STP系统数据管理与试验验证

乔露，李恩源

（1.西南交通大学，四川 成都 610000；2.河南辉煌科技股份有限公司，河南 郑州 450000）

0 引言

无线调车机车信号和监控系统（STP）通过地面和车载设备，将获取的集中联锁车站调车作业相关信号及道岔、轨道电路区段信息进行处理，采用车地无线通信方式，通过列车运行监控装置（LKJ）实现对调车机车信号显示和车列速度的监控[1-3]，有效避免了冒进信号、超速、冲撞土挡等各类安全事故，使调车事故率大幅度下降。近年来，随着STP系统的大力推广和运用，尤其是2014年中国铁路总公司下发《中国铁路总公司关于对无线调车机车信号和监控系统设备的专项整治的通知》以来，铁路局集团公司在资金和管理上加大了对STP系统的建设投入，很多具备专用调车机车的车站都完成了STP系统的建设和运用。STP系统涉及机务、车务、电务、通信等多个部门和专业，主要运用部门为车务和机务部门，维护部门为电务和通信部门等。STP系统具备对调车机车的安全控制功能，而数据是控制计算的基础，因此，数据管理在系统的建设和运用维护中作用重大。同时，涉及铁路信号专业的系统在上站运用前均要进行一系列严格的测试和验证工作，确保功能正常后方可投入运用。

1 数据管理

STP系统的数据主要包括：站场各类控件的距离信息（道岔区段、无岔区段、股道等）、站场信号设备的连接关系和表示信息、站场规定的各类限速信息、站场无源应答定位器的位置信息、限速、连接软管数量等。STP系统整体上分为车载和地面2部分，车载设备和地面设备有机结合闭环通信，地面部分是整个安全控制的基础。对于安全防护功能的计算，车载和地面有着不同的分工，例如，站场内存留车的跟踪计算由地面设备完成，土挡、特殊控制点距离的跟踪则由车载设备完成。因此，车载和地面部分都涉及到数据的制作和管理。STP系统的数据具有分布广、种类多、格式不统一等特点。

1.1 数据分类

依据数据使用和管理部门的不同，STP系统数据可分为电务类数据、车务类数据、与STP相关的LKJ调车监控基本控制参数3种类型。电务类站场数据主要包括站场信号平面布置图、信号机数据、道岔数据、区段数据、点式应答定位器数据等与信号密切相关的数据；车务类数据主要包括股道数据、停车点数据、调车作业中一些线路的特殊限速要求、调车作业中连接软管的要求等与行车安全和效率相关的数据；与STP系统相关的LKJ调车监控基本控制参数主要包括安全距离、限速、解锁条件、报警功能等。STP系统数据既涉及站场的基础数据，又涉及安全控制参数，数据的准确性和合理性直接关系着系统的运用质量和作业效率[4]。其中，电务类数据和车务类数据最终制作输出的数据包括地面数据文件、车载数据文件、LKJ人机界面单元数据文件；LKJ调车监控基本控制参数最终输出的是LKJ控制文件（U3U4）。

1.2 数据采集

数据采集是指如何对数据进行获取，并通过相关处理后生成能为系统直接使用数据的过程。STP系统数据采集主要包括从车务、电务获取的相关数据，以及相关单位从车站现场实地测量获取的距离数据和点式应答定位器位置数据。其中，站场距离数据是跟踪计算控车的重要依据，数据的采集精度要求非常高，数据采集时一般采用专用测距小车逐区段进行测量和记录，然后由不同的人员进行实测复核，对不一致的数据再进行现场确认复核，从而有效地保障了数据的准确性；点式应答定位器数据是根据现场实际情况确定位置后，写入点式应答定位器，具有对机车位置校正和控制模式切换的功能。《无线调车机车信号和监控系统（STP）运用维护管理办法》（铁总运〔2015〕148号）对STP系统数据提报有相应的规定，通常情况下电务类数据一般应由设计部门或供应商提报，相关设备供应商核查，电务段审核；车务类数据由供应商根据车务站段提供的《站细》编制，车务段审核；与STP系统相关的LKJ调车监控基本控制参数则由铁路局集团公司电务、运输、机务部门共同确定；所有数据最终由电务段汇总审核后提交给供应商。STP系统数据制作审批流程见图1。

