西秦嶺TBM鐵路單線隧道信息化輔助有軌運輸安全管理

楊永強，徐 贊

(中鐵隧道集團蘭渝鐵路西秦嶺隧道工程XQLS2標TBM項目部，甘肅 武都 746052)

0 引言

西秦嶺特長隧道全長28 236 m，其中TBM掘進總長度12 934 m，是目前國內采用TBM施工距離最長的鐵路隧道。因掘進距離和棄碴運輸距離長，通過科學比選采用連續皮帶機出碴，材料供應采用雙線有軌運輸［1－3］。安全管理是項目生產管理的前提，只有切實保證正常的安全生產工作，才能實現項目經濟效益最大化。有軌運輸作為隧道施工的重大安全風險源［4－6］，歷來被視為安全控制的重中之重，諸如機車碰撞、溜車、傷人等安全事故時有發生。這些事故的主要原因可歸結為:1)機車乘務組自身安全意識淡薄，技能水平有限;2)通信不暢引發溝通不及時或指揮不當;3)機車檢查和保養工作不到位，機車帶病作業。因此，如何從源頭上杜絕各種安全隱患是有軌運輸安全管理的關鍵。有軌運輸作為TBM施工中隧道重大危險源之一，如何采取有效措施降低和規避有軌運輸安全事故的發生，是項目施工安全管理的重點。在西秦嶺隧道TBM施工中，針對有軌運輸的安全，采用了信息化輔助措施，加強有軌運輸相關人員的技能培訓和考核。機車聯絡的通信方式越多，投入的成本越大，各工程應根據各項目的資金情況擇優選擇。

1 工程概況

蘭渝鐵路西秦嶺隧道位于新建鐵路蘭渝線中段，地處甘肅省隴南市武都區境內，為左右線分設的2條單線隧道，采用鉆爆法和TBM掘進聯合施工，最大埋深約1 400 m。西秦嶺隧道左線洞身均位于直線地段，出口段 652，15 970 m 分別以 4.6‰，3‰上坡，620，2 520 m分別以7‰，13‰下坡。

西秦嶺隧道材料供給采用25 t內燃機車牽引編組成列的材料車運輸［7］，四軌雙線有軌運輸模式，軌距900 mm，軌道選用43 kg/m標準鋼軌并直接鋪設在仰拱預制塊上，通過仰拱預制塊頂部預埋的道釘螺栓進行固定連接。為保證洞內TBM掘進、同步襯砌所需材料供應的連續性，專門設立機車調度控制中心，負責機車的調配、裝卸、編組、日常保養等工作。每列機車設置專職調車員1名，指揮機車行走;每列機車配備阻車器，列車停放時必須兩頭安裝阻車器。

為保證機車運行安全，規定洞外及成洞地段機車運行速度不超過15 km/h，洞內施工地段機車運行速度不超過5 km/h，機車運行間距不小于60 m;并規定進洞左側軌道為進洞方向，即重車道，右側為出洞方向，即輕車道。由于在襯砌混凝土澆筑時，輸送泵需占用1條運輸軌線，為提高軌道利用率，每500 m處設置1處道岔，并在每個道岔處設計警示牌和減速標志，確保機車運行安全［8］。

2 有軌運輸崗位安全教育

為確保項目有軌運輸安全，項目成立以項目經理為組長、調度控制中心主任為副組長的有軌運輸安全生產領導小組，負責有軌運輸安全生產管理工作。項目領導班子中配備1名安全生產總監，專職負責安全工作，加強安全生產監督管理，杜絕安全生產事故，做到切實保障生命和財產安全。按照《蘭渝鐵路安全生產管理辦法》要求建立健全安全生產保證體系，確保安全工作制度化、程序化，從而實現全面的系統控制。

2.1 進場教育

項目所有勞務工必須經入場體檢、安全教育培訓并考試合格后方可上崗作業。有軌運輸機車司機和調車員體檢除常規項目外，還必須符合下述規定:身高不低于1.55 m，無紅綠色盲，雙眼視力均應在0.7以上或經矯正后視力在0.7以上，兩耳聽力各為用音叉測量時，距離50 cm處能判斷方向［9］。

