黃驊港站接觸網數據可視化維護平臺設計

田 宇，姚宇峰，李瑞辰，段蘊桔

(中國鐵道科學研究院集團有限公司 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區，是朔黃鐵路(神池南—黃驊港)的終端站，西煤東運的入海口，是山西、陜西煤炭下海外運的主要港口之一，在國家能源投資集團有限責任公司(以下簡稱“國家能源集團”)煤炭集疏運體系中有著舉足輕重的地位和意義。黃驊港站區已建設有計算機聯鎖系統、智能調度與控制系統(SISC)、國家能源集團鐵路調度系統和多種通信系統，具備進一步加強車站信息化聯動和智能化調度與控制的條件。

1 現狀分析

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施工方案[1]和車站天窗設置方案[2]。針對接觸網天窗數據運維和利用接觸網天窗數據進行施工安全防護的研究相對不足[3]。隨著智能調度與控制系統在黃驊港站的落地部署[4]，為了滿足實際需求，通過對國鐵集團編組站綜合自動化系統相關研究的借鑒和黃驊港站作業現狀的分析[5]，研究一套適用于黃驊港車站的接觸網數據可視化維護平臺十分必要。

站內接觸網數據是車站的基礎信息數據[6]。目前，黃驊港站在接觸網施工管理及接觸網數據的制作和維護方面存在信息化不足、自動化水平較低、智能化應用缺失等問題，其存在的具體問題如下。

（1）接觸網“天窗”由人防手段進行防護，安全防護等級較低[7]。目前黃驊港站接觸網數據由車站安監技術室掌握。值班員在接觸網“天窗”中只能通過停電設備區域列表對“天窗”區域進行掌握，無法在作業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標簽的方式進行作業提醒[8]。施工防護人員無法在作業終端的站場圖上直接查看施工作業范圍，防護盯控不便。對電力機車進入停電區域和作業進路排入施工區域等危險操作只能通過人防手段進行防護。從作業安全角度出發，該作業方式對站內作業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“天窗”范圍劃分無信息化手段，影響作業效率。站內的施工、檢修等工作需要對應范圍內的接觸網區停電。針對不同的施工和檢修范圍，需要對應多種區域停電方案。目前黃驊港站接觸網數據對接觸網“天窗”的范圍劃分沒有信息化手段，且劃分不夠精細。現場停電施工范圍大小不一，停電施工影響范圍大，影響區域外車站正常作業，降低車站作業效率，故亟需便捷的信息化手段對停電區域方案進行精細化劃分，并能夠隨著站內接觸網施工區域的調整和接觸網改造隨時調整區域劃分方案[9]。

（3）黃驊港站多由本務機擔當調車機作業，對接觸網“天窗”精細化要求高。黃驊港站拆解為單元萬噸的接入列車直接進入大翻車機房進行翻車作業，該作業由本務機直接牽引，由港前站去港口作業區翻車機進行翻卸作業，沿途均為有網區域。這種作業方式對接觸網“天窗”精細化提出了更高要求[10]。接觸網停電施工時需要自動卡控電力機車誤入停電區域。為卡控這種不安全作業，需要對停電區域方案數據進行交互、標定和卡控。

2 平臺系統架構與功能

2.1 系統架構

黃驊港站接觸網數據可視化維護平臺，是基于黃驊港站智能調度與控制系統的在線數據管理一體化平臺，具有站內停電區域數據在線編輯、發布、更新以及回退等功能。黃驊港站接觸網數據可視化維護平臺系統架構如圖1所示。

圖1 黃驊港站接觸網數據可視化維護平臺系統架構Fig.1 Structure of visual maintenance platform for overhead catenary data of Huanghua Port Station

黃驊港站接觸網數據可視化維護平臺由接觸網數據維護終端、接觸網數據維護客戶端、數據庫和核心網絡組成。接觸網數據維護終端和接觸網數據維護客戶端接入黃驊港站智能調度與控制系統核心網絡，其中多個平臺維護客戶端分別部署在黃驊港站智能控制系統服務器和信號員終端。接觸網數據維護終端提供可視化的數據運維界面，創新性采用“拼圖模式”，提供接觸網施工區域數據的組合和拆解。接觸網數據維護終端通過核心網絡發送操作和控制指令至接觸網數據客戶端，客戶端接收指令后與部署環境中對應軟件進行數據交互和信息交互，實現一鍵在線更新數據的功能。

2.2 系統功能

黃驊港站接觸網數據可視化維護平臺提供從數據可視化編輯、停電區域數據的可視化組合、停電區域數據簽認、停電區域數據發布、停電區域數據更新到停電區域數據回退的完整數據運維流程。采用“逐步式”的運維流程卡控模式，保障數據運維人員按照從數據編輯、數據組合、數據簽認、數據發布、數據更新到數據回退的運維步驟進行數據運維，提高數據運維過程的穩定性和安全性。數據簽認過程是對數據制作結果的校核，平臺提供可視化校核的手段，利用不同顏色區分不同的接觸網施工區域劃分方案，利用權限卡控做到專人校核。利用數據識別技術提示校核人員可能存在的未劃分區域和無網區，通過人防和技防手段保障數據的準確性。數據下發過程將本地校核后的數據發布至對應的操作終端機器本地，在數據更新過程中，作為替換數據包更新至操作終端中，完成數據的在線更新。為防止新數據在使用過程中出現分區不合理或分區錯誤的情況，平臺提供數據回退至上一版本的回退功能，保證現場作業順暢安全。

