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[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）。
二、系统功能模块设计
根据现场需求，系统必须具备确保车站值班员、供电部门隔离开关人员之间确认停电单元或对应接触网，车站值班员和相关司机之间确认机车属性、停电区股道及相关道岔信息，并对即将发生电力机车进入无电区（网）的情况进行报警，提示相关作业流程的功能。同时，需具备通话记录功能已提供行车凭据。
（一）预警功能模块
遇运行前方区间或站内与已办理好的接发列车或调车进路相关的供电单元停电或存在无网区，在电力机车牵引的列车或机车进入区间或站内停电区电分段或无网区前一定距离能起到连续预警提醒。并能在系统显示器上显示运行前方已办理好的接发列车或调车进路实际情况。该功能的设计需要具备供电人员携带设备、行车室预警设备、车载预警设备（限装于电力机车上）三部分，无线服务器可单独置于行车室内或镶嵌于行车室预警设备中。
（二）语音识别功能
当车站值班员业务繁忙时，使向行车室预警系统输入数据这项工作显得更加繁琐，因此，预警系统设置语音识别功能。在险性进路识别时，从车站值班员的指令中翻译并取出股道号、信号名称、线路标识等信息吻合的数据，将这些数据与前面核对存储的停电区（网）进行对比，如果数据之间吻合，即可进入系统预警报警中。比如，车站值班员下指令：“客车T51次三道停车，开放信号”，语音识别出“特51次”“三道”，当系统判断“三道”数据属于停电区股道号，马上启动风险进路识别功能，即先进行电力机车配比，成功后立即报警提示有可能将电力机车开入无电区的相关信息。
该功能建议作为系统数据录入的首选功能，将手触功能作为辅助功能，以减轻行车工作负担。
（三）施工现场监控功能
该功能可使用外接式360度无死角摄像头在停电区内，当系统开始报警时，司机、车站行车室人员都可以看到停电施工的情况。同时，可作为监控记录仪来存储停电区施工进程情况，更直观地发现问题。
（四）预警系统监控、故障报警功能
系统对各部分设备的监控系统进行整合，构建一个完整的监控平台，实现了对设备全天候、全覆盖的集中检测、监视和管理。系统根据需要，可通过设备的监控系统监测设备运行状态，设定触发断网、数据传输中断等故障情况的报警，发生故障或出现异常时，通过短信、声光等多种方式发出报警信号，并第一时间把设备运行数据分析结果、故障信息推送到该系统。
（五）作业流程自动提示
当系统分析电力机车向无电区靠近并发出警报时，自动触发到有关岗位、人员，有关岗位、人员按流程处置，车站值班員通过计算机界面看到处置提示，如图2为确认出现电力机车10003次开入无电区前兆，提示车站值班员第一步扣停列车，当值班员扣停10003次后，点击“确认”，进入第二步作业环节。当确认电力机车即将接入无电区（网）时，车站值班员、司机按系统提示进行处理。该功能可有效缓解车站值班员慌乱情绪，降低行车事故发生率。
（六）储存功能
系统应具备记录储存该系统中所有显示和有关人员操作、通话的功能，便于查询、分析。存储应用车站站场图、股道号、信号名称、停电单元等数据。也可根据需要来大数据分析，进行数据统计和预测等。
三、总结
本系统设计建立在无线网络传输方法之上，利用当前发达的无线通讯网络以及计算机编程、数据资源整合、软硬件环境，充分运用铁路车站停电施工的相关作业办法中人员沟通卡控制度，设计附加人员设备相互制约即“人—设联锁”关系，既不干扰当下使用的控车系统、计算机联锁系统运行，又避免了获取现有系统接口权限的复杂手续的网络信息防护预警系统，同时，系统实现简洁且逻辑严密，成本较低却能解决当下防止电力机车进入无电区（网）的需要。但是，对设计系统的故障检测等方面还未做到深入研究设计，希望这些问题得到铁路企业相关部门的支持，不断深入研究和改进，同时也希望给铁路相关领域的研究开发起到一定的参考作用。
参考文献：
[1]姜镇华.防止电力机车进入无电（网）区的原因分析及对策[J].上海铁道科技，2014，4（1）：54-55.
[2]黄昌奎.防止电力机车进入停电（无网）区的对策[J].铁道运输与经济，2018，35（3）：85-88.
编辑 马燕萍