电气化铁道供电调度管理信息化系统现状及优化建议.pdf

2023 年 10 月（总第 444 期）38质量与安全QUALITY AND SAFETY第 51 卷Vol.51第 10 期No.10铁 道 技 术 监 督RAILWAY QUALITY CONTROL收稿日期：2022-11-24作者简介：张宁，高级工程师1概述电气化铁道供电调度（以下简称“供电调度”）负责供电系统设备运行检修过程中停电和送电时的分闸合闸作业、供电系统设备故障或突发事件时应急处置和调度指挥，对保障供电系统安全可靠不间断运行起着重要作用。同时，供电调度是电气化铁道供电部门既是与铁路行车调度密切联系的纽带，又是与地方供电局调度联系的纽带。1961 年，我国铁路供电调度伴随着首条电气化铁道建成而诞生，成立初期由供电段管理。由于电气化铁道运营里程不断增加，1980 年起，供电调度由供电段管理划归由铁路分局管理。随着高速铁路的快速发展，根据原中国铁路总公司（以下简称“铁路总公司”）要求，2013 年起，供电调度陆续划归由各铁路局集团公司调度所供电调度室直接管理。按照中国国家铁路集团有限公司（以下简称“国铁集团”）发布的 TG/QT 1032022国铁集团铁路运输调度调度规则要求，供电调度管理架构分为国铁集团调度中心、各铁路局集团公司调度所和供电段安全生产调度指挥中心 3 级。国铁集团调度中心对供电调度实行专业管理，统一指挥各铁路局集团公司调度所完成运输生产经营任务。铁路局集团公司调度所负责供电调度专业管理，掌握设备运行信息、远动操作及签认停电和送电手续。电气化铁道供电调度管理信息化系统现状及优化建议张宁（中国国家铁路集团有限公司调度中心，北京 100844）摘要：目前的电气化铁道供电调度管理信息化系统有铁路供电调度控制系统（铁路 SCADA 系统）和铁路供电调度智能化管理系统（铁路 PDMS）2 个应用系统。供电调度组织架构日趋复杂、人员数量增多、作业范围扩大、作业内容增多的现状，对供电调度管理提出更高要求。分析、研究铁路 SCADA 系统和铁路PDMS 现状，总结铁路 SCADA 系统和铁路 PDMS 存在的问题，并提出相应优化建议。这不仅能提高停电送电作业和应急指挥效率，实现电气化铁道供电调度工作规范化、标准化、智能化，提升信息化管理水平，也为电气化铁道供电调度管理系统信息化建设，以及供电调度管理信息化系统与其他系统的数据共享提供支持。关键词：电气化铁道供电；供电系统调度；调度管理；信息化中图分类号：U22-39文献标识码：B文章编号：1006-9178（2023）10-0038-06Abstract：At present,the management information system for power supply dispatching of electrified railway has twoapplication systems:railway power supply dispatching and supervisory control and data acquisition system(railwaySCADAsystem),and railway power supply dispatching intelligent management system(railwayPDMS).The structureof power supply dispatching is becoming more and more complicated,the number of personnel is increasing,the scopeof operation is expanding,and the content of operation is increasing,which puts forward higher requirements for the improvement of power supply dispatching management.This paper analyzes and studies the current status of railwaySCADA system and railway PDMS,summarizes the existing problems of railway SCADA system and