電務(wù)安全生產(chǎn)及應(yīng)急指揮系統(tǒng)的研究與探討

楊 默　石寶峰

（1.北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070；2.北京市高速鐵路軌道交通運(yùn)行控制系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，北京 100073）

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電務(wù)安全生產(chǎn)及應(yīng)急指揮系統(tǒng)的研究與探討

楊 默1，2石寶峰1，2

（1.北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070；2.北京市高速鐵路軌道交通運(yùn)行控制系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，北京 100073）

隨著高鐵信號(hào)設(shè)備維護(hù)期的到來，鐵路電務(wù)部門迫切需要構(gòu)建一套信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的電務(wù)安全生產(chǎn)及應(yīng)急指揮系統(tǒng)，以提升電務(wù)生產(chǎn)管理水平，提高應(yīng)急指揮效率，保障作業(yè)人員人身安全。系統(tǒng)應(yīng)融合現(xiàn)有系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)與功能優(yōu)勢(shì)，將設(shè)備監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)管理、應(yīng)急指揮等功能進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，構(gòu)成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、應(yīng)急指揮系統(tǒng)的閉環(huán)，做到智能生成計(jì)劃、有序組織生產(chǎn)、高效處理故障、有效保護(hù)人身安全。

電務(wù)；安全生產(chǎn)管理；應(yīng)急指揮；閉環(huán)

1　概述

1.1研究背景

鐵路是國(guó)家的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“大動(dòng)脈”。信號(hào)系統(tǒng)作為鐵路系統(tǒng)的“神經(jīng)中樞”，是指揮列車運(yùn)行、保障行車安全、提高運(yùn)輸效率、改善行車組織方式、實(shí)現(xiàn)行車指揮現(xiàn)代化的關(guān)鍵設(shè)施，為列車安全、高效地運(yùn)行提供基礎(chǔ)保障。

隨著高鐵信號(hào)設(shè)備大量投入使用及設(shè)備維護(hù)期的到來，為降低信號(hào)設(shè)備故障導(dǎo)致的人身安全及財(cái)產(chǎn)損失，一方面需要對(duì)設(shè)備日常運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛在隱患，進(jìn)行合理、必要的狀態(tài)修和預(yù)防修；另一方面，一旦發(fā)生設(shè)備故障，尤其是影響行車的設(shè)備故障，需要根據(jù)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息，快速、準(zhǔn)確地定位故障部件，在保證行車安全的前提下，高效、有序地完成信號(hào)設(shè)備的搶修工作。

為實(shí)現(xiàn)以上功能，電務(wù)安全生產(chǎn)及應(yīng)急指揮系統(tǒng)以電務(wù)生產(chǎn)管理和應(yīng)急指揮兩大功能作為切入點(diǎn)。其中電務(wù)生產(chǎn)管理功能主要負(fù)責(zé)信號(hào)設(shè)備的管理及日常維護(hù)，而應(yīng)急指揮功能主要負(fù)責(zé)設(shè)備故障發(fā)生后的應(yīng)急搶修指揮，并且兩者可進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。系統(tǒng)對(duì)于提高電務(wù)工作效率，保障電務(wù)生產(chǎn)安全具有重要意義。

1.2國(guó)外研究概況

國(guó)際上，日本非常重視相關(guān)系統(tǒng)的研究，80年代就已研制了電子防護(hù)及報(bào)警設(shè)備。新干線開通運(yùn)營(yíng)后，JR東日本公司針對(duì)新干線運(yùn)量大、速度快、運(yùn)輸密度高的特點(diǎn)，以安全預(yù)防為原則，以預(yù)防檢修為前提，有計(jì)劃地進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)，建立了一套相對(duì)完善的電務(wù)安全生產(chǎn)及應(yīng)急指揮系統(tǒng)，即維修管理系統(tǒng)。新干線維修管理系統(tǒng)將信息集中監(jiān)視系統(tǒng)（CMS）與列車運(yùn)行綜合管理系統(tǒng)（COSMOS）的LAN網(wǎng)相聯(lián)，并集成多種系統(tǒng)平臺(tái)，采用手持終端進(jìn)行作業(yè)請(qǐng)求、終止及進(jìn)路控制，有效地防范安全事故，提升管理效率。目前，美國(guó)也已有公司利用人機(jī)工程學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)等知識(shí)建立維修管理及人身安全防護(hù)系統(tǒng)。

