周 恒 蔣 平 樓向東 楊 興

兗礦集團礦區(qū)鐵路線路共計260 km，跨越兗州、曲阜、濟寧、鄒城和任城3市2區(qū)，連接7礦2廠，北進鳧村站與國鐵兗石線接軌，東入鄒縣站與京滬干線相連，設(shè)有14個車站，東西跨度近50 km，形成了以大東章集配站為中心，年運輸能力3000萬噸的礦區(qū)專用鐵路運輸網(wǎng)絡(luò)。

濟二站、濟三站、常營站簡稱濟東三站。其中，濟二站、濟三站分別為濟寧二號、三號井煤礦裝車站，常營站為連接兩站的集配車站。隨著濟東地區(qū)煤炭資源的逐步萎縮，再加上地銷、河運運量日漸增長，濟東三站鐵路年運量有大幅度減少，行車密度大幅降低。目前常營站僅起到行車會讓的作用，已不再進行調(diào)車作業(yè)。

礦區(qū)鐵路行車的特點是點多、線長、車站分散、業(yè)務(wù)量小、專業(yè)眾多。但即使作業(yè)量很小，也配備了車站值班員、調(diào)車員、連接員等各工種，造成人員的極大浪費。因此，實現(xiàn)濟東三站的區(qū)域聯(lián)鎖遠程集中控制，可以減少車站值班員、調(diào)車員、連接員、信號人員的配備，優(yōu)化作業(yè)模式，達到“系統(tǒng)優(yōu)化、瘦身強體、減員增效”的目的;同時將三車站控制權(quán)集中于中心車站，實現(xiàn)了遠距離、集中控制，便于行車組織管理及安全監(jiān)管。在經(jīng)充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，擬將濟東三站實現(xiàn)區(qū)域聯(lián)鎖控制列為首批改造項目。

1 既有設(shè)備區(qū)域聯(lián)鎖控制可行性分析

在聯(lián)鎖設(shè)備層進行區(qū)域聯(lián)鎖遠程集中控制，技術(shù)實現(xiàn)上目前主要有2種方案:一是在聯(lián)鎖系統(tǒng)的聯(lián)鎖邏輯關(guān)系處理層面實現(xiàn)，即在中心車站的聯(lián)鎖機上，對區(qū)域內(nèi)的多個遠程車站的設(shè)備進行聯(lián)鎖關(guān)系集成，只在控制中心站設(shè)置聯(lián)鎖機，在遠程車站設(shè)置執(zhí)表機系統(tǒng)，由網(wǎng)絡(luò)通信實現(xiàn)中心站與被控站的聯(lián)鎖關(guān)系數(shù)據(jù)同步，從而使得中心站人機交互終端可以間接地對遠端聯(lián)鎖設(shè)備進行操作;二是在聯(lián)鎖系統(tǒng)的人機交互層面直接實現(xiàn)集中控制，即將被控站的上位機終端通過網(wǎng)絡(luò)延伸到中心站，從而在中心站可以直接對遠端聯(lián)鎖設(shè)備進行控制。前一種方案技術(shù)相對復(fù)雜，可實現(xiàn)的功能較多，適合有特殊系統(tǒng)功能需求的地方，目前在國鐵上使用較多，其安裝、調(diào)試乃至維護都相對困難。因此，選擇了后一種方案，它結(jié)構(gòu)簡單明了，維護方便，施工難度低、影響小、尤其適合已開通運行了計算機聯(lián)鎖的車站。

結(jié)合濟東三站既有設(shè)備現(xiàn)狀，要實現(xiàn)區(qū)域聯(lián)鎖遠程集中控制，需要在控制中心站信號機械室設(shè)置待控站的操作機C、操作機D，利用光纖將中心站操作機與對應(yīng)待控站操作機進行組網(wǎng)連接，在控制中心行車室設(shè)置對應(yīng)的控顯設(shè)備。所以，車站既有設(shè)備需具備2個條件:①車站采用信號計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)備;②站間有滿足要求的通信通道。

1.1 車站信號計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)備

濟二站、濟三站及常營站為VPI型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 VPI型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

