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基于高鐵CTC系統(tǒng)的道岔輪巡操縱軟件研究

2024-04-16 09:21:10羅云飛沈瑞超
鐵道通信信號 2024年4期
關(guān)鍵詞:指令

羅云飛,沈瑞超,張 浩

目前,我國高鐵線路車站均通過夜間“天窗”修時段,對所轄道岔進行檢修巡檢,采用人工操縱道岔的方式,存在工作量大、檢查效率低、容易漏檢等問題[1]。為此,上海局集團公司聯(lián)合相關(guān)合作單位,共同開發(fā)了一套基于高鐵調(diào)度集中系統(tǒng)(Centralized Traffic Control,CTC)的道岔輪巡操縱軟件,使得高鐵CTC系統(tǒng)具備對車站內(nèi)道岔進行定操、反操,以及對道岔狀態(tài)進行實時監(jiān)控的功能。在夜間不影響正常行車的時間段,可通過一鍵式輪巡操縱,對車站內(nèi)所有滿足條件的道岔進行定操/反操檢查,并根據(jù)操縱結(jié)果判斷每個道岔是否正常。這套基于計算機開發(fā)的道岔一鍵式輪巡操縱檢查軟件,不但能減輕現(xiàn)場人員的工作量,降低勞動強度,提升工作效率,而且還能自動地對道岔檢查過程及結(jié)果進行詳細地記錄統(tǒng)計;同時還可有效避免人工作業(yè)存在的疏漏,進一步提升檢查的全面性和可靠性。

1 軟件架構(gòu)

為實現(xiàn)車站和調(diào)度中心都具有道岔自動測試的功能,需要在車站和調(diào)度中心同時部署相應的自動測試軟件分別進行測試[2-3]。

1.1 車站操縱軟件

車站的自動測試軟件部署在車站車務終端上,與車務終端CTC 軟件通過進程間的管道消息進行連接通信。操縱人員點擊開始測試后,自動測試軟件通過管道消息向車務終端發(fā)送道岔操縱指令;車務終端將該指令發(fā)送到聯(lián)鎖系統(tǒng),并將聯(lián)鎖系統(tǒng)反饋的道岔表示信息發(fā)送回自動測試軟件;由自動測試軟件將反饋的表示信息轉(zhuǎn)化為道岔操縱結(jié)果進行記錄,同時記錄各個道岔的操縱時間。車站的道岔操縱軟件架構(gòu)見圖1(a)。

圖1 道岔輪巡操縱軟件架構(gòu)

1.2 調(diào)度中心操縱軟件

采用調(diào)度中心操縱方式時,由調(diào)度中心下發(fā)道岔操縱指令。在調(diào)度中心的每個助調(diào)終端上部署道岔自動測試軟件,該軟件通過管道消息與站場圖軟件相連。調(diào)度中心自動測試軟件可選擇測試的車站,通過站場圖讀取車站控制模式,下發(fā)操縱指令,并讀取道岔操縱結(jié)果。調(diào)度中心的道岔操縱軟件架構(gòu)見圖1(b)。

2 軟件設計

2.1 軟件功能

1)對所轄車站內(nèi)滿足測試條件的道岔進行自動測試,分別對每個道岔進行一次定操和一次反操[4]。

2)在自動測試過程中,若某組道岔未在規(guī)定時間內(nèi)操縱到預定位置,或者發(fā)生擠岔,則將該組道岔判定為操縱異常。

3)對每次測試過程進行詳細記錄,并生成測試報告。

2.2 功能模塊

道岔自動測試軟件分為通信層、數(shù)據(jù)層、業(yè)務層、展示層4大功能模塊,具體構(gòu)成見圖2。

圖2 道岔自動測試軟件功能模塊構(gòu)成

1)通信層:負責讀取車站道岔的靜態(tài)數(shù)據(jù),獲取車站道岔的相關(guān)信息,并通過進程間管道消息實現(xiàn)與車務終端或者站場圖終端之間的通信,獲取道岔當前的實際狀態(tài)。

