利用CTC对接触网停电进行安全防护的方案研究

张晓莉

（北京全路通信信号研究设计院，北京 100073）

随着我国铁路运输能力需求的快速增长，能耗低、运输能力强、运输成本低、环境污染小的电气化铁路成为我国铁路建设的重点方向，既有线电气化改造和新建客运专线（电气化铁路）工程的建设在全国大规模实施。截至2009年底，我国电气化铁路里程达到3.2万km，占整个铁路网里程的37.2%，位居世界电气化铁路里程的第二位。

在电气化建设过程中，既要保证正常的铁路系统安全运营，又要完成铁路建设目标，同时，由于电气化铁路只占运营铁路的一部分，造成同一调度员、同一车站值班员组织行车时，需要时刻区分某区段或去向是电气化铁路还是非电气铁路，区分电气化铁路正常运行和维修停电、供电故障等各种情况。目前，虽然各铁路局均有相应的管理和规章制度，但是仍然经常发生电力机车闯入无电区、电力机车闯入非电气化区段（无网区）的情况，严重影响运输效率和安全。

1 管理现状及存在问题

1.1 管理现状

牵引供电及信号系统均为铁路运输基础设备，牵引供电正常是保证运输正常的前提和基础，而信号设备是保证运输安全、提高运输效率的基础设备。

目前铁路运输现状是列车调度指挥及车站车务人员使用信号设备来指挥行车，而供电调度及基层牵引供电系统维护部门协作，保证牵引供电系统的正常使用及维护，供电调度在行车调度的统一指挥下，安排牵引供电系统的维护工作。

目前，各铁路局接触网分区停电时，行车作业管理方式虽然不完全相同，但大致流程是一致的。常规的施工维修作业及指挥流程为：供电段根据施工安排及设备状况需要提前制定施工维修计划（施工维修计划一般分为季度、月、3天计划），施工维修计划报路局施工维修管理部门审批，如济南局为路局施工办审批，审批后的施工计划报路局调度所，路局调度所供电调度负责将施工计划下达给供电段，路局列车调度负责将施工计划下达给相关车站值班员和司机。

按照施工维修计划，在施工维修的当天，施工维护单位在施工维修地点安排好维修人员及维修设备；供电调度与行车调度员电话联系，根据当天运输的实际情况，确认具体的施工维修开始时间。施工维护可以进行时，供电调度通知现场施工维修人员开始施工维修，现场施工维修人员在首先做好安全维修防护后，开始施工维修作业。在施工维修作业进行时，相关停电范围内行车作业人员进行行车作业限制。作业完毕后，供电段调度员电话通知列车调度员和供电调度员。

在每个路局，电气化铁路投入运营时或经过电气化改造后，均可确定每一个供电臂停电的影响范围，同时根据运输情况，确定每一个供电臂停电时限制行车的具体要求，铁路局以局文件的形式，下发给各部门执行。行车限制卡内容包括供电臂名称、供电范围、停电时行车限制要求等。例如：薛店—郑州南上行供电臂，供电范围为薛店（含）—郑州南（不含）上行线，停电时限制行车要求：薛店站、谢庄站、小李庄站下行线电力机车不得进入上行线；郑州南站电力机车不得进入郑州南、小李庄区间上行线；新郑站电力机车不得进入薛店—新郑区间上行线。

在供电施工维修作业停电时，调度员根据记忆中的行车作业限制，指挥施工维修作业影响范围内的行车。在某些路局，通过调度员人工在CTC系统上标注无电区，提醒调度员执行行车作业限制。而在车站，对于有车站操作控制台的，车站值班员采用人工设置封锁、人工在控制盘上挂封锁牌、人工小黑板等方式，提醒车站值班员执行行车作业限制。

1.2 存在问题

从上述对目前牵引供电施工维修作业停电时行车作业管理方式的分析可以看出，各路局相关管理规定比较完善，但由于缺乏设备保证，基本上靠人工确认卡控，而牵引供电施工维修作业停电时行车作业牵扯的人员多，且分布在不同的部门和地点，相关人员的劳动强度非常大，因此容易疏忽而发生错误，造成电力机车闯入无电区的事故，影响行车安全和效率。

