基于鐵路信號的作業安全防控系統的研究

劉志勇

摘要：鐵路車務、工務、電務、接觸網各工種，現場作業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，主要原因是把作業人身安全防護控制的所有要點和環節都放在了由人員去防范的思路上，借助設備去防護人身安全幾乎是個空白，應研究開發一套鐵路作業安全防控系統，車站設主機柜，室外現場作業人員設手持設備，列車上設信息補強終端（人、車、地方式，向主機發送車定位、速度信息，向手持終端送車體逼近信息，視車上條件而定，可缺省），手持設備接收車站作業安全防控系統主機的列車接近信息并進行確認，另外施工調度命令也一并發至室外最前端現場，由現場人員確認并指導作業，保證人身安全防護的有效性。

關鍵詞：作業安全防控系統;人身安全防護;列車接近信息;有效性

1系統的研究概要

作業安全防控系統研究思路是出于對現場事故的分析，事故很多，舉例說明：

1）2014年天津電務段南倉直通場值班人員，雨夜處理道岔故障，被通過的K52次列車刮碰死亡，原因是電務駐站人員沒有落實列車接近通知制度的要求。

2）2016年鄭州局京廣線安陽站內發生一起列車X103次在兩場間運行時與電務施工作業人員相撞事故，6名電務上線作業人員死亡，原因是在作業中途更換駐站防護員，且駐站防護員與現場防護員聯系不暢。

3）2020年天津西站電務工區檢修天窗點因為變更時間，傳達信息不暢、不及時，造成作業人員上道被動車組撞軋，發生2人死亡事故。

由此可見列車接近信息和施工、檢修天窗點的調度命令及時直接發到最前端的現場作業人員手中是人身安全防護控制的重要手段，有效減少和避免信息傳遞的延遲和錯誤造成人身事故，為此應研發相關主機和手持終端及列車上終端，主機需要的列車接近信息和調度命令可以從相關的聯鎖、列控、CTC（或TDCS）獲得，手持終端應有ID，列車上終端加入系統控制，各工種有各自獨立的系統，互不干擾;產品可覆蓋軌道交通行業，安全可期。

2系統應達到的綜合要求

1）利用鐵路專用G網實現系統主機和手持終端、車上終端的通信，手持終端位置定位，列車進路信息和接近信息由聯鎖和列控設備提供給主機，手持終端不僅接收主機信息，還能接收列車上終端發出的緊急車體逼近信息（在下道不及時的時候）并快速傳遞擴散到附近其他手持終端（在收到主機信息時也可傳遞擴散到附近），調度命令由CTC或TDCS接口信息送到系統主機，通過主機發送給手持終端。

2）在列車上設終端設備，依靠鐵路G網與所經過站的主機聯系發送列車定位和速度，向現場與本列車相關的處于不安全位置的手持終端設備發起通信，自動發出車體逼近信息的危險信號。

3）通道門設計改造成智能型，全封閉閘機功能，包括區間和站內的各處通道門，配合手持終端和調度命令開啟門禁系統，通道門和門禁系統智能聯網。

3系統應有的主機要求

為管理和使用方便，并考慮信號傳輸距離，按站設置，在大、中型并設有工區的車站設置主機，列車接近信息和調度命令可以從相關的聯鎖、列控、CTC（或TDCS）獲得，通過對進路信息、列車信息和作業人員位置進行智能分析處理計算，獲得相關信息發送至作業人員手持終端，主機自身冗余，并留有余量，當其他工種主機徹底故障時，部分接入故障工種的手持終端，還可并入臨時施工單位的手持終端，并可存儲和回放相關作業情況和信息。

另外，對大型動車運用所，大型編組站，大型多車場客運站等合理劃分控制區域，應分設主機，對到達場，直通場，出發場，普速場，高速場，編發場，整備場，編尾的平面溜放車場等多方向的作業復雜站形設計好控制邏輯，覆蓋好作業區域，分段進路，場間進路控制好報警中內容和方向的正確性，與相鄰站劃分好控制范圍，包括區間劃分，設計好邊界交接功能。

