繁忙程度、站場軌道電路狀況、股道暫存車情況等，以便編制更合理的測試用例。在設計測試進路時，盡可能地將各類待驗證的功能項進行合理分布，每走1條進路盡可能多地驗證功能，并需要考慮備用方案。在聯調聯試時，如果站場情況發生變化，應結合現場情況進行方案變更。此外，在制定測試大綱時，應把各部門的組織協調和安全防護進行充分考慮，指定統一指揮人負責組織協調，參與試驗人員的通信工具應配置到位，車載和地面溝通應保持暢通，并提前規劃好所有參與部門的工作安排。聯調聯試開始前，參與人員必須清楚自己的職責。聯調聯試涉及現場用車，安全防護必須安排到位，應安排專職的防護員和安全員[6]。

4.3 設計改造

STP系統是調車作業安全防護的重要設備之一，其建設和改造最好能納入站場建設和改造，與站場設計同步完成。根據鐵路項目實施流程，應從設計源頭入手，進行相應的規劃和考慮，后繼各項工作才能順利開展。對于新建站應考慮地面信號機械室或微機室預留地面控制機柜的位置，電源屏做相應的預留容量及地面天線安裝位置等。對于已安裝STP系統的車站改造時，應評估改造范圍是否對STP系統構成影響，以便做好同步改造設計。

5 結束語

隨著STP系統的日益普及，數據管理和試驗驗證是STP系統建設和運維過程中的重要一環，不僅決定著系統能否正常發揮應有的安全防護功能，而且關系到電務部門對STP系統的日常維護工作。通過對系統數據管理和試驗驗證進行分析探討，為STP系統合理、規范、高效的建設改造及運用維護提供參考。