馬新宇　田輝　牛濤　陳方琪

摘 要：施工對(duì)行車組織有很大的影響，直接危及行車安全且影響作業(yè)效率，合理的施工方案一直是鐵路部門追求的目標(biāo)。為此，提出利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)保證施工方案的合理性，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類施工方案影響范圍的分析。在分析西寧站施工影響分析推演系統(tǒng)需求的基礎(chǔ)上，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其中系統(tǒng)架構(gòu)由功能應(yīng)用層、功能支撐層、數(shù)據(jù)支撐層組成；系統(tǒng)功能由數(shù)據(jù)管理、車站聯(lián)鎖控制臺(tái)模擬、施工推演過程模擬、施工推演結(jié)果展現(xiàn)4個(gè)模塊組成。系統(tǒng)在西寧站應(yīng)用后保證了施工作業(yè)的準(zhǔn)確性，減小了施工對(duì)其他設(shè)備的影響程度，提高了車站安全生產(chǎn)水平。

關(guān)鍵詞：鐵路施工；行車組織；影響分析；計(jì)算機(jī)仿真；西寧站

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.114

0 引言

鐵路站場(chǎng)在鐵路運(yùn)輸中有著十分重要的作用，鐵路運(yùn)輸設(shè)備現(xiàn)代化技術(shù)正在飛速發(fā)展，鐵路站場(chǎng)也必須適應(yīng)鐵路快速發(fā)展的需要不斷進(jìn)行技術(shù)改造。舊站場(chǎng)改、擴(kuò)建、設(shè)備更新將日趨頻繁，主要包括增加股道有效長(zhǎng)度、增加渡線、設(shè)備維修、維護(hù)等[1]。而鐵路站場(chǎng)改造施工又不同于一般基本建設(shè)施工，對(duì)繁忙的運(yùn)輸生產(chǎn)帶來了不同程度的干擾。

施工方案應(yīng)服務(wù)于運(yùn)輸，在制訂施工要點(diǎn)過渡方案時(shí)，應(yīng)最大可能地減少施工對(duì)運(yùn)輸?shù)母蓴_和影響。因而施工必須保證在不影響正常運(yùn)輸?shù)臓顟B(tài)下進(jìn)行。有計(jì)劃、有步驟組織施工，加強(qiáng)對(duì)施工方案的研究、比選，加強(qiáng)施工期間行車組織措施，保安全、保暢通，是當(dāng)前鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)中需要迫切解決的問題之一[2]。

1 西寧站施工影響分析推演系統(tǒng)的需求分析

天窗維修施工是車站的一項(xiàng)基本作業(yè)，是保障列車平穩(wěn)、安全運(yùn)行的基礎(chǔ)[3]。以國(guó)內(nèi)整體施工對(duì)行車組織影響分析的研究現(xiàn)狀來看，發(fā)現(xiàn)由于缺少流程化、系統(tǒng)化、信息化的分析管理手段，產(chǎn)生了一系列施工期間對(duì)行車組織分析不到位、漏因素分析等問題。這些問題會(huì)對(duì)行車安全、行車組織管理、運(yùn)輸能力等產(chǎn)生一定的影響。青藏集團(tuán)公司西寧站目前對(duì)施工條件下影響范圍的推演工作完全靠人工，拿著施工計(jì)劃在站場(chǎng)圖上空對(duì)空的談施工方案，不僅效率低下，還存在判斷錯(cuò)誤的可能，迫切需要可用的、直觀的標(biāo)識(shí)施工影響區(qū)域和程度的系統(tǒng)，以動(dòng)態(tài)推演施工對(duì)行車組織的影響。