railway PDMS,and puts forward corresponding optimization suggestions.This can not only improve the efficiency of power supply operation and emergency command,realize the nomlalization,standardization and intelligence of power supply dispatching work of electrified railway,and improve the level of information management,but also provide support for the information construction of the management information system for power supply dispatching of electrified railway,as wellas the data sharing between the management information system for power supply dispatching and other systems.Keywords：Electrified Railway Supply;Power Supply System Dispatching;Dispatching Management;Informatization39铁道技术监督第 51 卷第 10 期同时，各铁路局集团公司调度所接受供电部提供的专业指导。供电段安全生产调度指挥中心负责组织、协调供电段内作业人员完成运输生产任务，进行信息联络，发出调度命令和指挥抢修。为了实现供电调度管理高效化和智能化，需要进一步健全信息化管理手段，完善停电、送电卡控功能，发挥“技防”作用，实现对供电调度作业全流程的安全卡控。目前，供电调度管理信息化系统有铁路供电调度控制系统（以下简称“铁路SCADA 系统”）和铁路供电调度智能化管理系统（以下简称“铁路 PDMS”）2 个应用系统。供电调度组织架构日趋复杂、人人员数量增多、作业范围扩大、作业内容增多的现状，对作业管理提出更高要求。为此，分析铁路 SCADA 系统和铁路PDMS 应用现状，提出相应优化建议。2铁路 SCADA 系统现状及优化建议2.1应用现状铁路 SCADA 系统是电气化铁道供电系统的重要组成部分，具有远程采集数据、通信、监视、测量、控制、保护、辅助监控等功能，保障供电设备安全可靠运行。我国从 20 世纪 80 年代中期，开始从国外引进供电调度远动系统，90 年代开展国产化探索。2009 年完全实现供电调度远动系统国产化并开始推广应用到高速铁路。2016 年，为适应铁路运输调度指挥需要，满足各系统共享调度信息，建设信息集成平台，铁路总公司发布智能牵引供电系统总体技术方案。2019 年，国铁集团发布 TJ/DW 2082019 智能调度集中系统暂行技术条件，为供电信息共享、获取铁路 SCADA 系统提供的供电臂停送电信息、采用网闸接口进行信息安全隔离提供依据。2020年，国铁集团发布 Q/CR 7962020铁路供电调度控制（SCADA）系统主站，将京张智能铁路的成果进一步规范化。铁路 SCADA 系统在实现供电系统运行控制、保障运输畅通方面，发挥着日益重要的作用。铁路 SCADA 系统由主站、被控站、复示终端和广域网构成。铁路 SCADA 系统网络拓扑如图 1所示。图 1铁路 SCADA 系统网络拓扑国铁集团铁路局集团公司铁路局集团公司铁路局集团公司段段段段段变（配）电所箱式变电站箱式变电站低压变电所低压变电所变（配）电所辅助监控系统辅助监控系统辅助监控系统辅助监控系统辅助监控系统辅助监控系统故测装置故测装置故测装置综自系统电力RTU电力RTU电力RTU电力RTU综自系统故测装置辅助监控系统故测装置综自系统网开关控制装置辅助监控系统故测装置综自系统网开关控制装置辅助监控系统故测装置综自系统网开关控制装置辅助监控系统故测装置综自系统网开关控制装置辅助监控系统故测装置综自系统网开关控制装置网开关控制装置牵引变电所AT 所独立网开关站分区所AT 所牵引变电所故障测距/广域保护通道；远动复示通道；辅助监控通道远动通道；铁路 SCADA 系统主站采用国铁集团铁路局集团公司段共 3 级架构。