图1 STP系统数据制作审批流程

2 试验验证

试验验证是在做好数据和程序后，系统投入运行前的确认检查工作。对于STP系统而言，试验验证如何开展、分为几个阶段，以及每个阶段达到什么条件方能进入下一阶段等，一般在铁路局集团公司的维护管理办法中有相关规定。总体上说 ，STP系统试验验证可分为仿真试验和联调联试2个阶段。其中，仿真试验一般在实验室环境下进行，联调联试是在现场实地进行的现场试验。一般情况下，对新建、大修、更新改造的STP系统正式投入运行前，都要进行仿真试验和联调联试。

2.1 仿真试验

仿真试验是在实验室或特定场所搭建的模拟现场环境中对STP系统的数据和功能进行测试，最终实现验证数据的正确性和功能的正常性。其中，数据方面要验证距离数据的一致性、站场表示的正确性等；功能方面要对各类防护类型和防护模式进行验证，例如土挡防护的限速是否符合相关规定的要求，刷点式应答器进行控制模式的切换等是否符合要求。通常情况下，仿真测试要全面彻底，所有能验证的数据和功能项点均要在模拟环境中检验。原则上，能在实验室测试的就一定不要放到现场测试，仿真试验是进行联调联试的前提。完整的仿真试验测试平台包括计算机联锁仿真终端、地面主机、车务终端、车载主机、车载打印机、应答定位接收模块及配套LKJ等实物设备（见图2）。其中，计算机联锁仿真终端的软件一般采用联锁厂家提供的模拟软件，该软件一般能直接加载计算机联锁厂家发布的上站数据，可有效保证数据版本的一致性；应答定位接收模块可根据实际条件采用实物设备或采用点式应答器模拟软件。在实验室仿真试验时，车地通信应采用与现场一致的电台进行验证，因试验环境距离较近，可适当降低电台的功率。

图2 仿真测试环境

2.2 联调联试

联调联试是针对铁路信号设备或其他相关行车设备的现场测试过程。一般来说，在线路开通运营前对沿线轨道、接触网、通信、信号等各项设备逐步进行测试，并依据测试结果对发现的缺陷进行调整，直至各系统以及整体系统满足高速运行及动态验收要求。STP系统联调联试在仿真测试达到预期目标后，使用仿真试验验证合格的软件和数据进行现场上车试验。STP系统联调联试一般根据站场实际情况制定相应的试验方案，试验方案包括试验项目、试验准备及安排、试验大纲、安全防护措施等。其中，试验项目是要重点进行现场试验的功能项。试验准备及安排原则上应包括专用调车机车的调配、试验影响范围、试验测试工具、人员配备及分工等。专用调车机车应选用性能良好、轮径参数设置准确的机车。试验影响范围包括：需要哪种调车机车、排列哪些调车进路、需要进行哪些甩挂车作业、需要占用哪些作业股道等。安全防护措施包括：做好信号防护（例如冒进信号试验时，道岔转换至安全位置再关闭信号）、人身安全防护措施等。测试大纲（或称为测试用例）是现场联调联试的重要测试依据，一般包括测试项目、测试方法及要求、测试步骤、测试标准、测试结果等。试验大纲一般由相关电务、车务、机务站段和供应商共同制定并纳入试验方案。试验方案报铁路局集团公司审批后，运输部门组织车务站段安排作业计划。联调试验项目主要包括：

（1）在现场实际环境下，主要完成对车载和地面系统的站场表示（信号、道岔、进路状态）的一致性复核、调车作业计划的一致性核对。例如，排列进路后，对比地面的车务终端与LKJ显示的信号机色灯状态、道岔定反位表示、锁闭状态等。

（2）结合现场实际调车作业情况，对各类数据、参数设置的准确性进行验证，如距离、出清延时参数等。

（3）结合特定的站场，对无线通信覆盖、应答定位器报文以及TMIS接口信息等内容进行验证。

（4）结合现场实际情况，对各种作业模式、安全防护类型以及各类控制功能进行全面验证。例如，一度停车点、区段限速、道岔限速等是否启用防护、限速是合符合设定要求。

（5）根据车站情况，若存在多台机车时，可选择性能良好的机车进行试验，其他机车在试运过程中添乘验证。

（6）结合现场实际作业情况，对LKJ运行记录数据和STP系统车载运行记录数据进行处理和分析，验证记录数据的正确性。

联调联试过程一般由车务、机务、电务部门安排专职或负责人全过程参与，在调车监控控制区域依据试验大纲进行逐条测试并进行记录。联调联试结束后，需要根据测试情况和记录形成测试报告，测试报告结果直接影响是否能进入下一阶段的试运用工作。

