團結村車站貨場作業安全防護系統建設研究

湯世全，馬 超

（中國鐵路成都局集團有限公司興隆場車站，重慶 401335）

引言

針對團結村車站站線長、作業范圍廣、作業分散性強、作業環節多、工作量大、勞動強度高和現場安全管控難度大等實際情況，基于對現有的移動防護脫軌器及智能鐵鞋使用管理，及相關點狀系統現狀，均未能脫離人工操作、以人為主的管理模式。因此，有必要建設一套可用于移動防護脫軌器、鐵鞋及作業人員安全防護及管理的智能化系統。

1 車站貨場移動防護脫軌器、鐵鞋及作業人員的管控現狀

1.1 移動防護脫軌器

團結村車站貨場劃分為A、B 兩個作業區（不含集裝箱中心站）。A 區移動防護脫軌器固定存放于快2 線C 庫貨運值班員室，由作業班組中的安全員安撤，最先開始作業的班組負責安設，最后作業完畢的負責撤除；B 區移動防護脫軌器分兩處固定存放：裝卸食堂旁裝卸樓1-1 房間，貨6 線舊裝卸樓1-7，由1名專門人員負責安撤。需要安撤時，由貨調用對講機通知安撤人員，接到通知后，安撤人員從脫軌器存放室出發至作業地點進行作業，到最遠的作業線路需5 min 左右，同一條貫通線路安撤完畢需10 min 左右，盡頭線路安撤需要3 min 左右，同時作業的不同線路安撤時，根據貨調通知，分先后安撤，脫軌器安撤完畢后，安撤人員用對講機向貨調匯報，同時貨運員也會用對講機向貨調匯報，撤除后的脫軌器由安撤人員安設在脫軌器固定存放室內的短軌上。脫軌器狀態需要人工檢查確認，不能適時掌握現狀。

1.2 鐵鞋

鐵鞋分別固定存放于調車員室、調車機車及室外2 個鐵鞋箱，調車組人員安撤好后通知信號樓內勤助理值班員登記。一條線路安撤需要3～5 min（含到發線、貨物線），撤出后由調車組人員放至固定存放地點并鎖閉，3～4 h 巡視一次。鐵鞋狀態需要人工檢查確認，不能適時掌握現狀（目前試用的智能鐵鞋也需要大量的人工操作，并不能通過系統適時掌握其準確情況）。

1.3 作業人員

防護脫軌器涉及現場作業人員有安撤人員、貨運員；鐵鞋涉及現場作業人員有調車長、連結員。現場作業人員中調車組人員每班分為兩個調別，各設一調四連，基本固定分別負責各自作業區域調車相關作業，貨裝人員中每班每條貨物線設1～2 名貨運員、平過道看守人員2 名、脫軌器安撤人員2 名、貨運值班員2 名[1]。

以上人員目前存在作業、巡視檢查不能及時到位或不到位情況、不按固定徑路行走情況，在安全管控上不能完全、適時掌握其真實狀態。現場安全管控具有風險大、勞效比低且不可控等特點。

2 智能化系統建設方案

2.1 系統構架

如圖1 所示，整個系統分為三個部分：前端感知系統、中端控制系統、后端報警系統。其中前端改制平臺又分為地磁監控系統，UWB 監控系統及其他監控系統。這些監控系統將車場里頭的三大件土擋、鐵鞋、脫軌器的信息傳遞給中端控制系統。中端控制系統結合自己的地圖及電子圍欄信息與前端感知平臺的信息進行交叉比對，作出邏輯分析判斷。如果邏輯分析判斷的結果是異常，則傳遞給后端的報警系統[2]。

2.1.1 系統特點

1）安全性。該系統運用5G 專網數據與公眾用戶完全隔離，是一個完全的內部局域網，網絡資源可管可控。同時該系統獨立于鐵路既有設備及相關系統。

2）可靠性。核心網功能下沉本地機房，只要內部網絡正常，可不受外部網絡影響，保障通信功能正常運行。運用成熟的地圖技術、電子圍欄技術、定位技術等，能夠保證系統運行穩定可靠。

