關于駝峰自動化控制系統改造若干問題的探討
自動化控制是一種現代工業、農業、制造業等生產領域中機械電氣一體自動化集成控制技術和理論。摘要：結合安康東駝峰自動化控制系統的改造施工，針對施工中出現的問題進行探討分析，提出解決方案。結合施工方案及現場施工情況，探討駝峰的調試、開通。對安康東駝峰今后的改造提出設想。
關鍵詞：駝峰;改造施工;探討;設想;控制系統
近年來，隨著我國經濟的飛速發展，鐵路建設也進入大規模發展階段。鐵路運輸需求量的日益增長，對編組站提出了更高的要求，尤其是作為編組站“心臟”的駝峰，如何快速地解編貨物列車，將直接影響編組站甚至鐵路線的運輸效率。安康東駝峰由于控制系統落后、設備老化等原因，解編能力大大下降，運輸問題日益凸顯，所以駝峰場的升級改造顯得尤為必要。
安康東駝峰改造前采用TW-2型駝峰自動控制系統，本次改造施工將既有TW-2型更換為TBZK-II型自動控制系統，新設置室內各種機柜、智能型電源屏、進路控制機柜、速度控制機柜、監測機柜等;室外設備配套新系統加以改造。由于在改造施工期間，要保證駝峰場正常的解編車輛，所以對施工方案不斷進行優，達到兩個目的：一是不能干擾正常的行車運輸，二是便于施工、調試和開通。以下筆者將結合安康東駝峰現場施工情況，對施工中遇到的問題和今后的改造思路進行探討。
一、施工過程中遇到的幾點問題
1.1 信號電纜的利舊改造
由于安康東駝峰場機械室內設備倒層新設，室外信號設備利舊改造。室外信號電纜利舊改造有兩種方案。方案一：室外主干電纜新設。方案二：由于既有機械室位于二樓，新建機械室位于一樓，可以將既有電纜割接至新分線盤。方案三：在新舊分線盤間新設聯系電纜。這三種方案各有優劣，方案一便于施工，電纜至機械室端可以施工到位，只需在開通時將室外端接入既有方向盒，但施工成本較高。方案二施工成本最低，只需將電纜割接穿入新分線盤 ，缺點是此施工只能在開通當天進行，且耗時較長，不利于前期試驗和開通施工;方案三施工后有利于前期試驗，且開通當天施工量適中，施工成本一般。
安康東駝峰頭部信號設備較多，前期調試28組電空轉轍機道岔、40架信號機、108個區段軌道電路、26組減速器、26臺雷達、21套測長設備、50個踏板及限界檢查器2套等設備是一個重難點。方案三可以解決此問題：在機械室施工完成、室內模擬試驗完成后，將聯系電纜放至既有機械室，利用室內新設備帶動室外信號設備進行試驗。
經過比選，方案三較為合理，最有利于施工。實際施工時采用此方案，且安康東駝峰的順利開通，證明此方案為最優方案。
1.2 減速器的利舊改造
安康東駝峰減速器室外設備利舊，室內控制電路為新設。室內施工、模擬試驗完成后，用室內電路帶動室外減速器進行調試。在調試過程中發現，在既有TW-2系統下，三部位減速器制動、緩解表示燈顯示正常。當切換為新的TBZK-II系統時，三部位共11組減速器制動或緩解表示燈顯示滅燈，而前后臺制動、緩解操作減速器正常。檢查新、舊系統下的減速器表示電路和控制臺顯示電路，電路均正常。經過初步分析表示燈故障的11組減速器后發現，每組減速器均是制動表示燈故障，緩解表示燈正常。且表現為如果前臺制動表示燈故障，那么后臺制動表示燈為正常，反之情況一樣，即前后臺制動表示燈中只有一個故障，故障具有規律性。對比分析新電路與既有電路后發現，控制臺顯示電路有所不同，新舊電路如下圖。
