基于鐵路信號(hào)的作業(yè)安全防控系統(tǒng)的研究

劉志勇

摘要：鐵路車(chē)務(wù)、工務(wù)、電務(wù)、接觸網(wǎng)各工種，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全控制的措施很多，但每年人身安全撞軋傷亡事故仍然層出不窮，主要原因是把作業(yè)人身安全防護(hù)控制的所有要點(diǎn)和環(huán)節(jié)都放在了由人員去防范的思路上，借助設(shè)備去防護(hù)人身安全幾乎是個(gè)空白，應(yīng)研究開(kāi)發(fā)一套鐵路作業(yè)安全防控系統(tǒng)，車(chē)站設(shè)主機(jī)柜，室外現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員設(shè)手持設(shè)備，列車(chē)上設(shè)信息補(bǔ)強(qiáng)終端（人、車(chē)、地方式，向主機(jī)發(fā)送車(chē)定位、速度信息，向手持終端送車(chē)體逼近信息，視車(chē)上條件而定，可缺?。殖衷O(shè)備接收車(chē)站作業(yè)安全防控系統(tǒng)主機(jī)的列車(chē)接近信息并進(jìn)行確認(rèn)，另外施工調(diào)度命令也一并發(fā)至室外最前端現(xiàn)場(chǎng)，由現(xiàn)場(chǎng)人員確認(rèn)并指導(dǎo)作業(yè)，保證人身安全防護(hù)的有效性。

關(guān)鍵詞：作業(yè)安全防控系統(tǒng);人身安全防護(hù);列車(chē)接近信息;有效性

1系統(tǒng)的研究概要

作業(yè)安全防控系統(tǒng)研究思路是出于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)事故的分析，事故很多，舉例說(shuō)明：

1）2014年天津電務(wù)段南倉(cāng)直通場(chǎng)值班人員，雨夜處理道岔故障，被通過(guò)的K52次列車(chē)刮碰死亡，原因是電務(wù)駐站人員沒(méi)有落實(shí)列車(chē)接近通知制度的要求。

2）2016年鄭州局京廣線(xiàn)安陽(yáng)站內(nèi)發(fā)生一起列車(chē)X103次在兩場(chǎng)間運(yùn)行時(shí)與電務(wù)施工作業(yè)人員相撞事故，6名電務(wù)上線(xiàn)作業(yè)人員死亡，原因是在作業(yè)中途更換駐站防護(hù)員，且駐站防護(hù)員與現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)員聯(lián)系不暢。

3）2020年天津西站電務(wù)工區(qū)檢修天窗點(diǎn)因?yàn)樽兏鼤r(shí)間，傳達(dá)信息不暢、不及時(shí)，造成作業(yè)人員上道被動(dòng)車(chē)組撞軋，發(fā)生2人死亡事故。

由此可見(jiàn)列車(chē)接近信息和施工、檢修天窗點(diǎn)的調(diào)度命令及時(shí)直接發(fā)到最前端的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員手中是人身安全防護(hù)控制的重要手段，有效減少和避免信息傳遞的延遲和錯(cuò)誤造成人身事故，為此應(yīng)研發(fā)相關(guān)主機(jī)和手持終端及列車(chē)上終端，主機(jī)需要的列車(chē)接近信息和調(diào)度命令可以從相關(guān)的聯(lián)鎖、列控、CTC（或TDCS）獲得，手持終端應(yīng)有ID，列車(chē)上終端加入系統(tǒng)控制，各工種有各自獨(dú)立的系統(tǒng)，互不干擾;產(chǎn)品可覆蓋軌道交通行業(yè)，安全可期。

2系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到的綜合要求

1）利用鐵路專(zhuān)用G網(wǎng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)主機(jī)和手持終端、車(chē)上終端的通信，手持終端位置定位，列車(chē)進(jìn)路信息和接近信息由聯(lián)鎖和列控設(shè)備提供給主機(jī)，手持終端不僅接收主機(jī)信息，還能接收列車(chē)上終端發(fā)出的緊急車(chē)體逼近信息（在下道不及時(shí)的時(shí)候）并快速傳遞擴(kuò)散到附近其他手持終端（在收到主機(jī)信息時(shí)也可傳遞擴(kuò)散到附近），調(diào)度命令由CTC或TDCS接口信息送到系統(tǒng)主機(jī)，通過(guò)主機(jī)發(fā)送給手持終端。