铁路 SCADA 系统主站总体架构层级如图 2 所示。收集、调查、分析、研究国铁集团所属 18 个铁路局集团公司配属的铁路 SCADA 系统及其应用情况发现，存在如下问题。40电气化铁道供电调度管理信息化系统现状及优化建议质量与安全（1）部分铁路局集团公司设置的铁路 SCADA系统投入运行较早，技术相对已经较落后，运行年限已超过大修期限，系统设备进入老化期，运行状态不良，部分早期生产的关键设备已停产，运行安全风险较大。铁路 SCADA 系统运行期间，发生频次较高的故障有：接触网隔离开关显示非远动操作分闸、合闸，调度台界面图标显示闪烁，调度员工作站显示开关状态不确定和非远动分闸、合闸记录。通信通道、通信模块故障，通信及应用服务器宕机，影响设备监视与远程操作。通信路由器逆变电源烧损，造成远动通信中断。（2）大多数铁路局集团公司调度所投入应用的铁路 SCADA 系统尚不具备程控远动操作和设备一键巡检功能。由于缺乏铁路 SCADA 系统技术资料，以及技术支持，在日常巡检、数据维护、故障响应及应急处置方面存在困难，难以有效保障铁路SCADA 系统的稳定运行。供电调度员在实际分闸、合闸操作过程中，遥控时偶尔出现选择开关超时、失败或无法选择，选择开关后执行操作超时或失败等现象，导致分闸、合闸操作的执行超时或失败；分闸、合闸过程中经常发生“异常终止”、卡滞等现象。（3）报警信息类型条目繁多，在主站显示屏上显示缺乏条理性，只是将终端的异常报警信息罗列。例如，发生跳闸后，调度员工作站会显示包括有变电所、分区所、AT 所的信息，第 1 次跳闸、第 2 次重合闸等信息，瞬间会出现多屏的报文数据，这不仅给调度员综合判断带来困难，还因跳闸时无效报文多，可能出现故障报文信息延时上传，影响供电调度员的工作效率。2.2优化建议针对铁路 SCADA 系统目前存在的问题，提出优化建议如下。（1）优化铁路 SCADA 系统设备。具体包括：为保障铁路 SCADA 系统运行稳定可靠，更新老旧铁路 SCADA 系统硬件设备，优先改造、升级超周期服役、状态不良的铁路 SCADA 系统设备。在改造、升级时，尽可能采用技术先进、成熟可靠的产品，包括主站硬件和软件等。更新通道路由器，提高网络通信设备可靠性，降低故障发生率。对铁路 SCADA 系统服务器硬盘逐一进行读写访问检查，排查硬盘压力过大现象，研究硬盘读写压力预警方法。研究铁路 SCADA 系统硬件软件国产化替代方案、铁路 SCADA 系统容灾和备份设置优化方案、双套冗余硬盘配置方案。增加对硬件资源占用情况的监视、报警和统计分析功能。（2）完善铁路 SCADA 系统操作功能。具体包括：提升主站功能，提高停电和送电作业、应急指挥的效率，满足供电设备安全可靠运行的需求。在新建或升级改造电气化铁道供电系统时，进一步完善铁路 SCADA 系统功能，包括程控远动操作和设备自动巡检等功能；通过系统升级改造，实现铁路 SCADA 系统与相关外部系统的信息交互，满足国铁集团运输调度系统对各子系统间数据共享方面的要求。增加网络安全管理功能，将铁路 SCADA 系统向“横向集成、纵向贯通、协同高效、两化融合”方向发展。（3）完善铁路 SCADA 系统报警提示功能。具体包括：检查可能影响正常供电的开关位置，发现异常时，及时报警并提示供电调度人员处置。推行停电、送电的分闸、合闸作业条件程序化控制，编制各作业场景程序化控制卡片。对于特殊运行方式，增加文字提醒程序，将电流值、电压值以及特殊开关的状态等停电、送电条件由软件自动判断，提高工作效率，提升天窗利用率。在停国铁集团级铁路 SCADA 系统铁路局级铁路 SCADA 系统段级铁路 SCADA 系统段级铁路 SCADA 系统铁路局级铁路 SCADA 系统铁路局级铁路 SCADA 系统铁路局级铁路 SCADA 系统段级铁路 SCADA 系统段级铁路 SCADA 系统图 2铁路 SCADA 系统主站总体架构层级41铁道技术监督第 51 卷第 10 期电、送电作业完成后，利用遥测遥信等校验功能，自动校核遥测遥信值是否符合相关规定，自动提示异常情况，有助于及时发现安全风险，降低调度员工作强度。增加报警提示实时事件的记录类别，分类处理实时报警信息；完善被控站装置异常报警信息提示功能，即对同一信号点反复出现的实时事件信息，按时间先后顺序以可折叠滚动条形式显示。