西宁站施工影响分析推演系统设计

马新宇　田辉　牛涛　陈方琪

摘 要：施工对行车组织有很大的影响，直接危及行车安全且影响作业效率，合理的施工方案一直是铁路部门追求的目标。为此，提出利用计算机仿真技术保证施工方案的合理性，实现对各类施工方案影响范围的分析。在分析西宁站施工影响分析推演系统需求的基础上，进行系统设计，其中系统架构由功能应用层、功能支撑层、数据支撑层组成；系统功能由数据管理、车站联锁控制台模拟、施工推演过程模拟、施工推演结果展现4个模块组成。系统在西宁站应用后保证了施工作业的准确性，减小了施工对其他设备的影响程度，提高了车站安全生产水平。

关键词：铁路施工；行车组织；影响分析；计算机仿真；西宁站

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

0 引言

铁路站场在铁路运输中有着十分重要的作用，铁路运输设备现代化技术正在飞速发展，铁路站场也必须适应铁路快速发展的需要不断进行技术改造。旧站场改、扩建、设备更新将日趋频繁，主要包括增加股道有效长度、增加渡线、设备维修、维护等[1]。而铁路站场改造施工又不同于一般基本建设施工，对繁忙的运输生产带来了不同程度的干扰。

施工方案应服务于运输，在制订施工要点过渡方案时，应最大可能地减少施工对运输的干扰和影响。因而施工必须保证在不影响正常运输的状态下进行。有计划、有步骤组织施工，加强对施工方案的研究、比选，加强施工期间行车组织措施，保安全、保畅通，是当前铁路运输生产中需要迫切解决的问题之一[2]。

1 西宁站施工影响分析推演系统的需求分析

天窗维修施工是车站的一项基本作业，是保障列车平稳、安全运行的基础[3]。以国内整体施工对行车组织影响分析的研究现状来看，发现由于缺少流程化、系统化、信息化的分析管理手段，产生了一系列施工期间对行车组织分析不到位、漏因素分析等问题。这些问题会对行车安全、行车组织管理、运输能力等产生一定的影响。青藏集团公司西宁站目前对施工条件下影响范围的推演工作完全靠人工，拿着施工计划在站场图上空对空的谈施工方案，不仅效率低下，还存在判断错误的可能，迫切需要可用的、直观的标识施工影响区域和程度的系统，以动态推演施工对行车组织的影响。

因此，考虑运用计算机仿真技术等手段建立车站行车模拟控制台的计算机仿真系统，用计算机模拟智能推演站场施工过程中施工组织方案对车站行车组织的影响范围及程度，通过在模拟控制台上标识出的影响范围对施工方案进行优化调整，智能产生施工期间行车组织方案，确定哪些线路可以进行正常接发列车或调车作业、哪些线路需要人工引导、限速运行等，并建立非正常条件下行车组织预警。具体实现的功能如下：

（1）车站联锁控制台模拟。建立可配置化、通用性高的企业级车站施工仿真推演的综合平台。实现集车站控制台、施工方案输入、影响范围自动标记、自定封锁车站设备以及生成影响进路列表的综合性施工推演分析系統的设计，提供施工条件下非正常的接发列车及调车作业的组织办法，系统配置灵活、辅助功能完备，全面、实用、符合运输生产管理及施工管理的实际。

（2）施工方案比选。根据输入的施工方案，通过语义分析、形式化描述、案例推理等多种理论技术手段实现施工影响范围识别及影响程度判断，进行施工方案比选以达到施工方案及运输要点智能化。此外，还可对施工方案进行综合评价。

（3）行车注意事项预警。对于施工期间的施工注意事项及行车组织方式进行智能预警及提醒，使其达到各项作业标准。

2 西宁站施工影响分析推演系统设计

2.1 系统架构

系统总体架构主要由功能应用层、功能支撑层、数据支撑层三层组成，如图1所示。

（1）功能应用层：主要为用户提供可供操作的界面以及实现各种功能应用，其中包括计算机联锁控制台模拟、施工计划智能分析、施工影响分级展示等功能。

（2）功能支撑层：主要提供系统所需的各种接口所返回的信息，支持信息的访问、传递及协作，其中包括联锁关系管理、行车影响管理、人员管理和车站平面图管理等业务逻辑的处理。

（3）数据支撑层：采用SQL Server数据库用作服务器端的数据保存，保存的数据包括车站行车业务数据、联锁表数据、施工影响知识数据、站场拓扑图数据等。

2.2 系统功能结构

西宁站施工影响分析推演系统由数据管理、车站联锁控制台模拟、施工推演过程模拟、施工推演结果展现四个模块组成，系统功能结构如图2所示。

（1）数据管理。数据管理模块中提供车站平面布置图中所有设备的数字化信息以及施工推演所需的相关数据。其包含静态数据和动态数据两部分，静态数据包括站场设备信息，以及对车站施工作业信息的存储和维护；系统以施工影响范围推演为核心，动态数据是指对此过程中产生的动态数据按照生成的进路信息进行分类组织，以提高查询、分析的效率。

（2）车站联锁控制台模拟。系统通过读取存放在数据库访问层的站场配置文件，来调用数据库中一些相关的数据关系表，如站场数据关系表和信号机、轨道区段及道岔数据关系表等，并把读取到的数据发送到相应的定义好的画图模块中的各个方法去实现。