2.2 崗位培訓

西秦嶺隧道有軌運輸機車司機分為正式司機、實習司機和學習司機3種。新進場司機采取“一對一”培養模式，必須經過安全技術考核，合格后頒發駕駛證方可駕駛。實習司機和學習司機經調度控制中心提出備案，經跟車作業30 d，正式司機輔導60 d后，由安質部、機電部、調度控制中心聯合對機車司機的業務能力進行考核，經考試合格后方可獨立駕駛。若考核未通過的，繼續培養30 d熟悉業務知識，考核通過的可上崗作業，若仍未通過考核的，將強制調離調度控制中心并不得再從事與機車運輸相關的崗位。調車員培養模式與機車司機相同。

由于調車員崗位的特殊性，經過有軌運輸開始以來的不斷總結及其他工地的一些相關經驗，建議機車調車員選用年齡為22～35周歲的已婚男性青年，這類人群身體靈活、反應敏捷、相對沉穩不浮躁、工作較穩定，更加符合調車員崗位人員穩定、經驗性強的要求。

2.3 班前安全講話

班前安全講話是安全管理的一個重要環節，也是提高員工安全意識，做到遵章守紀，實現安全生產的有效途徑。為了認真貫徹“生產必須安全”的原則，進一步強化施工過程中的安全生產管理，從根本上提高一線工人的自我保護意識，達到人人講安全、人人管安全的目的，實現安全生產。每天下午交接班時，由調度控制中心負責人在工地會議室召集當班所有作業人員進行班前安全教育并安排工作，使班組人員從思想上引起高度重視。

班前安全講話結束后各機車司機和調車員接班，并對機車進行整備作業，檢查機車油位、水位、照明、警示燈、喇叭、制動系統、連接體系及各運動部件的潤滑情況等，確認機車安全性能完好后才能動車作業。如果機車檢查和保養不到位就容易造成事故，影響機車的正常運行。

2.4 周一安全學習

根據項目安全管理制度要求，除特殊情況外必須利用周一進行安全學習。學習內容包括。1)學習安全技術操作規程及相關資料、前一周上級主管部門下發的安全方面文件等;2)對前一周安全工作進行總結，分析工人的安全思想動態及施工現場安全生產形勢，推廣新得出的先進安全技術;3)前一周若有安全事故或隱患，應針對性地進行原因分析和講解，吸取教訓，防止同類問題再次發生。

3 有軌運輸信息化管理

在有軌運輸安全事故中，除機車乘務組自身水平影響外，由于通信不暢引發安全事故屢見不鮮。若能有效保證機車司機與調車員之間、機車與機車之間、機車與調度控制中心之間的正常通信聯系，將會有效保證有軌運輸的安全。西秦嶺隧道TBM施工針對自身長距離有軌運輸的特點，在施工前期進行了認真的籌劃，并總結相關工程的施工經驗，采用信息化管理手段，在隧道內布設5套通信方式，即視頻監控系統、對講機系統、車載系統、有線電話系統和移動通信系統，有效地保證了隧道有軌運輸的安全，確保了各項施工工作的正常進行。

隧道內配置的通信系統通過光纜與洞外進行連接。其中視頻監控系統、對講機系統、車載系統、移動通信系統、有線電話系統在隧道內每隔2 km設置1處基站發射器，可保證整條隧道的通信暢通;視頻監控系統、有線電話系統只在重點施工區段設置。基站發射器見圖1。

圖1 基站發射器Fig.1 Signal emitter at basic station

3.1 門禁系統

根據隧道施工洞口規范化管理的要求，為加強人員、車輛的進場和進洞管理，外來人員、車輛進入施工場地必須在值班室進行登記，進、出隧道人員嚴格執行翻牌制度和登記制度。為實現出入口控制的人性化、智能化，在洞口安裝智能門禁系統，進出人員通過安設在安全帽內的門禁卡芯片刷卡開門，主機電腦自動記錄進出信息，以此實現進出人員的動態管理。門禁系統的建設不僅能夠實時顯示記錄隧道內管理人員、監理人員、施工人員以及來賓數量、出入隧道區域及進出隧道時間，而且極大地提高了自動化程度和管理效率，可以避免人為因素導致的統計誤差，使管理數據更加準確。門禁系統及門禁卡見圖2，進出洞人員動態管理頁面見圖3。