3 数据变更管理

在STP系统运用维护过程中，数据发生变化是经常发生的事情。通常情况下，站场改造、联锁系统升级或更换、STP系统控制范围变化等都会引起系统数据的变化。一旦出现站场规模变化等情况均需要进行数据变更评估，确定站场变化是否会影响到系统数据的变更，确定变更后依据变更内容对STP系统相关数据进行相应的修改和测试。变更测试一般要制定变更测试方案，包括项目背景、变更范围、影响分析、测试范围、测试环境、测试用例等。但实际作业过程中，联锁系统的升级不一定会引起STP系统数据的变更，需要结合实际情况分析是否会引起相应的变更。数据变更管理流程见图3。

图3 数据变更管理流程

4 相关建议

4.1 数据管理

由于数据对于STP系统的正常运行具有非常重要的作用，因此，数据管理应从供应商和运维部门2方面共同加强管理。供应商对数据的管理要做到数据可追溯管理，并建立严格的版本控制机制，使所有车载数据和地面数据均详细记录数据版本、变更时间、变更内容、变更原因、影响范围、发布时间、负责人等信息。运维部门也要建立详细数据的台账，记录数据版本号、更换日期、更换版本号、数据修改内容、发布日期、发布人员等信息。数据从供应商发布到现场使用都需要做好相应的跟踪管理，现场使用的数据必须是经过仿真试验没问题的。为了保证数据更换的正常性，车载数据和地面数据的换装工具尽量做到专用，每次进行数据更新换装时，要把换装工具原有数据清除，重新写入新数据，并对换装工具做好相应的版本标识，严防数据版本的混乱[5]。

4.2 试验管理

仿真试验和联调联试需要运用部门参与验证，仿真测试一般有电务段的车载和地面信号专职人员参与，联调联试一般需要机务、车务、电务等更多的部门参与。为保证试验的效率，在试验前供应商应做好充分准备工作，仿真试验要根据不同铁路局集团公司下发的维护管理办法制定相应的测试大纲、测试表格、测试用例等，供应商应在仿真试验前结合测试大纲逐条验证，确定无问题后再进行正式仿真试验。对于联调联试来说，在制定测试大纲时，应充分考虑现场实际情况，最好在试验前去现场调研作业情况，清楚站场整体作业繁忙程度、站场轨道电路状况、股道暂存车情况等，以便编制更合理的测试用例。在设计测试进路时，尽可能地将各类待验证的功能项进行合理分布，每走1条进路尽可能多地验证功能，并需要考虑备用方案。在联调联试时，如果站场情况发生变化，应结合现场情况进行方案变更。此外，在制定测试大纲时，应把各部门的组织协调和安全防护进行充分考虑，指定统一指挥人负责组织协调，参与试验人员的通信工具应配置到位，车载和地面沟通应保持畅通，并提前规划好所有参与部门的工作安排。联调联试开始前，参与人员必须清楚自己的职责。联调联试涉及现场用车，安全防护必须安排到位，应安排专职的防护员和安全员[6]。

4.3 设计改造

STP系统是调车作业安全防护的重要设备之一，其建设和改造最好能纳入站场建设和改造，与站场设计同步完成。根据铁路项目实施流程，应从设计源头入手，进行相应的规划和考虑，后继各项工作才能顺利开展。对于新建站应考虑地面信号机械室或微机室预留地面控制机柜的位置，电源屏做相应的预留容量及地面天线安装位置等。对于已安装STP系统的车站改造时，应评估改造范围是否对STP系统构成影响，以便做好同步改造设计。

5 结束语

随着STP系统的日益普及，数据管理和试验验证是STP系统建设和运维过程中的重要一环，不仅决定着系统能否正常发挥应有的安全防护功能，而且关系到电务部门对STP系统的日常维护工作。通过对系统数据管理和试验验证进行分析探讨，为STP系统合理、规范、高效的建设改造及运用维护提供参考。