3铁路 PDMS 现状及优化建议3.1试用现状铁路 PDMS 是将电气化铁道供电调度工作规范化、标准化、智能化的专业信息化系统，具有供电调度值班管理、作业计划及作业命令审核与网络流转、停送电命令校核、应急处置分析、运行及工作质量统计分析等专业管理功能。在铁路 PDMS 中，利用信息化管理，完善停电、送电安全卡控功能，实现供电调度作业全流程管理，以便提高工作效率、强化安全卡控、提升工作质量。铁路 PDMS 应由供电调度值班管理、供电调度作业管理、供电调度应急处置管理、供电调度工作质量分析和供电调度数据管理 5 个子系统组成。铁路 PDMS 总体结构如图 3 所示。国铁集团铁路局集团公司段/车间/工区（所亭）路由设备路由设备路由设备国铁集团安全生产网国铁集团局域网防火墙国铁集团级供电调度运行管理系统铁路局集团公司级供电调度运行管理系统防火墙铁路局集团公司局域网铁路局集团公司安全生产网段/车间/工区（所亭）安全生产网段/车间/工区（所亭）终端设备工作站级计算机工作级移动终端移动公网安全生产网广域网安全生产网广域网4G/5G移动互联网安全接入平台铁路局集团公司计算机网络安全平台图 3铁路 PDMS 总体结构铁路 PDMS 采用国铁集团、铁路局集团公司共 2 级架构，并在段、车间、工区、牵引变电所亭和高铁电力变配电所设置供电调度管理终端。铁路PDMS 架构层级如图 4 所示。42电气化铁道供电调度管理信息化系统现状及优化建议质量与安全铁 路 PDMS 通 过 与 施 工 计 划 管 理 系 统（TDMS）、调度集中系统（CTC 系统）或行车调度指挥系统（TDCS）、铁路 SCADA 系统交互数据，自动导入施工维修计划、签认停电和送电计划、调度指挥停电和送电操作、销去作业命令等，实现供电调度作业计划实施过程的全流程闭环管理。铁路 PDMS 外部接口如图 5 所示。2016 年，依托京沈高铁试验段成果，结合兰州局集团公司供电调度作业管理系统的实践，首次定义了智能供电调度系统架构，铁路总公司发布智能牵引供电系统总体技术方案。2018 年，在京沈高铁科研成果基础上，进一步完善智能供电调度系统架构，铁路总公司发布 TJ/GD 0242018供电调度运行管理系统暂行技术条件。2019年，国铁集团发布 Q/CR 7212019智能供电调度系统总体技术要求，用于指导京张智能铁路的建设。2023 年，国铁集团发布 Q/CR 9742023铁路供电调度智能化管理系统，以规范供电调度作业管理高效化、作业标准化、处置智能化，完善停电、送电卡控功能。2019 年，铁路 PDMS 在广州局集团公司张吉怀供电调度台试运行。2021 年，在北京局集团公司京包客专供电调度台试运行，调度命令合格率由92%提升至 100%，停电、送电作业时间由 80 min减少至 10 min，单一倒闸时间由 20 min减少至 3 min。实际试运行效果表明，供电调度信息化系统不仅提高了天窗作业效率，强化了安全卡控，还实现了施工计划自动审核、停送电作业安全自动卡控等功能。目前，铁路 PDMS 系统尚未推广应用，因此，在多数铁路局集团公司供电调度作业过程中，实际操作仍主要以人工作业方式为主，缺少信息化手段，严重制约着作业安全与效率，存在的主要问题如下。（1）作业安全风险大。通常，供电调度人员在同一时间段内需要执行 1020 个停电、送电计划，在作业方式、远动操作、监护方式、技术防控手段上由人工卡控，即由供电调度人员核实计划、审核停送电范围，手工记录操作命令和作业命令的内容和命令号，复诵下发命令，这种作业方式时间长、环节多、效率低、风险高。（2）作业标准化程度低。由于签认模式与程序要求不同，行车调度和供电调度停电、送电签认环节作业标准不一，存在简化作业程序的情况。供电调度停电、送电作业命令的发布和销除，主要图 4铁路 PDMS 架构层级国铁集团级PDMS铁路局级PDMS铁路局级PDMS铁路局级PDMS铁路局级PDMS车间终端车间终端工区终端工区终端段级终端段级终端车间终端车间终端工区终端工区终端段级终端段级终端牵引变电所供电段铁路局集团公司级现场级接触网检修作业命令变电所检修作业命令基础数据铁路 PDMS铁路 SCADA 系统停电、送电命令等TDMS施工维修计划接触网工区停电、送电签认等CTC 系统/TDCS牵引变电所工作票图 5铁路 PDMS 外部接口43铁道技术监督第 51 卷第 10 期依靠和要令人之间通过电话联系，会出现错听、误填等情况；在行车调度和供电调度签认过程中，由于电话签认存在未听清、听不清、听错停电变电所或馈线号的情况，导致签认计划或停送电时间错误等后果；现行规定需要一人操作、一人监控，作业自动化程度较低。