2)數(shù)據(jù)層:根據(jù)所在車站道岔數(shù)據(jù)編制配置文件,以實現(xiàn)軟件與CTC系統(tǒng)的匹配。

3)業(yè)務層,作為核心邏輯層,具有道岔操縱超時判斷參數(shù)設定、道岔狀態(tài)自動讀取、道岔自動測試邏輯,道岔自動輪巡等功能。

4)展示層:實現(xiàn)人機界面對話;測試結(jié)束后自動生成測試報告,對于測試異常的道岔進行報警。測試異常包括道岔狀態(tài)異常、道岔操縱超時等。

2.3 自動測試邏輯

1)軟件自動測試流程見圖3。啟動測試軟件,輸入賬號密碼后,軟件會自動讀取管轄車站的道岔信息。測試時首先打開相應菜單,選擇測試車站,然后點擊讀取該車站道岔狀態(tài)按鈕。當?shù)啦頎顟B(tài)讀取完畢后,點擊開始按鈕即可進行自動測試。

圖3 自動測試邏輯流程

2)自動測試時,軟件會按照待測試車站列表,同時對各個車站的待測試道岔依次發(fā)送操縱指令。例如選擇一個車站,首先以當前道岔位置為基礎,若是定位,則發(fā)送反操指令;然后等待當前道岔操縱結(jié)果反饋,若收到操縱成功的消息,則自動開始操縱下一組道岔。當所有待測試道岔均完成一次操縱后,再按此方法執(zhí)行第2 遍操縱。當所有道岔均執(zhí)行了一次定操和一次反操,則該站測試結(jié)束,直至所有車站完成測試。

3)測試過程中,若遇到擠岔或操縱超時的道岔,則將該道岔添加到報警分類中,不再下次輪巡中測試[5]。其中操縱容忍時間按道岔類型區(qū)分,單動道岔操縱容忍時間為20 s,雙動道岔為25 s。當實際操縱時間大于操縱容忍時間,即判定為操縱超時。

4)若需要提前結(jié)束自動測試,則點擊結(jié)束按鈕,軟件會彈框提示是否結(jié)束,確認結(jié)束后,軟件會在操縱完當前道岔后停止測試,已測試的道岔如果存在問題依然會彈框報警。

2.4 測試結(jié)果與測試報告

若存在異常道岔出現(xiàn)彈框提醒,則點擊報警按鈕可查看異常道岔的名稱與原因,同時自動生成測試報告。該報告除了保存于本地文件夾外,也可通過界面的報告按鈕,查看當月的測試記錄與測試結(jié)果。異常報警與查看測試界面見圖4。

圖4 異常報警與查看測試界面

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 道岔操縱超時判斷

3.1.1 車務終端

車務終端道岔操縱指令的數(shù)據(jù)流程見圖5。由于自動測試工具從發(fā)出指令到道岔動作的過程中,會經(jīng)過多個設備,每個設備在處理指令以及傳輸消息時會產(chǎn)生一定的時延;而自動測試軟件設計方案中,僅僅對軟件操縱指令從發(fā)出到執(zhí)行結(jié)果反饋時延進行粗略估算,判斷超時參數(shù)雖然在模擬環(huán)境當中可以滿足,但是否符合現(xiàn)場實際情況未知;因此,需選取實際車站進行測試驗證。在徐州東徐蘭場進行現(xiàn)場試驗,將單動道岔判定超時參數(shù)設置為16 s,雙動道岔超時參數(shù)設置為23 s,試驗結(jié)果見圖6。

圖5 車務終端道岔操縱數(shù)據(jù)流程

圖6 道岔操縱過程中各環(huán)節(jié)占用時長抽查統(tǒng)計

1)車務終端從收到道岔測試工具發(fā)出的指令,到將指令發(fā)給自律機所花的時間t1不超過1 s。

2)自律機從收到車務終端的指令,到將指令發(fā)給聯(lián)鎖所花的時間t2不超過2 s。

3)聯(lián)鎖從收到自律機的指令,到道岔動作結(jié)束后聯(lián)鎖向自律機發(fā)出道岔表示碼位所花的時間t3:單動道岔不超過14 s,雙動道岔不超過19 s。