2）在列車(chē)上設(shè)終端設(shè)備，依靠鐵路G網(wǎng)與所經(jīng)過(guò)站的主機(jī)聯(lián)系發(fā)送列車(chē)定位和速度，向現(xiàn)場(chǎng)與本列車(chē)相關(guān)的處于不安全位置的手持終端設(shè)備發(fā)起通信，自動(dòng)發(fā)出車(chē)體逼近信息的危險(xiǎn)信號(hào)。

3）通道門(mén)設(shè)計(jì)改造成智能型，全封閉閘機(jī)功能，包括區(qū)間和站內(nèi)的各處通道門(mén)，配合手持終端和調(diào)度命令開(kāi)啟門(mén)禁系統(tǒng)，通道門(mén)和門(mén)禁系統(tǒng)智能聯(lián)網(wǎng)。

3系統(tǒng)應(yīng)有的主機(jī)要求

為管理和使用方便，并考慮信號(hào)傳輸距離，按站設(shè)置，在大、中型并設(shè)有工區(qū)的車(chē)站設(shè)置主機(jī)，列車(chē)接近信息和調(diào)度命令可以從相關(guān)的聯(lián)鎖、列控、CTC（或TDCS）獲得，通過(guò)對(duì)進(jìn)路信息、列車(chē)信息和作業(yè)人員位置進(jìn)行智能分析處理計(jì)算，獲得相關(guān)信息發(fā)送至作業(yè)人員手持終端，主機(jī)自身冗余，并留有余量，當(dāng)其他工種主機(jī)徹底故障時(shí)，部分接入故障工種的手持終端，還可并入臨時(shí)施工單位的手持終端，并可存儲(chǔ)和回放相關(guān)作業(yè)情況和信息。

另外，對(duì)大型動(dòng)車(chē)運(yùn)用所，大型編組站，大型多車(chē)場(chǎng)客運(yùn)站等合理劃分控制區(qū)域，應(yīng)分設(shè)主機(jī)，對(duì)到達(dá)場(chǎng)，直通場(chǎng)，出發(fā)場(chǎng)，普速場(chǎng)，高速場(chǎng)，編發(fā)場(chǎng)，整備場(chǎng)，編尾的平面溜放車(chē)場(chǎng)等多方向的作業(yè)復(fù)雜站形設(shè)計(jì)好控制邏輯，覆蓋好作業(yè)區(qū)域，分段進(jìn)路，場(chǎng)間進(jìn)路控制好報(bào)警中內(nèi)容和方向的正確性，與相鄰站劃分好控制范圍，包括區(qū)間劃分，設(shè)計(jì)好邊界交接功能。

4系統(tǒng)應(yīng)有的手持終端要求

信息傳輸控制距離遠(yuǎn)，可以到區(qū)間里，待機(jī)能力強(qiáng)，耐高、低溫的室外工作環(huán)境溫度，防水、有備用電池，抗電化區(qū)段及其他電磁干擾能力強(qiáng)，手持終端的可佩（穿）戴性和便于操作和查看的設(shè)計(jì)，能識(shí)別作業(yè)人員語(yǔ)音指令用于交互信息的確認(rèn)，抗震動(dòng)和磕碰適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件，感知列車(chē)車(chē)體逼近的能力（特殊震動(dòng)、氣流、聲音和其他探測(cè)方式）或?qū)⑹盏降能?chē)上終端發(fā)出的緊急車(chē)體逼近信息（在下道不及時(shí)的時(shí)候）能夠快速傳遞擴(kuò)散到附近其他手持終端（主機(jī)信息也是），界面的友好、面部或語(yǔ)音識(shí)別登錄，晝夜模式和設(shè)備的聲光報(bào)警及震動(dòng)警示;達(dá)到設(shè)備相關(guān)設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的和諧無(wú)干擾，獲得作業(yè)人員信任，當(dāng)作業(yè)深入鄰站區(qū)間時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)搜索并提示是否并入鄰站的控制范圍，達(dá)到作業(yè)邊界盲點(diǎn)控制要求。

5系統(tǒng)應(yīng)有的列車(chē)上終端要求

及時(shí)與各站主機(jī)和手持終端聯(lián)系，完成人、車(chē)、地信息交互，采集列車(chē)上速度信息，向主機(jī)發(fā)送車(chē)輛定位和即時(shí)速度，向手持設(shè)備發(fā)送危險(xiǎn)預(yù)警和防護(hù)信號(hào)，是系統(tǒng)安全控制的重要部分