圖2 門禁系統及門禁卡Fig.2 Entrance guard system and its card

3.2 視頻監控系統

在隧道重點施工部位和作業場地安裝攝像頭，攝像頭視頻信號通過光纜匯總到調度控制中心，調度控制中心可根據視頻信息了解洞內、外各部機車的運行狀況，并根據施工需要，對機車編組、材料配設、行走軌線進行合理調配，確保隧道內施工材料的正常、及時供應，防止因機車占道造成運輸軌道阻塞。視頻監控系統見圖4。

3.3 對講機系統

機車進洞采用后退運行，機車后退運行調車員就作為機車行走的眼睛和耳朵，為使調車員的指令能迅速、準確地反饋給機車司機，每部機車的司機和調車員各配備1部對講機，并使用與機車號相對應的通話頻道，例如5#機車通話采用第5頻道。如此一來，調車員與機車司機之間、調度控制中心與每部機車之間、機車與機車之間聯系便方便了許多。與某部機車進行聯系時，只需要將對講機調至相應頻道即可。

3.4 車載系統

由于對講機系統通信距離局限性較大，因此主要用于調車員與司機之間的指令聯系;同時，為減少調度控制中心對機車對講機使用的干擾，又便于調度控制中心對所有機車統一發布指令，每部機車除配備了對講機外，還安裝了車載系統。利用車載系統在不影響對講機通話的情況下，調度控制中心可以同時向所有運行狀態和停止狀態的機車發布指令，各部機車也可通過車載系統向調度控制中心或其它機車傳遞信息，避免干擾對講機通信體系造成調車員與機車司機指令不暢而引起安全事故。機車配備的車載系統見圖5。

圖5 機車配備的車載系統Fig.5 Vehicle recording system

3.5 移動通信系統

在隧道內安裝移動通信發射器，使整條隧道都處于移動通信信號覆蓋區，洞內所有作業人員無論在隧道的哪個施工部位都可以通過隨身攜帶的移動電話進行信息溝通，避免施工人員與有軌運輸交叉作業時發生危險。圖6為TBM上安裝的移動通信天線。

圖6 TBM上安設的移動通信天線Fig.6 Moveable communication antenna wire on TBM

3.6 有線電話系統

視頻監控系統、車載系統、移動通信系統都存在一個致命弱點，那就是必須在有電的情況下才可正常使用，一旦隧道內緊急停電，隧道內外的通信也會隨之中斷，而出現突然斷電情況時往往也是各部門最需要及時溝通時;因此，為保證在隧道內停電時仍可保證隧道內外的有效聯系，在調度控制中心、TBM重要施工區、襯砌臺車作業區、接力風機值班區、連續皮帶值班區以及洞外材料裝卸區、機車修理間、拌合站等重點部位安裝有線電話。有線電話可在其他聯系方式失效的情況下，有效保障隧道施工的正常進行。

4 機車、軌道維護與保養

4.1 日常維護和保養工作的重要性

一般來說，根據TBM快速掘進和同步襯砌跟進施工對材料運輸的高度要求，除機車故障維修耽誤的時間外，其他時間機車都是處于使用狀態。在機車投入運用后，機車經過劇烈震動及洞內環境等的影響，機車零部件就會出現松弛、裂損、油煙、污垢等現象。做好機車日常維修和保養工作是發現和消除故障隱患的重要途徑，是確保機車安全運行的重要保證，同時也是降低項目維修成本的重要手段［10］。

4.2 機車的日常維修保養

機車保養包括機車的油潤、清潔、操縱、乘務組自檢自修、運行中的巡檢及故障應急處理、檢修部門的臨時故障修復、機車動態質量信息反饋等。加強機車保養工作、提高機車質量，對確保機車運轉、充分發揮機車能力、延長機車使用壽命、促進文明生產、保證有軌運輸秩序和安全具有十分重要的意義;因此，機車保養工作一定要認真執行“修養并重、預防為主”的方針，只有“修”、“養”二者相輔相成，機車質量才能真正提高，有軌運輸安全才能得到實質性保證。