（3）受制于供电调度管理信息化建设的滞后，部分铁路局集团公司调度所供电调度作业安全风险技防手段缺失，可能出现在接到现场供电作业人员的销令申请后，供电调度员未与受令人员共同核对清楚作业命令内容，在“供电调度值班日志”中将销令时间和销令人错误填记在另一项停电命令号销记栏等问题。这可能导致在执行远动操作后错误送电。3.2优化建议针对铁路 PDMS 试用实际情况，提出优化建议如下。（1）将值班信息统计、交接班写实、作业计划及作业命令审核与网络流转、停电和送电分闸合闸信息校核、应急处置分析与决策、运行及工作质量统计分析等工作纳入专业管理信息系统。完善停电、送电卡控功能，健全“技防、物防、人防”三位一体的安全防控体系。通过信息化技术手段将供电调度工作规范化、标准化、智能化，提高工作效率，有效安全控制供电调度作业。（2）尽快研究、制定铁路 PDMS 配套技术标准，规范、统一铁路 PDMS 相关功能、性能、接口等技术要求。采用信息交互新技术，将通信协议适配升级，优化完善冗余通信管理机制。推广现场作业手持机应用，实现利用手持机接收和销去作业命令，大力推进供电调度一体化作业。采用应用软件双因子认证功能，维护网络安全稳定。（3）完善铁路 PDMS 外部接口。通过铁路PDMS 与 TDMS 信息共享交互，自动获取施工日计划和维修计划，自动关联作业计划及倒闸命令，自动生成作业命令，实现停电、送电电子签认及各环节的卡控。通过“电行调电子签认”功能、“自动检索倒闸操作卡片和命令匹配”功能，实现作业流程的标准化。通过铁路 PDMS 与 CTC 系统、TDCS交互、共享信息，实现列车运行车次和位置信息与供电臂带电状态的可视化，在运行图设置停电范围，在站场图设置停电标记，依据供电臂停电、送电状态防控电力牵引的列车进入无电区。通过施工作业电子签认系统校核现场的作业完成与销令情况，校核停送电卡控条件，自动判定停送电条件后，发出指令，由铁路 SCADA 系统执行停电、送电操作，降低人工复核的风险。4结语供电调度是铁路运输调度系统的重要组成部分，供电调度管理直接关系着铁路发展水平和运行的可靠性、安全性。分析、研究铁路 SCADA 系统和铁路 PDMS 这 2 个系统的现状，总结这 2 个系统在应用中出现的问题。针对这些问题，提出相应优化建议，以便加强供电调度管理，提升信息化管理水平，提高停电和送电作业、应急指挥的效率。这不仅可实现供电调度工作规范化、标准化、智能化，也为供电调度管理系统信息化建设，以及供电调度管理信息化系统与其他系统的数据共享提供参考。参考文献1 高速铁路供电调度规则：TG/GD 1042017S 2 普速铁路供电调度规则：TG/GD 1032012S 3 国铁集团铁路运输调度规则：TG/QT 1032022S 4 高速铁路接触网故障抢修规则：TG/GD 1062014S 5 铁路供电调度标准化作业办法：调工电函202074 号S 6 铁路供电调度应急处置基本流程：调工电函 2021 55 号S 7 铁路供电调度控制（SCADA）系统主站：Q/CR 7962020S 8 铁路供电调度智能化管理系统：Q/CR 9742023S 9 李冰电气化铁路供电调度运行管理系统总体方案研究J 中国铁路，2018（5）：53-57（编辑陈建国）5 MOHAN K G R，ANAND G，TEJAS J，et alDesign and analysis of a four wheel steering system for a car J IJIRT（www.ijirt.org），2021（2）：657-6616 陈晨宗动车组车底检修机器人国内研究现状及发展 J 轻工科技，2020，36（3）：63-647 黄炜地铁车辆车底机器人检测系统研究J 铁道技术监督，2019，47（11）：37-418 城市地铁车辆车钩缓冲装置行业技术规范：T/CAMET 040142019S 9 地铁设计规范：GB 501572013S 10 地铁车辆通用技术条件：GB/T 79282003S 11 兰凤崇，陈吉清，王望予汽车垂直越障能力的计算及试验J 汽车工程，1997（2）：116-120（续完）（编辑牛建利）（上接第 37 页）