地鐵車輛車頂作業指導及安全監視系統的研究

祁勇　李賀　付杰

摘 要：地鐵車輛車頂檢修作業內容明確、作業空間獨立、作業的標準化易實現、作業人員固定，但作業勞動強度大、風險大、作業質量的影響較大。基于以上作業場景，本文提出并研究了一種可移動、可實時語音交互、可實時記錄數據、可進行網絡數據傳輸、可進行視頻監視及預警的多功能智能化系統，該系統的使用可有效保障車輛車頂作業質量，提升作業人員工作效率，合理降低管理成本，具有較強的實用和推廣價值。

關鍵詞：地鐵車輛;車頂檢修;作業指導;安全監視

1 車頂作業指導及安全監視系統的研究需求及意義

地鐵車輛車頂作業，作業內容明確、作業空間獨立、作業的標準化易實現、作業人員固定，但作業勞動強度大、風險大、作業質量的影響較大。基于以上作業場景，研究了一套車頂作業智能作業指導及安全監視系統，該系統一方面可以實現車頂不同檢修規程的標準化作業，及時指導和監控員工的作業流程、作業內容，防止出現漏項、缺項，同時對所有的作業內容進行實時記錄，作業完成后可將作業報表實時上傳工作服務站，做到所有作業可以有據可查;另一方面可以實現車頂作業的安全繩吊掛、安全監控、安全行為預警等，一旦作業人員發生不安全行為可以進行預警，一旦發生安全事故可以進行DCC聯動報警，第一時間進行應急處置[1]。該系統應用后，可以有效降低安全風險，提高作業質量，同時可以減少作業人數，減少安全管控人員，對于地鐵公司的車輛檢修管理和減員增效具有重要的實際意義。

2 車頂作業指導及安全監視系統的研究

2.1 智能作業指導協同模塊

智能作業指導協同模塊主要包含遠程服務器、人機交互界面、人機語音交互系統等，該模塊可達到的目標是，設定車頂作業的全流程指導，包括作業前的任務接收、作業前提示、作業過程的標準化檢修、作業過程的全過程數據實時記錄。

作業前的任務接收，該功能可在任務下發后提前收到當日作業的具體檢修規程、作業人員信息、登頂作業前的斷送電情況等，為后續的作業進行預判斷和分析。作業提示，主要是對作業人員身份、作業內容、工器具及備品備件的確認和提示，作業人員確認無誤后，在人機交互界面上點擊確認按鍵，系統便可提示可以開始作業。作業標準化流程的指導，是指按照作業指導書的流程一一顯示作業內容，同時可以進行語音提示，作業人員每完成一項工作可在確認按鈕上進行完成確認，系統自動進入下一步作業指導。作業全過程的數據記錄，是指在作業過程中需要對數據進行實時記錄的，作業人員可以通過語音交互將數據實時報送給系統進行記錄，系統還可以將全過程的所有作業內容、時間、用時等進行實時記錄，便于臺賬管理及檢修制度的優化。

2.2 安全防護及監視模塊

安全防護及檢視模塊主要包含視頻攝像頭、視頻分析系統、安全帶懸掛及檢測裝置等，主要實現功能包括作業安全提示、作業過程的全視頻監控、安全風險預警、安全事故聯動、安全帶懸掛及拉力檢測等。該模塊可達到的目標是，在作業前對安全要素進行確認和提示，在作業過程中通過機器視覺技術對安全行為進行監視和提示，在作業后對安全要素進行確認和提示，可保障安全帶的安全懸掛，同時實時對拉力進行檢測和預警。

作業安全提示，比如勞保用品是否正確佩戴，動火作業是否已準備了消防器材等。作業過程的全視頻監控，是指對作業全過程進行錄像并記錄。安全風險預警，可提前設定車頂作業的不安全行為，比如空調蓋板未正確打開、受電弓升弓后下部站人、安全帶拉力超過設定值等，系統進行自動預警提示，若一定時期內未恢復，則系統聯動至DCC進行報警。安全事故聯動，若視頻監控到人員跌落、設備砸傷人員、火災等情況，系統第一時間聯動至DCC進行事故報警，需DCC人員第一時間趕往現場進行應急處置。安全帶懸掛，可保證2人同時進行安全帶懸掛作業，同時對拉力進行實時監測，若拉力超限會進行預警或報警，以保證作業人員的安全。