（3）施工推演过程模拟。系统通过对施工计划智能分析，将施工范围转换为计算机可识别的数字化语言，并结合车站联锁表数据，查找受影响的列车进路及调车进路信息。

（4）施工推演结果展现。输入某一施工方案，系统根据预先建立的知识库，对该施工方案智能分析，确定影响范围并标注，同时生成影响进路列表，并智能产生施工期间行车组织方案，对非正常条件下行车组织的相关问题预警。

2.3 车站模拟控制台显示方式

车站模拟控制台界面是由站场模拟区模拟站场中的轨道、道岔、信号机以及控制台按钮组成[4]。通过建立车站模拟控制台，用此来表示西宁站的各个站场画面，完成与现场操作相同的操作界面，能够实现在其上进行接发列车及调车作业的控制，为施工推演建立基础平台。以西宁货站为例，当输入用户名为西宁货站时，对应的模拟控制台界面如图3所示。

（1）轨道：轨道区段空闲状态显示为青色光带：；区段占用或故障显示红色光带：；接通光带状态为白色状态：；无岔区段名称固定显示在轨道线段附近。

（2）道岔：道岔岔尖处无缺口一侧表示道岔开通位置；道岔岔尖处缺口一侧表示道岔未开通位置。表示3号道岔处于定位状态。

（3）信号机：列车信号关闭状态显示红色图形，开放时显示双黄、单黄和绿色三种状态：、、。调车信号关闭状态显示蓝色图形，开放时显示白色图形，开放引导信号时显示红白双色。信号机名称是否显示受系统菜单区的“显示信号机名称”按钮控制。信号机旁绿色方块为列车按钮，白色方块为调车按钮。

（4）功能按钮区：

1）X引导：下行引导接车按钮，点击X引导按钮排通下行引导接车进路；

2）X总锁：锁闭下行咽喉道岔，点击X总锁按钮，下行咽喉道岔全部锁闭，X总锁按钮变红；再次点击X总锁按钮（需要输入口令：123），道岔解锁，X总锁按钮变白色；

3）X总定：下行总定位按钮，按下X总定按钮和下行道岔按钮，道岔转为定位状态，道岔按钮显示绿色；

4）X总反：下行总反位按钮，按下X总反按钮和下行道岔按钮，道岔转为反位状态，道岔按钮显示黄色；

5）总人解：人工解锁按钮，按下总人解按钮和列车始端按钮，人工解锁列车进路；按下总人解按钮和调车始端按钮，人工解锁调车进路；

6）总取消：取消当前操作，或者取消进路。按下总取消按钮和列车始端按钮，取消列车进路；按下总取消按钮和调车始端按钮，取消调车进路；

7）S总反：上行总反位按钮，按下S总反按钮和道岔按钮，道岔转为反位状态；

8）S总定：上行总定位按钮，按下S总定按钮和道岔按钮，道岔转为定位状态；

9）S总锁：锁闭上行咽喉道岔，按下S总锁按钮，上行咽喉道岔全部锁闭，S总锁按钮变红；再次点击S总锁按钮（需要输入口令123），道岔解锁，道岔按钮颜色恢复，S总锁按钮变白色；

10）S引導：上行引导接车按钮，按下S引导按钮排通上行引导接车进路。

3 系统的实现及应用效果

3.1 系统的实现

西宁站施工影响分析推演系统通过导入施工方案，进行施工影响范围推演，判断锁闭设备所在的列车进路和调车进路集合，将直接影响的列车进路和调车进路在控制台上以明确的颜色显示出来；分析出当前情况下，可以正常接发车的列车进路以及调车进路有哪些，是否能够完成该阶段的接发车作业，同时得出受影响的车次，对非正常情况下的接发列车的条件及安全要求以多媒体方式予以提示。当输入一种施工方案后，系统标记的影响范围如图4所示，生成的影响进路信息数据如图5所示。

3.2 系统的应用效果

西宁站施工影响分析推演系统开发完成后在西宁站投入应用。与系统应用之前相比，车站线路的运用效率得到了明显的提高，减少、甚至杜绝了施工过程中作业环节遗漏的情况，施工作业标准得到更好的贯彻执行。由于系统事实上承担了“预测”的职能，有效地提高了施工效率，确保了施工作业安全。

4 结语

西宁站施工影响分析推演系统的研究，对于实现铁路智能化、信息化、现代化有一定的现实作用。与原来人工分析施工方案的影响范围相比，有助于遴选出更适合的施工方案，降低施工对周围设备的影响，并且能够智能监控作业过程，从而保障施工作业安全。但是，在系统应用过程中也存在一些不足，如对施工期间的施工注意事项及行车组织方式进行智能预警及提醒还不够精准，需要在今后的研究过程中加以完善。

参考文献：

[1]杨桂林.论铁路线路病害原因及维修养护措施[J].建材与装饰，2018（42）：243-244.

[2]辛明喜.封锁铁路线路施工的安全管理分析与对策[J].内蒙古煤炭经济，2010（04）：73-74.

[3]李忠科.高速铁路信号施工技术管理探讨[J].通讯世界，2018（07）：19-20.

[4]王宁.非正常情况下车站作业模拟系统的研究与开发[D].兰州交通大学，2014.

作者简介：马新宇（1994-），女，黑龙江人，硕士研究生，研究方向：交通运输信息技术。