既有系統下的三部位減速器表示電路中，控制臺上對于每組車輛減速器只設置一個緩解表示燈HB和一個制動表示燈ZB;而在新系統下每組車輛減速器的前后臺表示燈分開設置，即HB1、HB2和ZB1、ZB2四個燈。在室外查找故障原因時，發現故障減速器前臺或后臺的干簧接點盒出現故障。平時，減速器的緩解干簧接點閉合，使緩解表示繼電器吸起，點亮緩解表示燈。制動時，緩解干簧接點斷開，緩解表示繼電器落下，緩解表示燈熄滅;減速器在制動位置時，制動干簧接點閉合，使制動表示繼電器吸起，點亮制動表示燈。干簧接點盒受電壓不穩定、螺絲松動等原因很容易發生接點粘連。在自動控制模式下，如果出現上述故障情況很難在控制臺顯示出來，這對于行車、人身都是不安全的。
二、TBZK-II型駝峰自動控制系統的調試及開通
安康東駝峰采用TBZK-II型自動控制系統，其模式為分散控制、集中管理。在功能上，將駝峰作業分為機車控制、進路控制和溜放速度控制三部分。根據駝峰自動化控制系統的功能特點，自動化駝峰的調試及開通分為模擬試驗、聯鎖功能試驗和溜放功能試驗三個階段。
2.1 模擬試驗
模擬試驗是聯鎖功能試驗前必不可少的環節。駝峰模擬試驗采用模擬條件，利用站場模擬盤對系統軟件、聯鎖關系、溜放進路自動控制部分的正確與否進行試驗。試驗時采用雙機同步，分別以A、B機為主機進行試驗。
模擬試驗主要檢查室內電路配線是否準確、室內設備是否正常工作，以及聯鎖關系是否正確。模擬試驗時，操作控制臺和模擬盤，觀察繼電器狀態、控制臺顯示信息及控制機柜控制板信息，對照聯鎖表逐條進行檢查，確認無誤才能進行下一階段的調試，開通前拆除模擬盤。
2.2 聯鎖功能試驗
聯鎖功能試驗是在室內、室外設備都安裝到位的情況下進行的試驗。調試和開通時均必須逐項試驗信號機、軌道電路、道岔、減速器、雷達、踏板、測長、測重設備，對照設備檢查表一一核對。開通時應逐項逐個核對各設備的室外狀態、位置和室內繼電器狀態、計算機控制臺的顯示、各種機柜控制板信息顯示等。聯鎖功能試驗的內容包括：
(1)信號機：主體信號機、調車信號的顯示核對，室內繼電器DXJ狀態、控制臺顯示的核對;
(2)道岔：道岔轉換試驗，室外位置狀態、室內繼電器位置、控制臺顯示核對;
(3)軌道電路：軌道電路的占用和空閑，核對控制臺顯示;
(4)減速器：減速器制動、緩解位置室內外表示一致;
(5)雷達、踏板、測長、測重設備燈駝峰專用設備的位置、功能檢測;
(6)場聯電路：駝峰與到達場(安康東I場)場間聯系電路開放信號的核對。
聯鎖功能試驗時對照聯鎖表進行試驗，認真仔細、徹底無漏項，確保聯鎖關系正確。
2.3 溜放功能試驗
鑒于溜放功能試驗的特殊性，加之運輸的需求，安康東駝峰溜放試驗采用“實操+試驗”的模式，即利用實際需要編解的列車進行功能試驗，不僅節省時間，而且試驗更徹底。在聯鎖試驗完成確認無誤后，啟用駝峰新信號設備，進行溜放功能試驗。溜放試驗時驗證系統正常情況下的功能和設備故障時對溜放車輛的控制能力。此階段非常重要，它直接影響設備和工作人員的安全。溜放功能試驗包括基本功能試驗和其它功能試驗。試驗前經過精心準備、策劃，力求安全、完整。試驗項目、內容及方法如下：
(一)溜放進路基本功能試驗
溜放進路控制
試驗方法：編制作業計劃，1-21道各股道溜放1鉤，采取單鉤溜放，手閘防護。一、二部位采用手動，三部位采用人工定速控制。