4.3 加強軌道的例行巡檢

運輸線路設管道班專職按標準要求進行養護檢查和維修，檢查軌道間距、軌道磨損情況、壓板螺栓松動及脫落等情況，使其處于良好狀態，防止溜車等安全事故的發生，并在線路的盡頭設置擋車裝置和標識。

5 有軌運輸安全管理的其他措施

5.1 專職調車員的配備

受運行凈空對內燃機車自身高度及編組機車對機車運行方向視線的影響，每部機車配備專職調車員1名。調車員是機車運行的眼睛和耳朵，也是機車運行障礙的“清障夫”，負責機車的正常、安全運行。調車員主要職責包括:1)熟知調車作業區域的線路狀態以及接近線路的一切建筑物的形態和距離;2)根據行車規律及調度控制中心要求選擇運行線路和換道，并在機車通過道岔前扳道;3)清除線路運行前方的障礙物、疏散人員;4)指揮機車前進、后退，控制機車在不同路段、道岔段的運行速度;5)根據編組要求對列車進行編組;6)機車阻車器、軟連接等安全設備的操作;7)機車跳道后的應急處理等。

在機車運行至噪音較大的施工部位時，受客觀環境干擾機車司機可能對對講機發出的指令不能完全聽清楚，所有調車員還應佩戴口哨和強光電筒各1支(機車運行時口哨信號指令為:一聲停、二聲向后行車、三聲向前行車、四連續短聲減速慢行;電筒信號指令為:橫向擺動向后行車、豎向擺動向前行車、圓形擺動停車)，確保緊急情況下機車仍可保持可控狀態。此外，口哨和強光電筒還用于警示線路運行前方作業人員避讓機車。

5.2 機車安裝警示燈和攝像頭

針對洞內作業人員多、環境相對復雜的特點，除調車員配置警示用強光電筒和口哨、機車通過重點施工部位必須預警鳴笛外，在機車前后及拖掛車輛上安設警示燈，實現立體警示效果。為方便調車員不在機車附近時機車進、退運行對后側車輛進行觀察，每部機車都安裝了1套攝像頭，機車司機可利用駕駛室內的顯示屏對機車尾部情況進行觀察，防止機車倒車時意外事故的發生，并可在機車后方所牽引機車出現異常狀況時緊急剎車。

5.3 道岔處設置警示牌并加強照明

因為TBM施工隧道有軌運輸所需軌道是通過預埋在仰拱預制塊頂部的道釘進行固定連接的，而預埋道釘整體呈直線型排布，因此道岔通過槽鋼將軌道墊高后放置，機車通過道岔時就必須要減速運行。為提示機車司機和調車員，在每個道岔前后50 m位置各設置1處反光減速警示牌。同時道岔位置安裝強照明燈，提前警示機車司機和調車員道岔位置，同時便于調車員對道岔的開放形式進行觀察，確定機車的行走路線。

6 結論與建議

通過采取系統到位的有軌運輸責任人員安全及技術培訓、多渠道信息化的通信手段和科學全面的有軌運輸安全管理措施，西秦嶺隧道自開工至今未發生一起重大安全事故，有軌運輸安全可控。除了通信手段的完善外，堅持不懈地落實各項安全管理措施、加強機車的日常維護和保養工作以及不斷提高乘務組人員自身的操作水平和安全意識，也是本工程中有軌運輸安全管理重點關注和控制的問題。在長距離隧道施工中增加相應的通信手段，既有利于有軌運輸的安全管理控制，也有利于各項施工工作的正常連續開展，為項目的施工生產和安全管理提供了很大幫助，并可為今后同類工程有軌運輸安全管理提供參考。由于各個工程施工特點不同，人力資源配置及可供支配的資金情況也不盡相同，有軌運輸實際應用的通信方式越多，投入的成本也就越大，因此各工程應根據自身特點擇優選擇。

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