4系統應有的手持終端要求

信息傳輸控制距離遠，可以到區間里，待機能力強，耐高、低溫的室外工作環境溫度，防水、有備用電池，抗電化區段及其他電磁干擾能力強，手持終端的可佩（穿）戴性和便于操作和查看的設計，能識別作業人員語音指令用于交互信息的確認，抗震動和磕碰適應現場作業條件，感知列車車體逼近的能力（特殊震動、氣流、聲音和其他探測方式）或將收到的車上終端發出的緊急車體逼近信息（在下道不及時的時候）能夠快速傳遞擴散到附近其他手持終端（主機信息也是），界面的友好、面部或語音識別登錄，晝夜模式和設備的聲光報警及震動警示;達到設備相關設計與現場作業的和諧無干擾，獲得作業人員信任，當作業深入鄰站區間時，應能自動搜索并提示是否并入鄰站的控制范圍，達到作業邊界盲點控制要求。

5系統應有的列車上終端要求

及時與各站主機和手持終端聯系，完成人、車、地信息交互，采集列車上速度信息，向主機發送車輛定位和即時速度，向手持設備發送危險預警和防護信號，是系統安全控制的重要部分

6系統層級管理方式研究

作為作業安全防控系統雙鏈控制的一鏈（相對人工防護的另一鏈而言），具有網絡化智能化設計，有效彌補和監督人工的防護工作，車站駐站員在運轉室防護作業時，配置無線平板型終端，可查看站場型顯示界面下的作業人員位置和防護員位置（不同顏色圖標），除設置車站主機外，還需設置車間機、站段機，方便干部查看和回放作業情況，同時配備智能分析軟件，統計和分析各站作業安全數據，發現作業安全有漏洞和風險源的車站，并以此制定干部盯控計劃和防控重點，并在站段機車間機提供本單位作業人員手持終端ID管理接口，方便人員增減調動，也便于廠家維護和遠程診斷。

7系統其他功能研究

對作業人員的位置定位后，智能判斷定位位置的安全風險等級，并在有危險側等級輸出時觸發手持終端報警。

對高鐵和普通客運站站臺下股道內應納入安全防控系統控制范圍，應在旅客和工作人員意外墜落、私自翻線路換站臺（有旅客被站臺和列車夾死的傷亡事故），由人身安全防護控制系統通過采用紅外光幕監測技術智能識別并報警，通知相關工作人員采取相應措施，或者自動封鎖相關危險區域的列車進路;控制進路的信號和列車速度。

對從上道通道門處的合法和非法上線路行為進行管理記錄（刷手持終端）并發送非法進入的報警至主機和網絡的上級管理機。

8系統應具備的優點

減少安全管理人力成本投入，干部遠程查看作業情況，防護員防護距離可被系統自動監測，作業人員晚下道避車和近距離防護和超安全距離防護都可被監控到

9系統研究的要點

1、鐵路專用GSM-R網是面向未來的開放性技術，我國引進已多年，在鐵路應用廣泛，推進了國產化，并大力開發鐵路新應用，作業安全防控系統可以利用該網傳輸信息，實現新應用的開發

2、車上終端與人、地的信息交互技術層面可實現，但需細化層面較多，僅有人、地設備時也應保證基本的列車預警功能和調度命令傳送功能

結束語

總之，現場作業的運營、維護、施工單位，他們面臨的工作壓力和安全壓力是很大的，作業安全防控手段是比較傳統和落后的，在鐵路行業經歷了跨越式發展后，對滯后的安全控制方式應亟需用智能技術手段加以完善，所以綜上所述，基于鐵路信號的作業安全防控系統的研究是必要的發展方向和趨勢。

參考文獻：

[1]畢雪芳.鐵路G網應用的重要性[J].中國鐵路，2015.

[2]李麗. 鐵路G網的概念及發展前景[J].中國新通信，2015（3）.