楊 默　石寶峰

（1.北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070；2.北京市高速鐵路軌道交通運行控制系統(tǒng)工程技術研究中心，北京 100073）

?

電務安全生產(chǎn)及應急指揮系統(tǒng)的研究與探討

楊 默1，2石寶峰1，2

（1.北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070；2.北京市高速鐵路軌道交通運行控制系統(tǒng)工程技術研究中心，北京 100073）

隨著高鐵信號設備維護期的到來，鐵路電務部門迫切需要構(gòu)建一套信息化、網(wǎng)絡化、智能化的電務安全生產(chǎn)及應急指揮系統(tǒng)，以提升電務生產(chǎn)管理水平，提高應急指揮效率，保障作業(yè)人員人身安全。系統(tǒng)應融合現(xiàn)有系統(tǒng)技術特點與功能優(yōu)勢，將設備監(jiān)測、生產(chǎn)管理、應急指揮等功能進行聯(lián)動，構(gòu)成監(jiān)測系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、應急指揮系統(tǒng)的閉環(huán)，做到智能生成計劃、有序組織生產(chǎn)、高效處理故障、有效保護人身安全。

電務；安全生產(chǎn)管理；應急指揮；閉環(huán)

1　概述

1.1研究背景

鐵路是國家的重要基礎設施，是國民經(jīng)濟發(fā)展的“大動脈”。信號系統(tǒng)作為鐵路系統(tǒng)的“神經(jīng)中樞”，是指揮列車運行、保障行車安全、提高運輸效率、改善行車組織方式、實現(xiàn)行車指揮現(xiàn)代化的關鍵設施，為列車安全、高效地運行提供基礎保障。

隨著高鐵信號設備大量投入使用及設備維護期的到來，為降低信號設備故障導致的人身安全及財產(chǎn)損失，一方面需要對設備日常運行狀態(tài)進行有效監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)設備潛在隱患，進行合理、必要的狀態(tài)修和預防修；另一方面，一旦發(fā)生設備故障，尤其是影響行車的設備故障，需要根據(jù)設備狀態(tài)監(jiān)測信息，快速、準確地定位故障部件，在保證行車安全的前提下，高效、有序地完成信號設備的搶修工作。

為實現(xiàn)以上功能，電務安全生產(chǎn)及應急指揮系統(tǒng)以電務生產(chǎn)管理和應急指揮兩大功能作為切入點。其中電務生產(chǎn)管理功能主要負責信號設備的管理及日常維護，而應急指揮功能主要負責設備故障發(fā)生后的應急搶修指揮，并且兩者可進行聯(lián)動。系統(tǒng)對于提高電務工作效率，保障電務生產(chǎn)安全具有重要意義。

1.2國外研究概況

國際上，日本非常重視相關系統(tǒng)的研究，80年代就已研制了電子防護及報警設備。新干線開通運營后，JR東日本公司針對新干線運量大、速度快、運輸密度高的特點，以安全預防為原則，以預防檢修為前提，有計劃地進行保養(yǎng)維護，建立了一套相對完善的電務安全生產(chǎn)及應急指揮系統(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，采用手持終端進行作業(yè)請求、終止及進路控制，有效地防范安全事故，提升管理效率。目前，美國也已有公司利用人機工程學、系統(tǒng)工程學等知識建立維修管理及人身安全防護系統(tǒng)。

1.3國內(nèi)研究概況

目前，我國相關系統(tǒng)的建設仍處于起步階段。國內(nèi)現(xiàn)有的生產(chǎn)管理系統(tǒng)已能夠?qū)π盘柧S修流程及相關資料進行管理，而信號集中監(jiān)測、綜合視頻監(jiān)控、動力環(huán)境監(jiān)測等系統(tǒng)能夠輔助電務人員進行故障診斷，一定程度上提高了電務應急指揮調(diào)度的工作效率，取得了良好的應用效果。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安全生產(chǎn)及應急指揮系統(tǒng)。