試驗結果：溜放車組應能按計劃進入正確股道，三部位按人工定速控制減速器。系統應正確顯示溜放車組的相關信息，包括車組經過一、二部位、三部位的速度、控制狀態。
(二)溜放速度控制基本功能試驗(結合第一步穿插進行)
①一部位自動控制
試驗方法：采取單鉤溜放，手閘防護。一部位采用自動控制，二部位采用手動控制，三部位采用人工定速控制。
試驗結果：系統應正確顯示溜放車組的相關信息，包括溜放車組一部位計算機定速、實際速度、控制狀態等，按系統定速正確控制減速器。
②一部位自動/手動控制切換(手動干預)
試驗方法：采取單鉤溜放。車組在一部位上受系統控制的過程中，人工按下制動或緩解按鈕，切斷計算機控制。二部位采用手動控制，三部位采用人工定速控制。
試驗結果：系統應正確顯示溜放車組的相關信息。手動干預后，車組應可由人工正確控制。車組出清一部位、減速器處于緩解位后，系統自動恢復自動控制。
③二部位自動控制
試驗方法：采取單鉤溜放。一部位采用手動控制，二部位采用自動控制，三部位采用人工定速控制。
試驗結果：系統應正確顯示溜放車組的相關信息，包括溜放車組二部位計算機定速、實際速度、控制狀態等，按系統定速正確控制減速器。
④二部位自動/手動控制切換(手動干預)
試驗方法：采取單鉤溜放。車組在二部位上受系統控制的過程中，人工按下制動或緩解按鈕，切斷系統控制。一部位采用手動控制，三部位采用人工定速控制。
試驗結果：系統應正確顯示溜放車組的相關信息。手動干預后，車組應可由人工正確控制。車組出清二部位、減速器處于緩解位后，系統自動恢復自動控制。
⑤三部位自動控制
試驗方法：采取單鉤溜放。一部位采用自動控制，二部位采用自動控制，三部位采用自動控制。
試驗結果：系統應正確顯示溜放車組的相關信息，包括溜放車組三部位計算機定速、實際速度、控制狀態等，按計算機定速正確控制減速器。
注意：試驗前，應核對待試驗股道的測長是否正確，以防超速。
⑥三部位自動控制/半自動/手動切換
試驗方法：單鉤溜放。一部位采用自動控制，二部位采用自動控制，三部位采用自動控制。在三部位控車過程中，輸入人工定速。
試驗結果：系統應正確顯示溜放車組的相關信息，可按人工定速定速正確控制減速器。
注意：建議采用長組車進行試驗。
(三)溜放作業其它功能的試驗(分三部分)
第一部分：
①摘錯
試驗內容：試2鉤(按計劃多摘1輛和少摘1輛，共需要3輛車)。
試驗方法：第一鉤一輛，第二鉤三兩，摘鉤員摘鉤時，將第二鉤摘成兩輛。按正常作業方式溜放。
試驗結果：系統報“摘錯”。
②錯道跟蹤
試驗方法：連續溜放兩鉤，在第二鉤車組下溜之前，將第一分路道岔人工扳向計劃相反方向
試驗結果：系統報“溜錯方向”或“溜錯股道”，自動選擇安全股道，系統自動給出后續鉤車經過的減速器定速，現場觀察一、二、三部位正常控車。
③錯道跟蹤
試驗方法：連續溜放兩鉤，在第二鉤車組下溜之前，人工將末級道岔扳向計劃相反方向。
試驗結果：系統報“溜錯方向”或“溜錯股道”，系統給出相對應三部位減速器定速，減速器自動控車。
④峰下摘鉤(T1、T2各試一鉤)
試驗方法：將溜放車組推送至第一分路道岔下部摘鉤，其余車輛壓第一分路道岔區段不出清。(只有當前行車組出清第二分路道岔后，才能后退或繼續摘下1鉤。)
試驗結果：系統報“峰下摘鉤”，不影響繼續按計劃溜放。
⑤釣魚(T1、T2各試一鉤)
試驗方法：將溜放車組推送壓上第一分路道岔，然后再反牽出清第一分路道岔。