濟二站、濟三站及常營站每個站各配置了2臺MMI操作機，根據(jù)站場大小及實際需求情況，可以適當增加MMI操作機冗余配置的數(shù)量。若有遠端操控的需求，還可以將冗余的操作機通過網(wǎng)絡(luò)延伸而設(shè)置在遠端。聯(lián)鎖機作為下位機處理與現(xiàn)場硬件設(shè)備接口，操作機作為上位機用于人機接口交互，上、下位機間的通信至關(guān)重要，因此，采用工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)本身具有可大可小、可近可遠的屬性，不受地域空間限制。設(shè)置遠程操作機，只要將上、下位機間的專用網(wǎng)絡(luò)架設(shè)好，聯(lián)鎖系統(tǒng)架構(gòu)本身對此沒有限制。從聯(lián)鎖下位機的角度看，上位機不管是設(shè)在近端還是遠端，功能和效果都是一樣的。聯(lián)鎖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)自身固有的功能特點，可通過將聯(lián)鎖以太網(wǎng)絡(luò)拉伸到遠端，然后在遠端增設(shè)MMI操作機，來實現(xiàn)遠程集中控制的功能。只需提供相應(yīng)光纖通道，專用以太網(wǎng)絡(luò)的站間溝通就順理成章。為保障既有計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)及新增區(qū)域聯(lián)鎖控制系統(tǒng)設(shè)備工作的穩(wěn)定性，可將區(qū)域控制中心新增終端設(shè)備的供電采用獨立供電方式，與車站本身聯(lián)鎖系統(tǒng)的供電獨立開來，互不影響。

1.2 濟東三站通信通道情況

在常營站—濟二站、常營站—濟三站之間均設(shè)有12芯光纜，且有光纖余量可用，具備區(qū)域聯(lián)鎖遠程控制的通道條件。因此，可采用光纜 (控制中心設(shè)置在濟二站)將濟三站、常營站的聯(lián)鎖系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拉伸到濟二站，以實現(xiàn)在濟二站遠程控制濟三、常營兩站。

2 區(qū)域聯(lián)鎖控制中心站設(shè)置分析

從技術(shù)角度考慮，只要滿足聯(lián)鎖設(shè)備硬件和通道條件，區(qū)域聯(lián)鎖遠程控制中心設(shè)置在任一車站均可，主要體現(xiàn)在以下三方面。

1.行車組織分析。常營站作為集配站沒有裝車作業(yè)，且不再進行調(diào)車作業(yè)，主要功能為行車會讓，作業(yè)量少、內(nèi)容簡單，從作業(yè)量分析不適于作為區(qū)域聯(lián)鎖控制中心。濟二站裝車量較濟三站多，行車作業(yè)較濟三、常營復(fù)雜，更需及時全面掌握礦方裝車信息。從行車組織分析，在濟二站建立區(qū)域聯(lián)鎖控制中心，由該站值班員負責常營站、濟三站的行車閉塞辦理、進路布置、道岔操作和領(lǐng)導(dǎo)調(diào)車作業(yè)較為合理。

2.車站分布位置。濟二站—常營站距離約5 km，濟二站—濟三站距離約10.5 km，常營站—濟三間站距離約12 km，濟二站與常營、濟三兩站相對距離較近，出現(xiàn)突發(fā)情況容易處置。從車站分布位置分析，區(qū)域聯(lián)鎖控制中心設(shè)置在濟二站較為合理。

3.人員配置分析。在常營、濟三、濟二任一車站設(shè)置控制中心，均可將另外兩車站值班員相應(yīng)減少。同時由于常營站已無調(diào)車作業(yè)，可減少常營站連接員5人。

綜上所述，無論是從行車組織、車站分布位置及人員配置，將區(qū)域聯(lián)鎖遠程集中控制中心設(shè)置在濟二站是最為合理的選擇。

3 改造方案

在濟二站增設(shè)濟三站和常營站的遠程MMI操作機，通過切換操作機控制權(quán)，來實現(xiàn)在濟二站遠程集中控制濟三站和常營站的聯(lián)鎖設(shè)備，其網(wǎng)絡(luò)連接見圖2所示。

圖2 遠程MMI操作機 (上位機)網(wǎng)絡(luò)連接圖

3.1 本次區(qū)域聯(lián)鎖控制改造主要工作

1.硬件方面:在濟二車站微機室增設(shè)1套機柜用于安放網(wǎng)絡(luò)、電源及操作終端設(shè)備，濟三站、常營站需增設(shè)交換機、光端機等。主要設(shè)備需求如下:機柜1套、光纖交換機8臺、UPS主機及電池2套、工控機4臺、顯示器4臺、電源配電箱及切換箱各1套等。

2.軟件方面:需修改濟三站及常營站控顯機數(shù)據(jù)，增加遠程控制終端 (操作C機及操作D機)的故障報警提示，并同步修改維修機控顯數(shù)據(jù)。