因此，考慮運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)等手段建立車站行車模擬控制臺(tái)的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，用計(jì)算機(jī)模擬智能推演站場(chǎng)施工過程中施工組織方案對(duì)車站行車組織的影響范圍及程度，通過在模擬控制臺(tái)上標(biāo)識(shí)出的影響范圍對(duì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，智能產(chǎn)生施工期間行車組織方案，確定哪些線路可以進(jìn)行正常接發(fā)列車或調(diào)車作業(yè)、哪些線路需要人工引導(dǎo)、限速運(yùn)行等，并建立非正常條件下行車組織預(yù)警。具體實(shí)現(xiàn)的功能如下：

（1）車站聯(lián)鎖控制臺(tái)模擬。建立可配置化、通用性高的企業(yè)級(jí)車站施工仿真推演的綜合平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)集車站控制臺(tái)、施工方案輸入、影響范圍自動(dòng)標(biāo)記、自定封鎖車站設(shè)備以及生成影響進(jìn)路列表的綜合性施工推演分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，提供施工條件下非正常的接發(fā)列車及調(diào)車作業(yè)的組織辦法，系統(tǒng)配置靈活、輔助功能完備，全面、實(shí)用、符合運(yùn)輸生產(chǎn)管理及施工管理的實(shí)際。

（2）施工方案比選。根據(jù)輸入的施工方案，通過語義分析、形式化描述、案例推理等多種理論技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)施工影響范圍識(shí)別及影響程度判斷，進(jìn)行施工方案比選以達(dá)到施工方案及運(yùn)輸要點(diǎn)智能化。此外，還可對(duì)施工方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

（3）行車注意事項(xiàng)預(yù)警。對(duì)于施工期間的施工注意事項(xiàng)及行車組織方式進(jìn)行智能預(yù)警及提醒，使其達(dá)到各項(xiàng)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

2 西寧站施工影響分析推演系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)總體架構(gòu)主要由功能應(yīng)用層、功能支撐層、數(shù)據(jù)支撐層三層組成，如圖1所示。

（1）功能應(yīng)用層：主要為用戶提供可供操作的界面以及實(shí)現(xiàn)各種功能應(yīng)用，其中包括計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制臺(tái)模擬、施工計(jì)劃智能分析、施工影響分級(jí)展示等功能。

（2）功能支撐層：主要提供系統(tǒng)所需的各種接口所返回的信息，支持信息的訪問、傳遞及協(xié)作，其中包括聯(lián)鎖關(guān)系管理、行車影響管理、人員管理和車站平面圖管理等業(yè)務(wù)邏輯的處理。

（3）數(shù)據(jù)支撐層：采用SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)用作服務(wù)器端的數(shù)據(jù)保存，保存的數(shù)據(jù)包括車站行車業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、聯(lián)鎖表數(shù)據(jù)、施工影響知識(shí)數(shù)據(jù)、站場(chǎng)拓?fù)鋱D數(shù)據(jù)等。

2.2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

西寧站施工影響分析推演系統(tǒng)由數(shù)據(jù)管理、車站聯(lián)鎖控制臺(tái)模擬、施工推演過程模擬、施工推演結(jié)果展現(xiàn)四個(gè)模塊組成，系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

（1）數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)管理模塊中提供車站平面布置圖中所有設(shè)備的數(shù)字化信息以及施工推演所需的相關(guān)數(shù)據(jù)。其包含靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)兩部分，靜態(tài)數(shù)據(jù)包括站場(chǎng)設(shè)備信息，以及對(duì)車站施工作業(yè)信息的存儲(chǔ)和維護(hù)；系統(tǒng)以施工影響范圍推演為核心，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)是指對(duì)此過程中產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)按照生成的進(jìn)路信息進(jìn)行分類組織，以提高查詢、分析的效率。

（2）車站聯(lián)鎖控制臺(tái)模擬。系統(tǒng)通過讀取存放在數(shù)據(jù)庫(kù)訪問層的站場(chǎng)配置文件，來調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中一些相關(guān)的數(shù)據(jù)關(guān)系表，如站場(chǎng)數(shù)據(jù)關(guān)系表和信號(hào)機(jī)、軌道區(qū)段及道岔數(shù)據(jù)關(guān)系表等，并把讀取到的數(shù)據(jù)發(fā)送到相應(yīng)的定義好的畫圖模塊中的各個(gè)方法去實(shí)現(xiàn)。