3）有效性。該系統能有效防止行車和勞安事故發生和實現作業人員精準管控，進一步減少作業環節，降低勞動強度，提高作業效率。

4）開放性。系統預留功能的拓展和外部系統共享接口，能夠保證后續維護、開發和共享數據。

5）推廣性。該系統均可在所有車站使用，還可以個性化設置。

6）智能化。系統無需人工操作和干預，所有信息均自動收集和發布。

2.1.2 系統功能

1）及時報警功能。系統能夠實時在出現危及安全及超出管控區域時，室內外及時發出聲光報警。

2）精準定位功能。系統能夠對設施設備及作業人員（作業人員使用手環匹配）進行實時定位，軌跡回放等，精準掌握其所處位置。

3）姿態掌握功能。系統能夠對設施設備的安裝穩定狀態、壓實狀態、在線狀態、離線狀態、電池電量及充電狀態等進行實時顯示。

4）統計分析功能。系統能夠運用收集信息數據，適時進行相關統計分析，便于管控人員及時掌握現場動態、及時發現和解決問題，為進一步科學決策提供參與依據。

5）系統更新功能。系統能夠根據現場運用情況，及時對系統進行優化升級。

2.2 改進方案的實施

2.2.1 脫軌器方案

如圖2 所示，脫軌器的改造主要通過安裝UWB標簽以及姿態傳感器來檢測設備的位置及判斷是否安裝到位。傳感器系統主要安裝在脫軌器下端側面，并做防爆、防破壞處理，可以有效保障傳感器設備的安全。同時系統還采用耐壓防爆合成鋰電池，保證一次充電使用10 d 左右，整體采用可拆卸設計，方便對脫軌器進行升級優化。

2.2.2 鐵鞋方案

如圖3 所示，鐵鞋的改造方案與脫軌器的基本相似。但是鐵鞋的空間有限，如果在實現時有難度建議去掉姿態傳感器或者將電池的單次使用時常降低到5 d。如有對使用者監控的需求，可將鐵鞋的儲藏柜改造，將使用者記錄，以達一人一鞋的記錄目的。

脫軌器和鐵鞋的定位主要是采用UWB 技術對這兩類設備定位。UWB 技術具有系統復雜度低、發射信號功率譜密度低、對信道衰落不敏感、截獲能力低、定位精度高等優點，尤其適用于室內等密集多徑場所的高速無線接入。

2.2.3 盡頭線土擋方案

土擋方案的本質是要測量土擋到列車頭的實際距離，是一種絕對測距，通過對該方案的實施比現有的通過傳感器測量盡頭距離更可靠和精確。

所以兩者距離公式：相對距離=列車位置-土擋位置（如圖4 所示）。其中列車位置的定位主要是采用地測檢測系統，在團結村車站貨場內的線路中間，每隔10 m 放置一個地磁傳感器（以下簡稱地磁設備）。當機車車輛經過地磁設備上方時，地磁設備可以感應到列車的經過。當機車車輛尾部離開地磁設備上方時，地磁設備能夠感應到列車的離開。

綜上所述，前端感知系統通過對設備及人員進行監控并將相關信息傳輸至中端控制系統中進行邏輯分析，最終由中端系統將結果傳輸至末端系統。中端控制系統主要是利用電子圍欄技術將被監控設備（例如帶有定位裝置的鐵鞋或工作人員）為有源設備，實時發送自身的定位信息給定位基站，并由定位基站把數據傳輸給中心主機，由中心主機用軟件方式判斷是否位置偏移出虛擬的邊界外，最終將分析結果發生至端報警系統。

3 結語

經實踐分析，該智能化監控系統可以實時監控鐵鞋、移動脫軌器以及土擋運行情況，具有智能化高、安全可靠性強等優點，可以有效保障設備及人員的安全，進而提升車站的安全穩定運行，具有很好的推廣應用價值。