1.4系統(tǒng)研究的必要性

當前電務安全生產(chǎn)及應急指揮系統(tǒng)面臨的主要問題體現(xiàn)在3個方面：一是電務生產(chǎn)管理系統(tǒng)自動化、智能化程度較低，尚未與信號監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)動。大量設備數(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)，無法充分利用設備監(jiān)測信息輔助決策，也無法根據(jù)歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)指導日常生產(chǎn)、智能生成設備維修計劃。當設備發(fā)生故障時，無法直接將設備報警信息實時發(fā)送至調(diào)度及維修人員作為決策參考；二是作業(yè)人員安全防護功能缺乏?，F(xiàn)有的人身安全防護系統(tǒng)（如列車接近報警系統(tǒng)）獨立于信號系統(tǒng)，列車接近報警通知尚未形成反饋機制，維修人員上道作業(yè)時，由于列車無法預先感知維修人員所在位置，如果人員未按照通知及時離開危險區(qū)域，列車來不及采取進一步的防范措施，將導致安全事故的發(fā)生；三是遠程指揮與現(xiàn)場作業(yè)不同步。鐵路信號設備種類多，且沿鐵路線分布，某些設備所在位置周邊人煙稀少，環(huán)境條件和地質(zhì)情況復雜，維修人員到達故障現(xiàn)場困難，而遠程指揮人員無法及時獲取掌握現(xiàn)場第一手資料。現(xiàn)階段依靠對講機、電話進行溝通的方式即視性差，現(xiàn)場維修人員無法查看設備當前狀態(tài)信息，遠程指揮人員無法了解設備現(xiàn)場實際情況，溝通成本高，存在一定的故障分析和遠程指導延時。

本文提出的電務安全生產(chǎn)及應急指揮系統(tǒng)融合了現(xiàn)有系統(tǒng)的技術特點和優(yōu)勢，采用流程引擎等技術，能夠智能地生成設備維修計劃，便捷、靈活地維護管理流程，減輕電務部門工作負擔；集成即時通訊和地理信息系統(tǒng)，能夠?qū)⒃O備故障信息、歷史維修信息、相關技術資料等自動發(fā)給相關人員，輔助決策、提高故障處理效率；系統(tǒng)配套的手持終端能夠為現(xiàn)場人員提供任務提醒、即時視頻和語音通話、上道點導航、設備曲線查看等功能，實現(xiàn)指揮中心和維修現(xiàn)場的遠程同步。

2　系統(tǒng)構(gòu)建方案

電務安全生產(chǎn)及應急指揮系統(tǒng)應部署于鐵路總公司、鐵路局、電務段，并輻射至車間、工區(qū)，形成三層五級的應用體系。系統(tǒng)部署時以電務段作為中心，對下屬車間和工區(qū)的信息進行采集和匯總，并將匯總信息上傳至鐵路局，再由鐵路局進一步匯總上傳至鐵路總公司。系統(tǒng)可使用現(xiàn)有2 Mbit/s的信號集中監(jiān)測網(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、分布式和分層等技術，易升級，易維護。系統(tǒng)具備與現(xiàn)有系統(tǒng)之間的接口，通過安全隔離設備保證系統(tǒng)接入和數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。通過用戶、角色、權限管理模塊實現(xiàn)安全訪問，并對用戶管理采用適當?shù)募用芗夹g，以進一步提高數(shù)據(jù)訪問的安全性。