1.3國(guó)內(nèi)研究概況

目前，我國(guó)相關(guān)系統(tǒng)的建設(shè)仍處于起步階段。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的生產(chǎn)管理系統(tǒng)已能夠?qū)π盘?hào)維修流程及相關(guān)資料進(jìn)行管理，而信號(hào)集中監(jiān)測(cè)、綜合視頻監(jiān)控、動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)能夠輔助電務(wù)人員進(jìn)行故障診斷，一定程度上提高了電務(wù)應(yīng)急指揮調(diào)度的工作效率，取得了良好的應(yīng)用效果。但現(xiàn)有系統(tǒng)在協(xié)作方面存在一些問題，由于各系統(tǒng)各自孤立，信息孤島問題突出，大量故障處理工作仍依賴人工，信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化程度不高，系統(tǒng)資源整合不夠，缺乏一套綜合化的電務(wù)安全生產(chǎn)及應(yīng)急指揮系統(tǒng)。

1.4系統(tǒng)研究的必要性

當(dāng)前電務(wù)安全生產(chǎn)及應(yīng)急指揮系統(tǒng)面臨的主要問題體現(xiàn)在3個(gè)方面：一是電務(wù)生產(chǎn)管理系統(tǒng)自動(dòng)化、智能化程度較低，尚未與信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。大量設(shè)備數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)仍依賴人工錄入，使用者存在抵觸情緒。作為上層管理和調(diào)度指揮系統(tǒng)，無法充分利用設(shè)備監(jiān)測(cè)信息輔助決策，也無法根據(jù)歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)日常生產(chǎn)、智能生成設(shè)備維修計(jì)劃。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，無法直接將設(shè)備報(bào)警信息實(shí)時(shí)發(fā)送至調(diào)度及維修人員作為決策參考；二是作業(yè)人員安全防護(hù)功能缺乏。現(xiàn)有的人身安全防護(hù)系統(tǒng)（如列車接近報(bào)警系統(tǒng)）獨(dú)立于信號(hào)系統(tǒng)，列車接近報(bào)警通知尚未形成反饋機(jī)制，維修人員上道作業(yè)時(shí)，由于列車無法預(yù)先感知維修人員所在位置，如果人員未按照通知及時(shí)離開危險(xiǎn)區(qū)域，列車來不及采取進(jìn)一步的防范措施，將導(dǎo)致安全事故的發(fā)生；三是遠(yuǎn)程指揮與現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)不同步。鐵路信號(hào)設(shè)備種類多，且沿鐵路線分布，某些設(shè)備所在位置周邊人煙稀少，環(huán)境條件和地質(zhì)情況復(fù)雜，維修人員到達(dá)故障現(xiàn)場(chǎng)困難，而遠(yuǎn)程指揮人員無法及時(shí)獲取掌握現(xiàn)場(chǎng)第一手資料。現(xiàn)階段依靠對(duì)講機(jī)、電話進(jìn)行溝通的方式即視性差，現(xiàn)場(chǎng)維修人員無法查看設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)信息，遠(yuǎn)程指揮人員無法了解設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，溝通成本高，存在一定的故障分析和遠(yuǎn)程指導(dǎo)延時(shí)。

本文提出的電務(wù)安全生產(chǎn)及應(yīng)急指揮系統(tǒng)融合了現(xiàn)有系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，采用流程引擎等技術(shù)，能夠智能地生成設(shè)備維修計(jì)劃，便捷、靈活地維護(hù)管理流程，減輕電務(wù)部門工作負(fù)擔(dān)；集成即時(shí)通訊和地理信息系統(tǒng)，能夠?qū)⒃O(shè)備故障信息、歷史維修信息、相關(guān)技術(shù)資料等自動(dòng)發(fā)給相關(guān)人員，輔助決策、提高故障處理效率；系統(tǒng)配套的手持終端能夠?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)人員提供任務(wù)提醒、即時(shí)視頻和語音通話、上道點(diǎn)導(dǎo)航、設(shè)備曲線查看等功能，實(shí)現(xiàn)指揮中心和維修現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程同步。