4)自律機從收到聯(lián)鎖發(fā)來的道岔表示信息,到將該消息發(fā)給車務終端,所花時間t4不超過1 s。

5)車務終端從收到自律機發(fā)來的道岔表示信息,到車務終端將該消息發(fā)往道岔自動測試工具,所花時間t5不超過1 s。

綜上所述,設定單動道岔操縱等待時間不應大于19 s,雙動道岔操縱等待時間不應大于24 s。

3.1.2 調(diào)度中心

調(diào)度中心道岔操縱數(shù)據(jù)流程與車務終端道岔操縱數(shù)據(jù)流程的區(qū)別,在于調(diào)度中心操縱指令是經(jīng)由助調(diào)終端下發(fā)給自律機處理,而車站則是經(jīng)由車務終端下發(fā)。雖然調(diào)度中心操縱指令還隱含途徑通信服務器和通信前置服務器2 個環(huán)節(jié),但這2 個服務器環(huán)節(jié)屬于透傳,無任何邏輯處理[6-7]。因此僅需適當增加傳輸時延即可,建議對于單動和雙動道岔超時判斷參數(shù)均多增加1 s,即單動道岔操縱等待時間不應大于20 s,雙動道岔操縱等待時間不應大于25 s。

3.1.3 超時判斷參數(shù)設定

為便于運維,保證車站和調(diào)度中心道岔操縱軟件統(tǒng)一通用,同時滿足2 種場景的測試要求,將道岔自動測試軟件超時判斷參數(shù)統(tǒng)一按照調(diào)度中心參數(shù)設置,即單動道岔超時判斷參數(shù)為20 s,雙動道岔超時判斷參數(shù)為25 s。

3.2 道岔狀態(tài)的可靠獲取

由于需要通過CTC 系統(tǒng)獲取道岔的初始狀態(tài)和操縱后狀態(tài),因此測試軟件采用管道消息的方式,從車務終端讀取道岔的狀態(tài),通過道岔所屬車站以及CTC系統(tǒng)內(nèi)部定義的道岔唯一標識,獲得準確的道岔狀態(tài),從而保證道岔狀態(tài)的可靠性[8-10]。

由于道岔操縱會產(chǎn)生較大的電流,因此在自動操縱道岔時,對于由同一套聯(lián)鎖系統(tǒng)控制的道岔,需嚴格控制同時操縱的道岔數(shù)量,確保聯(lián)鎖系統(tǒng)的安全。

4 應用情況

自2021 年8 月以來,基于高鐵CTC 系統(tǒng)的道岔輪巡操縱軟件已在徐連調(diào)度臺所轄徐州東站徐蘭場、新沂南站等進行了功能驗證和前期試用;2023年1月進一步擴大試點范圍,在徐連徐淮高鐵臺進行調(diào)度臺多中心及車站同時操縱試用。試用期間該軟件穩(wěn)定可靠、操縱簡捷方便、顯示界面直觀友好。對于操縱異常的道岔不僅會彈框報警,而且還標明報警道岔的名稱以及報警原因,在對既有CTC 系統(tǒng)各項功能無影響的情況下,大大減輕了設備維護人員的工作強度。

5 結(jié)束語

基于高鐵CTC 系統(tǒng)的道岔輪巡操縱軟件是針對人工道岔測試存在問題,提出的一種自動化解決方案。該軟件應用于現(xiàn)場后,能夠快速有效地檢查車站道岔的狀態(tài),克服人工測試存在的不穩(wěn)定因素,具有降低人工成本、過程記錄詳細等優(yōu)點,對于保障行車安全具有重要意義,同時也是高鐵信號系統(tǒng)智能化趨勢的體現(xiàn)。

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