（3）施工推演過程模擬。系統(tǒng)通過對(duì)施工計(jì)劃智能分析，將施工范圍轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可識(shí)別的數(shù)字化語言，并結(jié)合車站聯(lián)鎖表數(shù)據(jù)，查找受影響的列車進(jìn)路及調(diào)車進(jìn)路信息。

（4）施工推演結(jié)果展現(xiàn)。輸入某一施工方案，系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先建立的知識(shí)庫(kù)，對(duì)該施工方案智能分析，確定影響范圍并標(biāo)注，同時(shí)生成影響進(jìn)路列表，并智能產(chǎn)生施工期間行車組織方案，對(duì)非正常條件下行車組織的相關(guān)問題預(yù)警。

2.3 車站模擬控制臺(tái)顯示方式

車站模擬控制臺(tái)界面是由站場(chǎng)模擬區(qū)模擬站場(chǎng)中的軌道、道岔、信號(hào)機(jī)以及控制臺(tái)按鈕組成[4]。通過建立車站模擬控制臺(tái)，用此來表示西寧站的各個(gè)站場(chǎng)畫面，完成與現(xiàn)場(chǎng)操作相同的操作界面，能夠?qū)崿F(xiàn)在其上進(jìn)行接發(fā)列車及調(diào)車作業(yè)的控制，為施工推演建立基礎(chǔ)平臺(tái)。以西寧貨站為例，當(dāng)輸入用戶名為西寧貨站時(shí)，對(duì)應(yīng)的模擬控制臺(tái)界面如圖3所示。

（1）軌道：軌道區(qū)段空閑狀態(tài)顯示為青色光帶：；區(qū)段占用或故障顯示紅色光帶：；接通光帶狀態(tài)為白色狀態(tài)：；無岔區(qū)段名稱固定顯示在軌道線段附近。

（2）道岔：道岔岔尖處無缺口一側(cè)表示道岔開通位置；道岔岔尖處缺口一側(cè)表示道岔未開通位置。表示3號(hào)道岔處于定位狀態(tài)。

（3）信號(hào)機(jī)：列車信號(hào)關(guān)閉狀態(tài)顯示紅色圖形，開放時(shí)顯示雙黃、單黃和綠色三種狀態(tài)：、、。調(diào)車信號(hào)關(guān)閉狀態(tài)顯示藍(lán)色圖形，開放時(shí)顯示白色圖形，開放引導(dǎo)信號(hào)時(shí)顯示紅白雙色。信號(hào)機(jī)名稱是否顯示受系統(tǒng)菜單區(qū)的“顯示信號(hào)機(jī)名稱”按鈕控制。信號(hào)機(jī)旁綠色方塊為列車按鈕，白色方塊為調(diào)車按鈕。

（4）功能按鈕區(qū)：

1）X引導(dǎo)：下行引導(dǎo)接車按鈕，點(diǎn)擊X引導(dǎo)按鈕排通下行引導(dǎo)接車進(jìn)路；

2）X總鎖：鎖閉下行咽喉道岔，點(diǎn)擊X總鎖按鈕，下行咽喉道岔全部鎖閉，X總鎖按鈕變紅；再次點(diǎn)擊X總鎖按鈕（需要輸入口令：123），道岔解鎖，X總鎖按鈕變白色；