3.光纖通信通道:需提供濟三站至常營站6芯光纜 (A網(wǎng)2芯，B網(wǎng)2芯、備用2芯)，常營站至濟二站6芯光纜 (A網(wǎng)2芯，B網(wǎng)2芯，備用2芯)，用于貫通濟三、常營至濟二站聯(lián)鎖間的網(wǎng)絡(luò)通道。

4.設(shè)備電源:需在濟二站智能電源屏增加電源模塊，以提供兩路獨立的220V電源用于新增設(shè)備的供電。

3.2 改造方案特點分析

1.投資額度不大。在既有設(shè)備的基礎(chǔ)上實現(xiàn)系統(tǒng)裝備自動化、信息化、智能化，不僅節(jié)省了資金和人員，還降低了勞動強度、提升了鐵路運輸效率，提高了裝備技術(shù)水平，是典型的投資小、收益大的改造項目，經(jīng)濟效益、社會效益顯著。

2.系統(tǒng)安全性及可靠性增加。在濟二站分別設(shè)置2套濟三站遠程控制終端和2套常營站遠程控制終端，在任意一套遠程控制終端故障的情況下，都可以切換至另一套備用終端。另外，即使?jié)翝⒊I至濟二的冗余通信通道全部發(fā)生故障，仍然可以將控制權(quán)切換至濟三站、常營站本地操作終端進行應(yīng)急操作，待通道故障排除后，再切換回濟二站的遠程控制終端。改造后保留既有的操作終端配置，濟三和常營兩站新增的遠程操作終端也是按照N+1冗余設(shè)置的。就濟三站或者常營站新的整體來看，操作終端由之前的N+1冗余提高到N+3冗余，在聯(lián)鎖機不變的情況下，將上位機部分的冗余度增加，使得整個系統(tǒng)的安全性和可靠性大幅提高。

3.網(wǎng)絡(luò)獨立。擬采用將濟三至濟二站的數(shù)據(jù)網(wǎng)及常營至濟二站的數(shù)據(jù)網(wǎng)相互獨立設(shè)置，通過新增交換機，在硬件上對網(wǎng)絡(luò)進行徹底隔離，三站網(wǎng)絡(luò)封閉獨立，互不干涉，能避免單一站網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障影響到其他站的通信，保持了聯(lián)鎖系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

4.改造施工影響范圍小。硬件方面，新增的設(shè)備獨立，便于前期現(xiàn)場的設(shè)備安裝施工，對現(xiàn)場在用設(shè)備影響小;軟件方面，對于濟二、濟三及常營站的聯(lián)鎖下位機軟件是不做任何修改的，避免了此次改造升級對于濟二、濟三站及常營站既有設(shè)備的影響。

5.電源獨立。設(shè)置獨立的供電及UPS設(shè)備，能確保濟二站聯(lián)鎖配電與濟三、常營站的遠程控制終端相互獨立，單獨故障時不會相互影響。

4 推廣應(yīng)用價值

濟東三站區(qū)域聯(lián)鎖控制改造方案實施后，可優(yōu)化、減少常營、濟三兩站車站值班員10人;同時由于常營站長期沒有調(diào)車作業(yè)，可優(yōu)化常營站5名調(diào)車連接員到其他站工作;年節(jié)省費用共約100萬元。通過此次改造，對濟東三站行車組織、設(shè)備檢維修、應(yīng)急搶險、工程施工等工作方式及管理制度進一步優(yōu)化改進，逐步形成以濟二站為中心的大工區(qū)管理制度，實現(xiàn)扁平化管理模式，統(tǒng)一調(diào)度指揮。這樣不僅節(jié)省了費用和人員，由于采用系統(tǒng)冗余的工作模式，還提高了計算機聯(lián)鎖設(shè)備的安全性、可靠性，提升了信號技術(shù)裝備的智能化、信息化、自動化程度，提高了行車指揮系統(tǒng)的效率及技術(shù)水平。此種改造模式具備在礦區(qū)鐵路推廣使用的較高價值，就兗礦集團礦區(qū)鐵路來說，鮑店站與興隆站，南屯站與孟樓站、北宿站、電廠站，大東站與北宿站、東灘站、躍進河站都可依據(jù)情況改造，從而提高運輸效率、節(jié)約大量資源，區(qū)域聯(lián)鎖控制也必將成為礦區(qū)鐵路今后建設(shè)、改造中優(yōu)先發(fā)展的聯(lián)鎖模式。

［1］ 中華人民共和國鐵道部.計算機聯(lián)鎖技術(shù)條件［S］.2002.

［2］ 徐德龍.集中控制形式的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)冗余和切換技術(shù)研究［J］.鐵道通信信號，2013(10)5-8.