2　系統(tǒng)構(gòu)建方案

電務(wù)安全生產(chǎn)及應(yīng)急指揮系統(tǒng)應(yīng)部署于鐵路總公司、鐵路局、電務(wù)段，并輻射至車間、工區(qū)，形成三層五級(jí)的應(yīng)用體系。系統(tǒng)部署時(shí)以電務(wù)段作為中心，對(duì)下屬車間和工區(qū)的信息進(jìn)行采集和匯總，并將匯總信息上傳至鐵路局，再由鐵路局進(jìn)一步匯總上傳至鐵路總公司。系統(tǒng)可使用現(xiàn)有2 Mbit/s的信號(hào)集中監(jiān)測(cè)網(wǎng)通道連接。

系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，通過瀏覽器即可訪問，采用面向服務(wù)、分布式和分層等技術(shù)，易升級(jí)，易維護(hù)。系統(tǒng)具備與現(xiàn)有系統(tǒng)之間的接口，通過安全隔離設(shè)備保證系統(tǒng)接入和數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴Ｍㄟ^用戶、角色、權(quán)限管理模塊實(shí)現(xiàn)安全訪問，并對(duì)用戶管理采用適當(dāng)?shù)募用芗夹g(shù)，以進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)訪問的安全性。

系統(tǒng)針對(duì)各級(jí)用戶開發(fā)的功能點(diǎn)有所側(cè)重。電務(wù)段作為監(jiān)督和管理機(jī)構(gòu)，其功能主要側(cè)重于計(jì)劃審批、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、應(yīng)急指揮、綜合信息調(diào)閱等；車間作為工區(qū)的直接管理機(jī)構(gòu)，除計(jì)劃審批功能外，還需要對(duì)作業(yè)進(jìn)度進(jìn)行把控，統(tǒng)計(jì)作業(yè)完成情況；工區(qū)作為施工、維修作業(yè)的實(shí)際執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在人員管理、作業(yè)管理和設(shè)備管理等基礎(chǔ)功能之上，利用數(shù)據(jù)挖掘等關(guān)鍵技術(shù)智能生成維修計(jì)劃和人員排班，同時(shí)能夠在故障發(fā)生時(shí)自動(dòng)調(diào)取相關(guān)搶修資料。系統(tǒng)為現(xiàn)場(chǎng)人員配備手持終端，功能主要包括作業(yè)任務(wù)接收與反饋、語音視頻通話、列車接近提醒、系統(tǒng)狀態(tài)查看及上道點(diǎn)導(dǎo)航等。系統(tǒng)具體功能如圖1所示。

電務(wù)安全生產(chǎn)及應(yīng)急指揮系統(tǒng)接入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控及報(bào)警信息的實(shí)時(shí)輸入，系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)取資料、生成故障作業(yè)單，提高應(yīng)急指揮效率。系統(tǒng)通過對(duì)歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的挖掘，對(duì)設(shè)備健康狀態(tài)進(jìn)行分析，指導(dǎo)下階段電務(wù)生產(chǎn)工作，進(jìn)一步提升電務(wù)工作水平。為保障作業(yè)人身安全，除手持終端的列車接近提醒功能之外，系統(tǒng)將針對(duì)人員未按照通知離開作業(yè)危險(xiǎn)區(qū)域的情況進(jìn)行聲光報(bào)警。系統(tǒng)還預(yù)留接口，便于集成其他應(yīng)用系統(tǒng)。未來，在系統(tǒng)具備足夠安全性和可靠性的前提下，能夠支持將人員的位置信息反饋給列車調(diào)度系統(tǒng)，使列車及時(shí)減速，形成列車的閉環(huán)控制，防范安全事故的發(fā)生。

3　系統(tǒng)功能

電務(wù)安全生產(chǎn)及應(yīng)急指揮系統(tǒng)服務(wù)端負(fù)責(zé)提供電務(wù)安全生產(chǎn)及應(yīng)急指揮相關(guān)資源，處理和計(jì)算復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備、人員、生產(chǎn)過程的三維一體管控；手持終端負(fù)責(zé)采集、上傳現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)數(shù)據(jù)至服務(wù)端，輔助人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。系統(tǒng)主要包含以下子系統(tǒng)，其中應(yīng)急指揮調(diào)度功能主要包含在狀態(tài)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、地理信息子系統(tǒng)和即時(shí)通訊子系統(tǒng)中。