3）X總定：下行總定位按鈕，按下X總定按鈕和下行道岔按鈕，道岔轉(zhuǎn)為定位狀態(tài)，道岔按鈕顯示綠色；

4）X總反：下行總反位按鈕，按下X總反按鈕和下行道岔按鈕，道岔轉(zhuǎn)為反位狀態(tài)，道岔按鈕顯示黃色；

5）總?cè)私猓喝斯そ怄i按鈕，按下總?cè)私獍粹o和列車始端按鈕，人工解鎖列車進(jìn)路；按下總?cè)私獍粹o和調(diào)車始端按鈕，人工解鎖調(diào)車進(jìn)路；

6）總?cè)∠喝∠?dāng)前操作，或者取消進(jìn)路。按下總?cè)∠粹o和列車始端按鈕，取消列車進(jìn)路；按下總?cè)∠粹o和調(diào)車始端按鈕，取消調(diào)車進(jìn)路；

7）S總反：上行總反位按鈕，按下S總反按鈕和道岔按鈕，道岔轉(zhuǎn)為反位狀態(tài)；

8）S總定：上行總定位按鈕，按下S總定按鈕和道岔按鈕，道岔轉(zhuǎn)為定位狀態(tài)；

9）S總鎖：鎖閉上行咽喉道岔，按下S總鎖按鈕，上行咽喉道岔全部鎖閉，S總鎖按鈕變紅；再次點(diǎn)擊S總鎖按鈕（需要輸入口令123），道岔解鎖，道岔按鈕顏色恢復(fù)，S總鎖按鈕變白色；

10）S引導(dǎo)：上行引導(dǎo)接車按鈕，按下S引導(dǎo)按鈕排通上行引導(dǎo)接車進(jìn)路。

3 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用效果

3.1 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

西寧站施工影響分析推演系統(tǒng)通過導(dǎo)入施工方案，進(jìn)行施工影響范圍推演，判斷鎖閉設(shè)備所在的列車進(jìn)路和調(diào)車進(jìn)路集合，將直接影響的列車進(jìn)路和調(diào)車進(jìn)路在控制臺(tái)上以明確的顏色顯示出來；分析出當(dāng)前情況下，可以正常接發(fā)車的列車進(jìn)路以及調(diào)車進(jìn)路有哪些，是否能夠完成該階段的接發(fā)車作業(yè)，同時(shí)得出受影響的車次，對(duì)非正常情況下的接發(fā)列車的條件及安全要求以多媒體方式予以提示。當(dāng)輸入一種施工方案后，系統(tǒng)標(biāo)記的影響范圍如圖4所示，生成的影響進(jìn)路信息數(shù)據(jù)如圖5所示。

3.2 系統(tǒng)的應(yīng)用效果

西寧站施工影響分析推演系統(tǒng)開發(fā)完成后在西寧站投入應(yīng)用。與系統(tǒng)應(yīng)用之前相比，車站線路的運(yùn)用效率得到了明顯的提高，減少、甚至杜絕了施工過程中作業(yè)環(huán)節(jié)遺漏的情況，施工作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)得到更好的貫徹執(zhí)行。由于系統(tǒng)事實(shí)上承擔(dān)了“預(yù)測(cè)”的職能，有效地提高了施工效率，確保了施工作業(yè)安全。

4 結(jié)語

西寧站施工影響分析推演系統(tǒng)的研究，對(duì)于實(shí)現(xiàn)鐵路智能化、信息化、現(xiàn)代化有一定的現(xiàn)實(shí)作用。與原來人工分析施工方案的影響范圍相比，有助于遴選出更適合的施工方案，降低施工對(duì)周圍設(shè)備的影響，并且能夠智能監(jiān)控作業(yè)過程，從而保障施工作業(yè)安全。但是，在系統(tǒng)應(yīng)用過程中也存在一些不足，如對(duì)施工期間的施工注意事項(xiàng)及行車組織方式進(jìn)行智能預(yù)警及提醒還不夠精準(zhǔn)，需要在今后的研究過程中加以完善。

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作者簡(jiǎn)介：馬新宇（1994-），女，黑龍江人，碩士研究生，研究方向：交通運(yùn)輸信息技術(shù)。