試驗結果：系統報“釣魚”，并不影響后續計劃的執行。
⑥途停(T1、T2各試一鉤)：
試驗方法：由車務用手閘控制鉤車，二部位至三部位之間(道岔或警沖標區段上)，后續鉤車繼續溜放，間隔時間放長，觀察車輛停留前方道岔是否轉換至另一位位置，必要時二部位手動夾停。
試驗結果：系統報“途停”，切斷駝峰信號并將前方道岔鎖閉至防側沖進路的防護功能，系統報警并自動關閉駝峰信號。
⑦滿線(減速器上停車)：
試驗方法：車輛溜放進入股道后，人工分路股道入口，側長顯示滿線。
試驗結果：試驗系統報警并自動封鎖該股道(前方道岔自動轉換開通相鄰股道)。
第二部分：
①堵門一(溜放鉤車)：
試驗方法：由車務用手閘控制鉤車，使車輛停在警沖標區段。
試驗結果：系統報警并自動封鎖末級道岔至同方向，直至鉤車出清。
②堵門二(尾部頂車壓入警沖標區段)：
試驗方法：由車務組織尾部頂車，使車輛壓入緩行器前方警沖標區段時。
試驗結果：檢查道岔是否轉換并封鎖至同向，且系統報警。
③追鉤(第一分路道岔處)：
試驗方法：聯系溜放兩鉤，每鉤一輛，現場摘成一鉤。
試驗結果：系統報追鉤。
④放頭攔尾：
試驗方法：在全場溜放過程中，摘一鉤五輛，正常溜放
試驗結果：現場觀察三部位減速器實現放頭攔尾。
⑤減速器區段鑒停報警
試驗方法：溜放車一輛，車務將溜放車組在三部位人工夾停。
試驗結果：系統發出鑒停報警，并自動將有關道岔封鎖在相鄰
⑥打靶距離不夠：
試驗方法：人工將股道側長分路為50米，向該股道溜放五輛，正常溜放。
試驗結果：現場觀察減速器取消攔尾控制，車輛在進入減速器后及時制動，并給出合理定速。
⑦雙推雙溜：
車務提前編制流放計劃兩鉤，T1、 T2同時溜放。
試驗結果：現場觀察兩鉤車溜向規定股道，一、二、三部位正常控車。
第三部分：
①低速報警
試驗方法：在溜放車組出清二部位后，由車務用手閘控制鉤車，人工使用手閘將車組速度降至8km/h以下。
試驗結果：系統發出低速報警。
②車輪傳感器故障報警
試驗方法：用實際車組試驗，溜放一鉤，在車組下溜之前，將該車組將要經過的三部位減速器的車輪傳感器信號在室外分線盤上斷開。
試驗結果：系統給出定速并報“車輪傳感器故障”，現場觀察三部位減速器正常控車。
③雷達故障：
試驗方法：正常溜放一鉤，人為關閉任一股道三部位雷達 電源，
試驗結果：系統給出定速，現場觀察三部位減速器自動控制鉤車，實行粗略控制，并系統報警。
④減速器區段軌道電路故障：
試驗方法：正常溜放一鉤，在車輛進入減速器區段前，人為使該區段軌道電路分錄不良。
試驗結果：試驗系統報警，減速器正常控車。
⑤測長故障：
試驗方法：正常溜放一鉤，人為切斷某股道測長電源。
試驗結果：系統給出定速并報警，減速器正常控車。
⑥測重故障：(T1、T2各試一鉤)
試驗方法：正常溜放一鉤，人為關閉測重控制機。
試驗結果：系統給出定速并報警，現場觀察一、二、三部位正常控車。
⑦道岔恢復：
試驗方法：編制計劃要求一分路道岔反位，先將該道岔置于定位，在該道岔反位基本軌與尖軌間放一障礙物，開始自動溜放作業。
試驗結果：試驗道岔在失去定位表示1.2秒，應能自動轉回定位，系統報警，現場觀察一、二、三部位正常控車。
駝峰場地形、環境、設備情況復雜，信號設備多，車輛作業繁忙。自動化駝峰控制系統的可靠安全是確保編組站調車安全，提高解編能力的重要保證。
三、關于安康東駝峰今后改造的設想