系統(tǒng)針對各級用戶開發(fā)的功能點有所側(cè)重。電務段作為監(jiān)督和管理機構(gòu)，其功能主要側(cè)重于計劃審批、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、應急指揮、綜合信息調(diào)閱等；車間作為工區(qū)的直接管理機構(gòu)，除計劃審批功能外，還需要對作業(yè)進度進行把控，統(tǒng)計作業(yè)完成情況；工區(qū)作為施工、維修作業(yè)的實際執(zhí)行機構(gòu)，在人員管理、作業(yè)管理和設備管理等基礎功能之上，利用數(shù)據(jù)挖掘等關鍵技術智能生成維修計劃和人員排班，同時能夠在故障發(fā)生時自動調(diào)取相關搶修資料。系統(tǒng)為現(xiàn)場人員配備手持終端，功能主要包括作業(yè)任務接收與反饋、語音視頻通話、列車接近提醒、系統(tǒng)狀態(tài)查看及上道點導航等。系統(tǒng)具體功能如圖1所示。

電務安全生產(chǎn)及應急指揮系統(tǒng)接入監(jiān)測系統(tǒng)和綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)監(jiān)控及報警信息的實時輸入，系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)自動調(diào)取資料、生成故障作業(yè)單，提高應急指揮效率。系統(tǒng)通過對歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)的挖掘，對設備健康狀態(tài)進行分析，指導下階段電務生產(chǎn)工作，進一步提升電務工作水平。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)將針對人員未按照通知離開作業(yè)危險區(qū)域的情況進行聲光報警。系統(tǒng)還預留接口，便于集成其他應用系統(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

電務安全生產(chǎn)及應急指揮系統(tǒng)服務端負責提供電務安全生產(chǎn)及應急指揮相關資源，處理和計算復雜的業(yè)務邏輯，實現(xiàn)對設備、人員、生產(chǎn)過程的三維一體管控；手持終端負責采集、上傳現(xiàn)場作業(yè)數(shù)據(jù)至服務端，輔助人員進行現(xiàn)場作業(yè)。系統(tǒng)主要包含以下子系統(tǒng)，其中應急指揮調(diào)度功能主要包含在狀態(tài)監(jiān)測子系統(tǒng)、地理信息子系統(tǒng)和即時通訊子系統(tǒng)中。

3.1生產(chǎn)管理子系統(tǒng)

生產(chǎn)管理子系統(tǒng)的管理對象主要包括在軌信號設備及備品備件、施工維修作業(yè)、問題庫、上道點、應急處理預案、電務生產(chǎn)人員等。生產(chǎn)管理子系統(tǒng)對設備進行全生命周期的分層次、精細化管理，詳細記錄設備屬性信息、狀態(tài)變更信息、維護維修信息，為日常養(yǎng)護、設備檢修提供依據(jù)，為故障搶修提供參考。維修人員可使用手持終端對備品備件進行盤點，系統(tǒng)將根據(jù)在軌設備的實際情況及時提醒補充備品備件。系統(tǒng)建立設備性能衰退模型庫，根據(jù)設備性能衰退情況及時提醒電務人員安排維修，實現(xiàn)從計劃修、故障修，到狀態(tài)修、預防修的轉(zhuǎn)變。當設備狀態(tài)發(fā)生變化時，系統(tǒng)支持通過手持終端掃描二維碼的方式對設備狀態(tài)進行變更。如果發(fā)生故障報警，系統(tǒng)將自動彈出相關搶修資料，包括備品備件、設備最近上道點、應急處理流程、技術圖紙和資料、故障處理經(jīng)驗、應急人員聯(lián)系方式等，電務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)將自動變更設備狀態(tài)信息。

生產(chǎn)管理子系統(tǒng)能夠自動檢測作業(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)場人員可通過電腦終端或手持終端反饋現(xiàn)場作業(yè)信息，將尚未解決的問題納入問題庫中。管理人員可根據(jù)監(jiān)測子系統(tǒng)獲得的設備信息確認作業(yè)是否完成，以及人員是否已離開作業(yè)區(qū)域，系統(tǒng)將針對人員未按時離開的情況進行報警。系統(tǒng)自動對天窗修作業(yè)完成率進行統(tǒng)計，匯總未兌現(xiàn)原因，并將問題指定到相關責任人進行整改。

