牽引供電遠動系統安全閉鎖功能研究

劇斌 呼和浩特鐵路局調度所

技術交流

牽引供電遠動系統安全閉鎖功能研究

劇斌 呼和浩特鐵路局調度所

供電調度遠動裝置增加安全互鎖功能，可以同時對多條線路、多條供電臂進行閉鎖檢測，能夠確保供電調度在執行停送電作業過程中做到準確記錄停送電作業，按序完成計劃，防止誤停、誤送電現象的發生。該軟件開發完成后可記錄單一供電臂對應的作業組數，按照作業的先后完成順序，實現作業之間的相互閉鎖關系，待全部作業完成后，經調度員消令確認之后，方可解鎖送電，可最大限度的減少誤送電可能性，以此來保障現場作業人員的人身安全及設備安全。

遠動裝置 閉鎖檢測 閉鎖關系 誤送電

1 研制的目的與現狀

由于鐵路實行天窗作業的特殊性，加之鐵路牽引供電系統的停電作業對鐵路運輸的影響面大，供電調度員除與現場人員的聯系外，還要與列車調度員對接，一個時間段內又穿插有多項作業，特別是在多種作業方式交叉、嵌套時，會造成供電調度人員誤送電，誤送電一方面會對現場作業人員的人身安全構成極大的威脅，另一方面極易造成對供電、電務等行車設備的損害，進而影響鐵路的正常行車秩序，因此供電作業安全是目前鐵路部門面對的一大課題，在遠動操作系統增加功能以避免和防止誤操作成為供電調度的研究方向。

牽引供電操作，我局多年以來一直采用人工檢索執行計劃方式。這種方式存在如下諸多問題：

1）采取人工檢索計劃，容易造成計劃遺漏。

2）采用人工直接進行停送電作業，容易發生誤操作。

鑒于上述原因，急需研制一種方案、確保遠動系統能夠嚴格按照計劃有序進行停送電作業。

研究主要內容：

1）安全閉鎖方案整體結構設計和算法研究

2）閉鎖算法的選擇和研究

3）作業嵌套和作業疊加技術的研究

4）計劃的管理和操作的研究

5）供電臂管理的研究

6）供電臂和操作對象關聯的研究

2 牽引供電操作閉鎖功能的組成及各部分功能

硬件布局如圖1所示：

牽引供電操作閉鎖功能主要由計劃管理、供電臂管理、操作和閉鎖檢查四部分組成。如下圖2所示。

圖2 牽引供電遠動系統安全閉鎖功能結構圖

2.1 計劃管理

計劃管理，是牽引供電安全閉鎖操作的核心，包括：計劃的制定，計劃的編號、標題、涉及的線路和供電臂，計劃是否完成等內容。

2.2 供電臂管理

包括供電臂的定義，供電臂的維護及和線路關系的維護，供電臂的增加，刪除，修改和查詢等功能。

2.3 供電臂和操作對象關聯關系管理

正常的遠動監控系統中，都是以面向對象的設計思想而設計的，作業中，對開關或者刀閘的操作都是以開關和刀閘作為操作對象。但是在制定作業計劃時，是以線路為基礎進行制定計劃的，包括多個操作對象，由于這種不同業務領域之間的關系的差異，因此必須定義供電臂和操作對象之間的關系，并且能夠對這種關系進行相應的維護操作。

2.4 閉鎖關系檢查

對開關或者刀閘進行操作時，必須進行計劃的閉鎖檢查，對在計劃中的開關和刀閘進行閉鎖控制。簡單的閉鎖檢查只要檢查該操作對象是否在計劃中被允許即可，對于計劃嵌套的計劃，除了檢查當前計劃以外，還要檢查上一級計劃是否完成，對于處于交叉區域或者疊加區域的操作對象，還要檢查其他的計劃是否允許操作。

3 牽引供電操作閉鎖功能的設計

牽引供電安全閉鎖功能的主要目的就是為了確保安全性，算法關鍵在于保證閉鎖的準確性、安全性，閉鎖算法的選擇對于整個系統至關重要。因此，設計時我們著重對安全閉鎖關系的安全性和準確性進行考慮。

3.1 方案選擇

安全閉鎖方案的選擇是設計的重點和難點，我們設計是能夠準確的定位每個操作對象和相應的供電臂是否在計劃中，如果符合計劃，則允許執行，否則禁止對相應的對象進行操作。

設計時需要綜合考慮計劃的嵌套，確保和操作對象相關的所有計劃都允許操作，才能夠進行操作。

因此，本課題中采用了基于規則閉鎖系統的安全閉鎖算法。包括了對于規則的驗證，規則的管理、規則的觸發和執行。在應用中，可以跟實際的系統結合，有效的根據事件觸發執行規則中的動作，對系統進行閉鎖檢查。

本課題提出的規則閉鎖系統主要由以下幾部分組成，規則輸入、規則驗證、規則管理和規則執行部分。規則系統在系統的上層，規則輸入作為用戶接口，與用戶交互，規則驗證和規則管理是規則內部的處理邏輯，對規則進行合法性驗證和功能處理。規則的執行與底層系統緊密相關，需要底層的支持。整個規則系統的體系結構如圖3所示：