安康東駝峰控制系統改造已經施工完畢，并已順利開通。根據現場施工的實際情況及安康東駝峰行車運輸情況，筆者認為安康東駝峰甚至安康東編組站仍存在問題。
安康東編組站為區域性編組站，主要擔負襄渝線、陽安線、西康線以及安康鐵路樞紐貨物列車的解編任務，是連接西南、華中及西北地區重要的交通樞紐，對當地及周圍地區的經濟發展起到至關重要的作用。安康東編組站目前的作業任務比較繁重，尤其是駝峰解編壓力較大。雖經過本次改造，編解能力有所提高，但編組站綜合化、智能化、信息化程度不高，導致整體運輸能力受限。因此，筆者設想，可對安康東編組站進行編組站綜合自動化改造，安康東駝峰在此基礎上進行相應改造，將會最大化的提高編解能力，進行改造后將會解決目前存在的問題，具體內容如下：
3.1 提高車站運輸效率
目前，安康東編組站自動化程度較低，各場間的互相聯系主要依靠人工控制，各種系統相互獨立，信息不能共享，從而導致車站的運輸效率不高。采用綜合自動化系統后，將實現編組站各場、各系統的整體閉環，實現全站統一調度，提高運輸效率。綜合自動化系統將能自動處理各生產環節間的工序連接，淘汰了以前人為處理的模式，實現生產工序零切換。為全站指揮層的指揮決策提供可靠、必需的技術支持，甚至鐵路局調度中心也能對編組站的當前情況一目了然。綜合自動化后，可以充分利用全站的硬件、軟件資源，充分利用作業時間。消除因人為參與的計劃控制和作業人員間的相互溝通、協調聯絡所占用的時間，增強機車車載和室外作業人員的相互聯系，消減因調度人員取獲作業上報和作業進度信息所占用的時間。各方面功能的改善，全面的提高車站整體生產作業效率，從而提高車站運輸效率。
3.2 優化運營生產結構
安康東編組站綜合自動化系統實現后，將通過綜合化、自動化、智能化、信息化等技術大量替代了生產人員的體力、腦力勞動，為全站統一指揮與監控人員集中辦公提供了可行方案，為車站組織結構優化提供了空間。綜合自動化系統能促進全站生產結構的大調整，從基層到頂層進行全面減員，系統發揮全面性、綜合性等優勢，實現減員增效。且綜合自動化系統利用其自動化、智能化功能，最大程度的減輕職工勞動強度，有效地解決了因減員而造成的單個作業人員工作量增加的問題。
3.3 加強全站生產安全
實現綜合自動化系統后，將能夠提高全站生產安全。編組站行車與調度計劃是指揮生產的源頭，綜合自動化系統能大幅度提高信息質量與信息安全，確保信息的可靠性、實時性、安全性，即確保信息與現場實際情況、生產情況相互同步。計算機與人相比，具有智能化、程序化、標準化等優勢。計算機將大量人為操作轉化為計算機運行程序，從而消除了由于人為操作失誤而引起的信息錯誤，規避了風險，保證生產安全。由于計算機程序特有的可驗證性，以及計算機輸出的規范性、標準性和一致性，從而在技術手段上加強、提高了全站的生產安全。
四、結語
既有駝峰的改造施工應結合現場實際情況，充分調查、提前研判、全面把控，提出可行性施工方案。安康東駝峰自動化控制系統改造一次性順利開通，但仍需認真分析施工中出現的問題，吸取經驗教訓，為以后類似施工積累寶貴經驗。
參考文獻：
[1]李俊娥.駝峰信號[M].北京：中國鐵道出版社，2015.
[2]包振峰.自動化駝峰基礎設備[M].北京：中國鐵道出版社，2008.
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