由于我国铁路建设、产业结构、技术发展的局限性，在铁路工程建设实施和既有电气化铁路运营过程中，供电系统、信号系统、行车组织等基础建设和运营组织相对独立，系统之间缺少有机联系，相互交换运营信息较少，系统之间安全防护协同保证措施较弱。为保证铁路行车安全及效率，需要行车系统、供电系统、信号系统共同研究在牵引供电系统维修停电情况下相关系统的防护措施及解决方案，以及在牵引供电维修停电时，在保证必要的运输能力和行车安全的前提下，尽可能采用设备进行运输安全防护和保障，以便更好地保证行车安全。

2 系统解决方案

2.1 方案总体描述

通过上述接触网分区停电时现行行车作业管理方式描述及存在问题分析可以看出，接触网停电的防护措施主要是通过供电调度员与列车调度员在停、送电前后或故障处理过程中与行车调度员办理停送电签认手续，同时通知车站防护人员，由车站防护人员在车站勾画出停电区域，并通知车站值班员禁止向停电区排列走行电力机车的进路来完成。

目前，列车调度员使用TDCS或CTC系统指挥列车的运行，供电调度员使用牵引供电远动系统管理牵引供电系统。当接触网停电维修时，通过TDCS/CTC系统对无电区和电力机车进行明显的标识，并进行相应安全卡控，即可有效地防止接触网维修停电时电力机车闯入无电区段。

TDCS/CTC系统要进行无电区的标识和安全防护，必须获得接触网维修停电时间、影响范围及确切的停送电等信息，TDCS/CTC系统可通过以下3种方式获得上述信息。

方式1：列车调度员在TDCS/CTC系统上人工输入停电区段和标识电力机车。

方式2：TDCS/CTC系统在电调处设立终端设备，由供电调度员和列车调度员合作完成停送电登记和停电信息输入。

方式3：通过TDCS/CTC系统与电力远动系统结合，交换停送电和无电区的信息。

前两种方式从实现上比较简单，不用改变现有系统的结构，但因均是通过人工输入信息，因此会增加调度人员的工作量，且较易出现人工输入错误。

方式3通过在路局调度所将TDCS/CTC系统与电力远动系统结合，实现接触网之间《停、送电登记薄》的电子签认，并且电力远动系统将停电区内的设备带电状态发送给TDCS/CTC系统，系统在显示界面上明确标识设备的带电状态，以自动、直观地提示调度员停电影响的区段，以便准确安排计划和指挥行车。例如CTC系统，在制定列车运行调整计划时，如将电力机车接入计划的停电区股道或实际的停电股道，或排入停电的区间，系统可以自动报警，提醒调度员确认或重新调整计划。当排列电力机车进路时，需要增加判断进路上是否有停电区段的卡控条件。如果进路中或进路方向有停电区段，则CTC系统禁止将该进路办理信息下发给联锁，并向调度员报警。

车站为TDCS系统或转为CTC非常站控模式时，在TDCS/CTC全系统工作正常的情况下，车站系统仍可以通过调度中心的TDCS/CTC系统获得停电区段信息，在车站TDCS/CTC系统的车务终端上，仍可以显示停电区段及电力机车标识。车站值班员根据车务终端上的标识，用计算机联锁系统控显机的钮封按钮或在6502电气集中联锁控制台的列车按钮上扣上封锁钮帽，将不允许开放的信号机按钮封闭，从而提示车站值班员对电力机车不能排列经过停电区段的进路。

对于未设TDCS/CTC系统的车站，如有接触网停电施工时，列车调度员和供电调度员通过两系统结合办理停送电和获得停电区信息，以在中心标识无电区和电力机车，同时，供电调度员通知车站防护人员，防护人员在车站平面图上勾画停电区段。车站值班员根据车站平面图上勾画的停电区段，用计算机联锁系统控显机的钮封按钮或在6502电气集中联锁控制台的列车按钮上扣上封锁钮帽，将不允许开放的信号机按钮封闭，从而提示车站值班员对于电力机车不能排列经过停电区段的进路。