安全防護及檢視模塊，復合車頂關鍵部件檢測技術[2]，可以對作業人員的全過程進行監控，及時對安全風險進行提示和監視，保障作業人員的安全，進一步提高作業質量，降低管理成本。

2.3 系統架構及研究

2.3.1 系統架構

系統主要布置在車輛檢修平臺的三層平臺上，由走行部和智能作業指導協同模塊、安全防護及檢視模塊等組成[3]。系統可根據預設的模式對所有檢修規程或者臨時作業進行全程的過程作業指導和檢測，同時可根據人員的作業軌跡進行移動。系統強度除滿足設備的安裝要求外還需滿足至少3個成年人進行懸掛的拉力強度。

2.3.2 三月檢車頂作業場景設定

選定三月檢作為一個場景，在此展示一下該系統的功能。

具體流程包括以下4個步驟：

（1）作業任務的實時下發及接收：DCC下發作業任務，班組確定車頂作業人員，服務器將該信息發送至車頂該系統，系統判斷為三月檢任務，自動調取三月檢作業指導流程，同時系統判斷該列位斷送電、五防鎖情況，若各項條件滿足，開啟作業準備。

（2）作業提示：作業人員登頂后，系統開啟作業提示，比如對人員身份、作業內容、工器具和備品備件準備等進行確認，確認無誤后系統提示作業人員可懸掛安全帶開展登頂作業，若信息不符，則作業無法繼續進行。

（3）作業標準化流程的指導：系統按照三月檢作業指導書的流程對作業人員進行依次播報和指導，比如空調作業機組安裝狀態檢查、接地線檢查、更換混合風過濾網、清潔新風濾網、檢查并清潔蒸發器冷凝器等等16個步驟，受電弓作業外觀檢查、碳滑板檢查、受電弓弓頭轉動及位置傳感器檢查、靜態接觸壓力測量等等11個步驟。系統除了記錄作業過程中的測量數據、故障數據外，可以對作業人員、作業步驟、作業時長及視頻信息等進行全過程的數據記錄。

（4）作業完成：作業完成后，系統自動對作業人員進行作業內容提示，確認所有設備狀態正確，作業工器具已經撤清，作業人員安全帶撤離后，系統提示作業人員已完成工作，可以撤出作業區域。系統自動將今日的作業數據全部發送給服務器供管理人員使用。

2.3.3 人員跌落場景設定

具體流程包括以下3個步驟：

（1）系統檢測：系統檢測到安全帶拉力大于設定值，視頻監視系統若發現人員在車頂作業，則報警3秒鐘，若拉力恢復，則系統恢復正常，若拉力未恢復或視頻監視系統直接判定人員未在車頂畫面中，則系統直接報警至DCC，且報警器持續鳴響。

（2）DCC聯動：DCC工作人員收到報警信號好，第一時間趕往現場進行突發事件處理，預防高空作業人員跌落傷亡事件發生。

（3）系統恢復：工作人員處理完成突發事件后，復位系統報警模式，系統恢復正常，可繼續工作。

3 結論

綜上所述，研發車頂作業智能化作業指導及安全監視系統，確保地鐵車輛車頂作業的標準化，確保車頂作業人員的安全行為，勢必會保障車輛車頂作業質量，同時降低管理成本，減員增效，對于地鐵行業來說，將具有重要的使用價值。

參考文獻：

[1]魏存祥，萬斌.城市軌道交通在線式車頂平臺安全管控系統[J].公路，2017（7）：345-348.

[2]李建龍，王亞柯.受電弓狀態及車頂異常動態監視和預警系統研究與應用[J].機電信息，2020（14）：47-48.

[3]葉鵬君.地鐵車輛段檢修作業智能管控系統的研究與應用[J].電工技術，2019（18）：139-141.