3.1生產(chǎn)管理子系統(tǒng)

生產(chǎn)管理子系統(tǒng)的管理對(duì)象主要包括在軌信號(hào)設(shè)備及備品備件、施工維修作業(yè)、問題庫(kù)、上道點(diǎn)、應(yīng)急處理預(yù)案、電務(wù)生產(chǎn)人員等。生產(chǎn)管理子系統(tǒng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行全生命周期的分層次、精細(xì)化管理，詳細(xì)記錄設(shè)備屬性信息、狀態(tài)變更信息、維護(hù)維修信息，為日常養(yǎng)護(hù)、設(shè)備檢修提供依據(jù)，為故障搶修提供參考。維修人員可使用手持終端對(duì)備品備件進(jìn)行盤點(diǎn)，系統(tǒng)將根據(jù)在軌設(shè)備的實(shí)際情況及時(shí)提醒補(bǔ)充備品備件。系統(tǒng)建立設(shè)備性能衰退模型庫(kù)，根據(jù)設(shè)備性能衰退情況及時(shí)提醒電務(wù)人員安排維修，實(shí)現(xiàn)從計(jì)劃修、故障修，到狀態(tài)修、預(yù)防修的轉(zhuǎn)變。當(dāng)設(shè)備狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)支持通過手持終端掃描二維碼的方式對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行變更。如果發(fā)生故障報(bào)警，系統(tǒng)將自動(dòng)彈出相關(guān)搶修資料，包括備品備件、設(shè)備最近上道點(diǎn)、應(yīng)急處理流程、技術(shù)圖紙和資料、故障處理經(jīng)驗(yàn)、應(yīng)急人員聯(lián)系方式等，電務(wù)管理人員可直接下發(fā)故障作業(yè)單至維修人員的手持終端，系統(tǒng)將自動(dòng)變更設(shè)備狀態(tài)信息。

生產(chǎn)管理子系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢測(cè)作業(yè)沖突，減輕人工審批施工、維修作業(yè)的工作量。上道作業(yè)前，系統(tǒng)將通過手持終端提醒維修人員作業(yè)流程，以及需要攜帶的工具和安全物品；作業(yè)完畢下道后，現(xiàn)場(chǎng)人員可通過電腦終端或手持終端反饋現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)信息，將尚未解決的問題納入問題庫(kù)中。管理人員可根據(jù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)獲得的設(shè)備信息確認(rèn)作業(yè)是否完成，以及人員是否已離開作業(yè)區(qū)域，系統(tǒng)將針對(duì)人員未按時(shí)離開的情況進(jìn)行報(bào)警。系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)天窗修作業(yè)完成率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，匯總未兌現(xiàn)原因，并將問題指定到相關(guān)責(zé)任人進(jìn)行整改。

3.2狀態(tài)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)

狀態(tài)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來自于外部監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。電務(wù)人員可通過狀態(tài)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)調(diào)取監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如軌道電路接收入口主軌電壓、道岔最近一次動(dòng)作曲線、道岔缺口圖像等，并下發(fā)至相關(guān)人員的手持終端，使維修人員在搶修現(xiàn)場(chǎng)或路途中即可獲知設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)信息，確認(rèn)設(shè)備是否已恢復(fù)正常，節(jié)約故障分析和處理時(shí)間。此外，維修人員還可在現(xiàn)場(chǎng)掃描設(shè)備條碼，查看設(shè)備實(shí)時(shí)曲線，輔助維修工作，提高故障處理效率。

3.3地理信息子系統(tǒng)

