防止电力机车进入无电区网安全预警控制系统设计

杨小燕 盛利 王立松

[摘           要]  针对普速铁路每年会发生电力机车进入无电区（网）的事故这一现象，通过企业现场调研，分析现场相关需求，运用当下无线数据通讯网络理论，提出基于可移动式“人—设”（人员和设备之间的联锁）理念。在考虑不违背现场停电施工行车办法的前提下，同时又避开对现有列控、计算机联锁系统的干扰和申请其接口权限的繁杂手续，设计出联控行车室人员、机车司机、供电人员三个终端的防止电力机车进入无电区（网）的安全预警控制系统。系统主要包含停电区（网）数据核对、机车属性核对、险性进路预警三大核心功能模块，并且考虑到在尽量不增加行车人员工作量的前提下，引入语音识别输入数据功能以及存储、作业流程提示等其他必要功能。该设计从实际出发，具有严密的逻辑性但不失简洁性，能有效防止电力机车进入无电区（网），希望能给铁路现场相关领域提供一定的参考价值。

[关    键   词]  预警控制系统;人—设联锁;数据核对

[中图分类号]  U264                   [文献标志码]  A                      [文章编号]  2096-0603（2019）33-0102-02

随着电气化区段覆盖面的扩大，电力机车运行数量越发增多，施工维修作业繁重，普速铁路对防止电力机车进入停电区或无网区安全工作提出更高要求，每年或多或少会发生一些这方面的事故，尤其当电力机车闯入无电的施工接觸网区，会将机车的再生电压带入无电区（网），危机施工人员的生命安全。目前集团公司存在电气化区段与非电气化区段、站内单个或多个接触网供电单元施工维修停电与未停电区、有接触网线路与无接触网线路共存情况，无法通过智能系统进行自动预警防护[1]。

目前，在CTC系统的车站调车模式下以及既有TDCS设备中已经可以设置无电（网）区和机车属性，但还无法实现调度指挥系统与计算机联锁设备相结合，达到联锁控制的目的，对防止电力机车进入无电区（网）的方法都停留在人工卡控上[2]。

一、系统需求分析

（一）预警需求情况调研

通过铁路企业现场调研，走访车务部门了解到，在办理电力机车牵引的列车接发或站内调车作业（指机车换挂车站的电力机车转线）时，作业人员发生错开方向、线别及向停电区错放电力机车未能发现，目前设备不能够起到提前预警防护。在这方面还仅仅靠人为来防止，效率低下，安全风险系数大，已不能适应集团公司“智慧车务”的发展要求。存在电力机车进入无电区的设备条件情况如下：

1.车站站内划分多个供电单元，涉及有电单元和停电单元的控制。

2.车站与车站间有多线行车的车站，存在一个线别是电气化而另一线别是非电气化情况。

3.多方向车站行车还存在开往方向的一个区间是电气化而另一列车开往方向是非电气化区间等情况。

另外，在具备以上设备条件的基础上，行车人员可能出现的操作失误主要如下：

1.车务部门人员作业标准落实不到位，停电命令传达不及时，或卡控制度落实不严，相关道岔未单操锁闭或信号机扭封等。另外，车站值班员在部分停电区（网）与电力机车车机联控不及时，或未及时确认隔离开关状态等。

2.接触网技术资料错误，当站内有多个供电单元时，资料显示的岔区分段绝缘器位置标注错误，或接触网终点标位置错误、道岔区段挂网等信息错误，以致车站值班员误将停电区域认为有电，使行车人员将电力机车放入无电区。

3.列车运行计划中列车属性错误，致使电力机车开入无电区（网）。

4.现场职工实地操作错误或把关不严等。

（二）预警需求分析

针对以上预警需求情况分析看到，现场急需从设备和人员两方面着手，找到人员和设备之间的联锁（后称“人—设联锁”）关系，即在停电区（网）设备不具备放行电力机车的条件时，现场职工不进行确认，就无法进入下一步将电力机车的进路排入无电区（网）的操作。

另外，由于既有CTC、TDCS及计算机联锁系统较为庞大复杂，并且铁路内部权限问题及铁路各部门之间的数据交互繁琐，要求设计的系统具有与现有系统兼容的接口比较困难。因此，设计可临时安装于控制电网隔离开关的预警设备，同时，由于接触网停电维修通常不仅仅是固定的停电单元，还包括临时停电施工的网区，此时隔离开关数目较多，考虑到铁路对大量预警设备的维护保养成本可能较高，设计可移动式预警系统，即随时可以拆卸和安装的预警设备，辅助现有规定操作标准规范来避免电力机车进入无电区（网）。

（三）总体网络构架设计

根据预警需求分析及停电区行车作业流程，建立车站值班员、供电部门隔离开关控制情况、电力机车司机等相关人员的作业规定，建立它们之间相互的网络关系，如图1所示。

图1中，根据施工维修等有计划停电前，车站值班干部到岗把关，由供电段人员操作隔离开关，一人操作一人防护，在隔离开关处设置供电单元发射器，将供电区名称、岔区分段绝缘器位置，或接触网终点标位置错误、道岔区段挂网等信息发到远程供电单元发射基站，基站服务器再将数据存储并处理，同时计算出机车与停电区的相对位移，最后向接近停电单元的机车发出警报，同时行车室人员也会收到警报。司机立即与行车室车站值班员联控，确认机车属性、道岔、进路正确后由车站值班员远程关闭该电力机车的警报，最终避免电力机车进入无电区（网）。