3 平臺關鍵技術

針對站內接觸網分區數據運維無紙化、可視化、流程化的需求，黃驊港站接觸網數據可視化維護平臺利用嚴密的流程卡控，設計一種直觀的接觸網分區數據編輯方式，并提供拼圖方式將接觸網分區組合生成停電區域，從而實現對站內接觸網施工安全提供技防數據支撐。

3.1 接觸網分區數據可視化編輯

接觸網分區數據可視化編輯功能提供站場圖顯示，站場圖窗口顯示設備及其位置關系，依據區域的顏色顯示設備的劃分情況，根據當前選中的區域顯示防護設備標記情況，通過菜單工具提供劃分區域包含的設備、標記區域的防護設備功能。在站場圖基礎上標記股道和道岔，起到劃分接觸網分區的作用。其中，設備最小單元為道岔的岔前、定位、反位，無岔區段的左側、右側。接觸網分區數據可視化編輯示意圖如圖2所示。示例劃分了4個接觸網分區，在數據可視化編輯界面通過不同顏色進行區分，方便數據編輯人員核對。將該分區方案更新至黃驊港站信號員操作終端后，信號員選擇對應分區停電施工，該分區內的股道和信號機都將納入施工封鎖，系統卡控電力機車的進路不能排入停電封鎖區域。在信號員操作界面上，對應區域會在股道外圍顯示一層施工封鎖顯示。

圖2 接觸網分區數據可視化編輯示意圖Fig.2 Visual editing for data of overhead catenary zones

3.2 拼圖方式生成停電區域

根據車站基礎數據對接觸網分區劃分完畢后，接觸網分區數據可視化編輯模塊提供根據接觸網分區進行自由拼圖的功能。停電區域編輯時，站場圖顯示當前選中的停電區域的設備劃分情況(顯示其包含的全部接觸網區域包含的設備)和防護設備標記情況(信號機以信號機鈕封、道岔以定位單鎖/反位單鎖方式顯示)，提供區域防護設備標記功能，也可不對基礎接觸網分區數據進行組合，直接按照基礎接觸網分區數據進行對應區域的停電操作。拼圖方式生成停電區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停電施工區域的組合靈活性，以示意圖中1號停電區為例，將接觸網分區中的1區和2區組合到一起，信號員選擇1號停電區停電封鎖時，接觸網分區中的1區和2區范圍內的軌道區段和信號機都將納入封鎖卡控。其中X3信號機置于鈕封狀態，102道岔置于定位單鎖狀態。

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

3.3 操作流程卡控

系統采用“逐步式”的流程設計，保障每一次數據的維護過程安全可控。系統在“初始狀態”可進行數據編輯操作。編輯完成后可進行數據保存操作，保存后系統進入“數據已保存”狀態，可以繼續修改或進行下一步數據簽認操作。數據簽認完成后進入“數據已簽認”狀態，可進行下一步數據發布操作。數據發布至值班員操作終端后進入“數據已發布”狀態，可擇機進行下一步數據更新操作，數據寫入黃驊港站智能調度與控制系統數據庫，并通知相關軟件更新數據。更新完成后整個數據更新流程結束。通過流程卡控保障數據運維過程標準化，并將數據制作、簽認、發布和更新的操作分開，用戶可以擇機進行每一項操作，數據維護過程更加靈活。數據更新成功后提供數據回退的選項，保障系統可恢復性，不影響車站作業。黃驊港站接觸網數據可視化維護平臺操作流程圖如圖4所示。

圖4 黃驊港站接觸網數據可視化維護平臺操作流程圖Fig.4 Operation flow chart of visual maintenance platform for overhead catenary data of Huanghua Port Station

3.4 提供技防卡控數據

為解決黃驊港站在接觸網施工管理中只能采用人防盯控的問題，需增加技術防護手段。黃驊港站接觸網數據可視化維護平臺，建立與黃驊港智能調度與控制系統的聯動機制。通過黃驊港站接觸網數據可視化維護平臺編輯和發布更新的站內接觸網區域同步給值班員操作終端和全站站間透明系統。值班員通過施工登銷記人工對需要進行施工封鎖的區域勾選停電，智能調度與控制系統根據接觸網數據可視化維護平臺更新的接觸網停電區域數據自動進行封鎖區域的可視化顯示和區域內預設封鎖設備的封鎖，并能夠自動卡控電力機車進入停電區域進路不予自動開放并給出提示，卡控作業進路自施工區域外至施工封鎖區域內不予自動開放進路并給出提示。接觸網施工區域的可視化技防示意圖如圖5所示。

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

4 結束語

為實現黃驊港站運輸生產作業向數字化、自動化、智能化轉型，研發了黃驊港站接觸網數據可視化維護平臺。平臺通過改變黃驊港站接觸網數據的運維模式，簡化數據維護審批手續，實現了接觸網數據的在線變更，提高數據運維效率，進一步提升接觸網數據運維信息化和數字化水平。在技防方面，平臺為接觸網施工安全提供了精準的技防卡控數據，輔助黃驊港站智能調度和控制系統實現接觸網施工安全卡控功能，構成“數據-安全卡控-數據調整”閉環，實現從人防到技防轉換，保障接觸網施工封鎖時車站的行車作業安全。