6系統(tǒng)層級(jí)管理方式研究

作為作業(yè)安全防控系統(tǒng)雙鏈控制的一鏈（相對(duì)人工防護(hù)的另一鏈而言），具有網(wǎng)絡(luò)化智能化設(shè)計(jì)，有效彌補(bǔ)和監(jiān)督人工的防護(hù)工作，車(chē)站駐站員在運(yùn)轉(zhuǎn)室防護(hù)作業(yè)時(shí)，配置無(wú)線(xiàn)平板型終端，可查看站場(chǎng)型顯示界面下的作業(yè)人員位置和防護(hù)員位置（不同顏色圖標(biāo)），除設(shè)置車(chē)站主機(jī)外，還需設(shè)置車(chē)間機(jī)、站段機(jī)，方便干部查看和回放作業(yè)情況，同時(shí)配備智能分析軟件，統(tǒng)計(jì)和分析各站作業(yè)安全數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)作業(yè)安全有漏洞和風(fēng)險(xiǎn)源的車(chē)站，并以此制定干部盯控計(jì)劃和防控重點(diǎn)，并在站段機(jī)車(chē)間機(jī)提供本單位作業(yè)人員手持終端ID管理接口，方便人員增減調(diào)動(dòng)，也便于廠家維護(hù)和遠(yuǎn)程診斷。

7系統(tǒng)其他功能研究

對(duì)作業(yè)人員的位置定位后，智能判斷定位位置的安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，并在有危險(xiǎn)側(cè)等級(jí)輸出時(shí)觸發(fā)手持終端報(bào)警。

對(duì)高鐵和普通客運(yùn)站站臺(tái)下股道內(nèi)應(yīng)納入安全防控系統(tǒng)控制范圍，應(yīng)在旅客和工作人員意外墜落、私自翻線(xiàn)路換站臺(tái)（有旅客被站臺(tái)和列車(chē)夾死的傷亡事故），由人身安全防護(hù)控制系統(tǒng)通過(guò)采用紅外光幕監(jiān)測(cè)技術(shù)智能識(shí)別并報(bào)警，通知相關(guān)工作人員采取相應(yīng)措施，或者自動(dòng)封鎖相關(guān)危險(xiǎn)區(qū)域的列車(chē)進(jìn)路;控制進(jìn)路的信號(hào)和列車(chē)速度。

對(duì)從上道通道門(mén)處的合法和非法上線(xiàn)路行為進(jìn)行管理記錄（刷手持終端）并發(fā)送非法進(jìn)入的報(bào)警至主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的上級(jí)管理機(jī)。

8系統(tǒng)應(yīng)具備的優(yōu)點(diǎn)

減少安全管理人力成本投入，干部遠(yuǎn)程查看作業(yè)情況，防護(hù)員防護(hù)距離可被系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，作業(yè)人員晚下道避車(chē)和近距離防護(hù)和超安全距離防護(hù)都可被監(jiān)控到

9系統(tǒng)研究的要點(diǎn)

1、鐵路專(zhuān)用GSM-R網(wǎng)是面向未來(lái)的開(kāi)放性技術(shù)，我國(guó)引進(jìn)已多年，在鐵路應(yīng)用廣泛，推進(jìn)了國(guó)產(chǎn)化，并大力開(kāi)發(fā)鐵路新應(yīng)用，作業(yè)安全防控系統(tǒng)可以利用該網(wǎng)傳輸信息，實(shí)現(xiàn)新應(yīng)用的開(kāi)發(fā)

2、車(chē)上終端與人、地的信息交互技術(shù)層面可實(shí)現(xiàn)，但需細(xì)化層面較多，僅有人、地設(shè)備時(shí)也應(yīng)保證基本的列車(chē)預(yù)警功能和調(diào)度命令傳送功能

結(jié)束語(yǔ)

總之，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的運(yùn)營(yíng)、維護(hù)、施工單位，他們面臨的工作壓力和安全壓力是很大的，作業(yè)安全防控手段是比較傳統(tǒng)和落后的，在鐵路行業(yè)經(jīng)歷了跨越式發(fā)展后，對(duì)滯后的安全控制方式應(yīng)亟需用智能技術(shù)手段加以完善，所以綜上所述，基于鐵路信號(hào)的作業(yè)安全防控系統(tǒng)的研究是必要的發(fā)展方向和趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

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