2.2 信息处理流程

TDCS/CTC在既有系统结构的基础上，在铁路局调度所通过TDCS/CTC系统与牵引供电远动系统结合，实现列车调度系统与牵引供电远动系统之间的信息交互，完成供电调度员与列车调度员之间《停、送电登记薄》的电子签认。同时，牵引供电远动系统将“行车限制卡”中“停电作业行车限制”内容以数据编码的方式发送给TDCS/CTC系统，TDCS/CTC系统根据收到的数据编码信息，设置相应区段的带电状态，并进行相应的预警提示和安全卡控。CTC系统安全控制逻辑如图1所示。

2.3 接口方式及交换信息内容

由于TDCS/CTC系统是为列车调度指挥服务的信号系统，其网络安全非常重要，必须考虑与牵引供电远动系统之间的安全隔离。为此，TDCS/CTC系统采用网闸，实现与牵引供电远动系统网络之间的安全隔离。

TDCS/CTC系统通过对外信息接口服务器与牵引供电远动系统采用以太网接口，物理接口为RJ45方式，接口间通过网闸隔离，系统间通过MQ通信平台软件进行通信。

TDCS/CTC系统信息接口服务器及牵引供电远动系统信息接口服务器分别配置MQ通信平台软件，实现TDCS/CTC系统与牵引供电远动系统间的数据通信。

交换信息包括如下内容。

（1）牵引供电远动系统以文本方式向TDCS/CTC传递《停、送电作业登记薄》，行车调度员确认后，将确认信息传回电力远动系统。

（2）牵引供电远动系统以数据编码方式向TDCS/CTC发送电气化区段供电单元的状态，信息内容按“行车限制卡”中“停电作业行车限制”内容传送。

（3）TDCS/CTC根据接收到的电气化区段供电单元的状态，设置相应区段的有电、无电状态并进行相应的预警提示。

2.4 TDCS/CTC需要完善的功能

（1）施工调度信息共享

TDCS/CTC系统通过T/D结合，强化与施工调度的信息协调与共享，实现TDCS/CTC系统接触网停电施工命令的自动上图，并将施工命令的执行结果实时返回施工调度，实现对接触网停电施工过程的监控和封锁区间的有效防护。

（2）接触网停电维修命令管理

TDCS/CTC系统通过与牵引供电远动系统之间的信息交互，以调度命令的形式实现《停、送电登记薄》签字确认，提供《停、送电登记薄》的接收、存储、查询及打印等功能。

（3）电气化区段无电的显示及设置

为了让调度员对供电臂供电单元进行实时监视，防止电力机车接入无电区，TDCS/CTC系统可提供接触网供电状态监视功能。

系统根据接收的电气化区段供电单元状态，对电气化区段的无电区进行显示，也可由列车调度员人工设置无电区，实现对电气化区段无电区的显示及设置。

电气化区段无电区的显示应符合铁道部规定的站场图形显示规范，详见《调度集中系统（CTC）数据通信规程》[696号文]。显示图例如图2所示。

（4）电力机车的设置及显示

电力机车的识别可通过无线车次信息、阶段计划和人工操作等方式识别电力机车牵引的列车，并通过列车车次显示及运行线标明是否为电力机车牵引的列车。

电力机车的车次号显示需符合铁道部规定的站场图形显示规范。详见《调度集中系统（CTC）数据通信规程》[696号文]。车次显示图例如图3所示。

电力机车牵引的列车，其运行线有明确的显示，且显示规范符合《调规》要求。

（5）安全防护

CTC系统实时监控进路情况，当办理接车进路中的设备存在无电状态并且即将进入此进路的列车为电力牵引则不予自动办理进路，但支持人工办理进路，人工办理进路时预警；当办理发车进路则需检查发车进路中的设备和区间设备的无电状态及列车是否为电力牵引，若设备中存在无电状态并为电力牵引则不予自动办理进路，但支持人工办理进路，人工办理进路时预警。

3 结束语

由TDCS/CTC系统与电力远动系统结合获得接触网维修停电区段信息，进行供电调度员与列车调度员之间《停、送电登记薄》的电子签认，在TDCS/CTC系统对无电区段和电力机车进行明显的标识，并对列车进路进行安全卡控，可以较方便地防护电化区段接发列车作业安全，防止向无电区排列电力机车进路，造成电力机车闯入无电区的情况，保证运输安全，提高运输效率。