地理信息子系統(tǒng)將綜合定位技術(shù)與地理信息系統(tǒng)結(jié)合，直觀展示現(xiàn)場(chǎng)人員所在位置、歷史行走路線、當(dāng)前作業(yè)進(jìn)度、天氣預(yù)警信息，輔助電務(wù)管理人員進(jìn)行應(yīng)急指揮。作業(yè)人員攜帶手持終端外出作業(yè)時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)記錄其所在位置，并實(shí)時(shí)上傳至系統(tǒng)服務(wù)器。電務(wù)管理人員可在電腦終端和手持終端查詢?nèi)藛T歷史行進(jìn)路線，對(duì)作業(yè)進(jìn)行盯控。指揮人員還可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)人員所在位置，結(jié)合天氣預(yù)警信息提醒作業(yè)相關(guān)注意事項(xiàng)。系統(tǒng)能夠自動(dòng)查詢或計(jì)算距離故障設(shè)備最近的上道點(diǎn)，并發(fā)送至維修人員手持終端，將其導(dǎo)航至相應(yīng)上道點(diǎn)進(jìn)行作業(yè)，調(diào)度人員可將人員定位信息作為人身安全防護(hù)輔助信息。手持終端能夠離線存儲(chǔ)人員定位數(shù)據(jù)，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)自動(dòng)上傳。

3.4即時(shí)通訊子系統(tǒng)

即時(shí)通訊子系統(tǒng)使現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員能夠通過手持終端與應(yīng)急指揮人員進(jìn)行語音和視頻通話，將故障信息與現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)情況及時(shí)反饋給應(yīng)急指揮人員，并實(shí)時(shí)接收指揮人員的調(diào)度和操作指令，更為直觀，降低溝通成本，實(shí)現(xiàn)維修現(xiàn)場(chǎng)與遠(yuǎn)程指揮的實(shí)時(shí)同步。指揮人員能夠在地理信息系統(tǒng)界面直接聯(lián)系當(dāng)前所有維修作業(yè)人員，更好地把控作業(yè)進(jìn)度。即時(shí)通訊子系統(tǒng)除語音和視頻通話功能外，還支持發(fā)送附件、圖片、語音文字、短消息等多媒體信息，并在服務(wù)端留存關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

4　技術(shù)難點(diǎn)

設(shè)備性能管理功能需要對(duì)設(shè)備歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析和挖掘，根據(jù)不同設(shè)備的性能衰退機(jī)理建立相應(yīng)的性能衰退模型庫(kù)，智能判斷設(shè)備何時(shí)需要檢修或更換，并進(jìn)行自動(dòng)提示。由于設(shè)備類型多樣、設(shè)備性能衰退影響因素繁多、衰退機(jī)理復(fù)雜，現(xiàn)階段暫時(shí)難以建立完善的設(shè)備性能衰退模型庫(kù)。因此系統(tǒng)迭代開發(fā)，在實(shí)際應(yīng)用中逐步完善該功能。

5　小結(jié)

本文介紹的電務(wù)安全生產(chǎn)及應(yīng)急指揮系統(tǒng)遵循“融合資源、信息貫通、集成創(chuàng)新、實(shí)際應(yīng)用”的原則，與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，提供開放接口，可集成現(xiàn)有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等，打破信息孤島，實(shí)現(xiàn)多種系統(tǒng)間的資源共享，有效解決了電務(wù)安全生產(chǎn)管理、遠(yuǎn)程指揮與現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)同步、維修人員人身安全防護(hù)等問題，符合未來鐵路信號(hào)綜合運(yùn)維技術(shù)“一體化、綜合化、智能化、服務(wù)型”的發(fā)展方向，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

［1］姜錫義.電務(wù)調(diào)度指揮中心的建設(shè)與應(yīng)用.鐵道通信信號(hào)，2013，49（3）：1-2.

［2］岳春華.廣鐵集團(tuán)電務(wù)調(diào)度指揮中心的建設(shè)與運(yùn)用.鐵道通信信號(hào)，2013，49（3）：2-7.

［3］黎江，劉正自，石先明.新干線信號(hào)通信設(shè)備的維修管理體制.鐵道通信信號(hào)，2005， 41（10）：45-47.

With the arrival of the maintenance period of high-speed railway signaling equipment， there is an urgent need of constructing an information-based， networked and intelligent C&S （communication and signaling） safety production management and emergency command system to enhance the safety production management level， improve the emergency command effi ciency and to guarantee the safety of operating personnel. The system should be integrated with technical features and functional advantages of existing systems such as the monitoring system， safety production management system and emergency command system and make them interact with a closed loop， in order to intelligently generate maintenance plans， orderly organize operation， effi ciently handle faults， and effectively guarantee the personal safety.

communication and signaling； safety production management； emergency command；closed loop

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.02.002

2016-02-29）