圖3 安全閉鎖規則系統的體系結構

3.2 計劃管理的設計組成

3．2．1 數據庫模塊

在計劃的管理模塊中，內容主要包括計劃號、線路、供電臂和相應的操作對象。

3．2．2 數據庫管理和維護模塊

包括計劃的存檔、修改、刪除、查詢、打印等功能。

3.3 供電臂管理的設計組成

3．3．1 數據庫模塊

供電臂管理模塊內容主要包括供電臂名稱、代碼、和線路等信息。

3．3．2 數據庫管理和維護模塊

供電臂數據庫維護和管理模塊包括，供電臂的輸入、存檔、修改、刪除、查詢、打印等功能。

3.4 安全閉鎖檢查功能的設計過程

1)開始操作，遙控操作程序把要操作的對象和相應的操作發送到計劃管理服務器。

2)計劃管理服務器，接收到相應的需要操作的對象和相應的操作送到閉鎖規則檢查庫中進行規則檢查，經過各種規則的推理之后，規則系統給出推理結果。

3)計劃把閉鎖規則檢查系統的推理結果發回到調度員工作站。

4)操作員的工作站根據規則閉鎖系統的返回結果判定本次結果是否能滿足操作要求來決定是否能夠操作。

4 安全閉鎖功能的實施步驟

4.1 基礎數據的錄入

實施前，首先錄入和系統相關的基礎數據，包括線路的定義，線路代碼、線路名稱，供電臂編號、名稱，線路和供電臂之間的關系，供電臂和操作對象之間的關系。

4.2 計劃的導入

首先要根據實際情況導入制作計劃，包括計劃的名稱，計劃涉及的線路和供電臂和相關班組。

4.3 計劃的執行過程

1）開始操作，遙控操作程序在后臺把要操作的對象和相應的操作發送到計劃管理服務器。

2）計劃管理服務器，接收到相應的需要操作的對象和相應的操作送到閉鎖規則檢查庫中進行規則檢查，經過各種規則的推理之后，規則系統給出推理結果。

3）計劃把閉鎖規則檢查系統的推理結果發回到工程師站。

4）閉鎖檢查結果滿足執行條件，停電時系統會提示“本次操作在正常的計劃中，可以操作！”，如果不滿足執行條件，系統會提示警告信息“警告，本次操作不在計劃之內，是否強制執行，并且這種執行具有危險性！”，來提示操作員本次操作的風險性，由操作員來決定是否執行本次操作。執行停電操作后系統會啟動閉鎖條件，當作業結束，所有閉鎖條件均解除，滿足送電條件時，方可執行送電操作。當調度員由于確認不到位，執行送電操作時系統會返校失敗拒絕操作，并會發出提示告警告信息“警告，本次操作危險！”。

5 模擬實驗

5.1 搭建模擬平臺

以含A供電臂和B供電臂有施工計劃為基準，進行相應的施工計劃閉鎖實驗，對功能進行驗證。

5.2 簡單施工計劃安全閉鎖

首先進行簡單的單個施工計劃閉鎖。

1）不制定施工計劃，選擇一個開關進行停電遙控，當執行遙控操作時，系統提示“警告，本次操作不在施工計劃之內，是否強制執行，并且這種執行具有危險性！”，點擊取消，遙控操作退出，點擊執行，遙控強制執行，遙控操作成功。

2）制定一個施工計劃，并且該計劃中包括該操作對象涉及到相應的供電臂。當執行遙控操作時，系統提示“提示，本次操作在施工計劃之內，是否執行？”，點擊取消，遙控操作退出，點擊執行，執行正常遙控操作，停電遙控操作成功后加入閉鎖條件，執行送電操作時，該供電臂上施工計劃結束解除閉鎖，點擊送電，遙控操作成功。該供電臂上施工計劃未結束，點擊送電，遙控操作失敗。

5.3 復雜施工計劃安全閉鎖對應幾個施工計劃該供電臂上就添加幾個閉鎖條件

1）首先制定一個施工計劃A，然后制定一個該施工計劃的子計劃A1，啟動A計劃和A1計劃都包含相應操作對象的供電臂。

2）首先進行開關操作，執行時顯示，當前操作在計劃中，能夠正常操作。

3）A計劃和A1計劃停電遙控操作成功后加入閉鎖條件，即對應幾個施工計劃該供電臂上就添加幾個閉鎖條件，執行送電操作時，該供電臂上施工計劃全部結束解除閉鎖，點擊送電，遙控操作成功。該供電臂上施工計劃未全部結束，點擊送電，遙控操作失敗。

6 施工計劃安全閉鎖功能的優點

①閉鎖功能準確，完全采用計算機進行閉鎖關系檢查

②檢測閉鎖時間短，工作效率大幅度提高

③可以同時對多條線路、多條供電臂進行閉鎖檢測

④操作過程簡單、方便，減輕了工作人員的工作負擔

⑤檢測過程操作端完成，避免了人工檢查的弊端，安全性高

7 結束語

計劃閉鎖功能是我們經過學習調研，吸取路內其它單位失敗經驗并結合實際應用需求提出的。該研究設計的計劃閉鎖功能，緊密結合實際，具有極高的推廣應用價值。

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