3.2狀態(tài)監(jiān)測子系統(tǒng)

狀態(tài)監(jiān)測子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來自于外部監(jiān)測系統(tǒng)。電務人員可通過狀態(tài)監(jiān)測子系統(tǒng)調(diào)取監(jiān)測系統(tǒng)的關鍵數(shù)據(jù)，如軌道電路接收入口主軌電壓、道岔最近一次動作曲線、道岔缺口圖像等，并下發(fā)至相關人員的手持終端，使維修人員在搶修現(xiàn)場或路途中即可獲知設備當前狀態(tài)信息，確認設備是否已恢復正常，節(jié)約故障分析和處理時間。此外，維修人員還可在現(xiàn)場掃描設備條碼，查看設備實時曲線，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)將綜合定位技術與地理信息系統(tǒng)結(jié)合，直觀展示現(xiàn)場人員所在位置、歷史行走路線、當前作業(yè)進度、天氣預警信息，輔助電務管理人員進行應急指揮。作業(yè)人員攜帶手持終端外出作業(yè)時，系統(tǒng)將自動記錄其所在位置，并實時上傳至系統(tǒng)服務器。電務管理人員可在電腦終端和手持終端查詢?nèi)藛T歷史行進路線，對作業(yè)進行盯控。指揮人員還可根據(jù)現(xiàn)場人員所在位置，結(jié)合天氣預警信息提醒作業(yè)相關注意事項。系統(tǒng)能夠自動查詢或計算距離故障設備最近的上道點，并發(fā)送至維修人員手持終端，將其導航至相應上道點進行作業(yè)，調(diào)度人員可將人員定位信息作為人身安全防護輔助信息。手持終端能夠離線存儲人員定位數(shù)據(jù)，待網(wǎng)絡恢復時自動上傳。

3.4即時通訊子系統(tǒng)

即時通訊子系統(tǒng)使現(xiàn)場作業(yè)人員能夠通過手持終端與應急指揮人員進行語音和視頻通話，將故障信息與現(xiàn)場作業(yè)情況及時反饋給應急指揮人員，并實時接收指揮人員的調(diào)度和操作指令，更為直觀，降低溝通成本，實現(xiàn)維修現(xiàn)場與遠程指揮的實時同步。指揮人員能夠在地理信息系統(tǒng)界面直接聯(lián)系當前所有維修作業(yè)人員，更好地把控作業(yè)進度。即時通訊子系統(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，并在服務端留存關鍵數(shù)據(jù)。

4　技術難點

設備性能管理功能需要對設備歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)進行深度分析和挖掘，根據(jù)不同設備的性能衰退機理建立相應的性能衰退模型庫，智能判斷設備何時需要檢修或更換，并進行自動提示。由于設備類型多樣、設備性能衰退影響因素繁多、衰退機理復雜，現(xiàn)階段暫時難以建立完善的設備性能衰退模型庫。因此系統(tǒng)迭代開發(fā)，在實際應用中逐步完善該功能。

5　小結(jié)

本文介紹的電務安全生產(chǎn)及應急指揮系統(tǒng)遵循“融合資源、信息貫通、集成創(chuàng)新、實際應用”的原則，與監(jiān)測系統(tǒng)進行聯(lián)動，提供開放接口，可集成現(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等，打破信息孤島，實現(xiàn)多種系統(tǒng)間的資源共享，有效解決了電務安全生產(chǎn)管理、遠程指揮與現(xiàn)場作業(yè)同步、維修人員人身安全防護等問題，符合未來鐵路信號綜合運維技術“一體化、綜合化、智能化、服務型”的發(fā)展方向，具有廣闊的市場應用前景。

［1］姜錫義.電務調(diào)度指揮中心的建設與應用.鐵道通信信號，2013，49（3）：1-2.

［2］岳春華.廣鐵集團電務調(diào)度指揮中心的建設與運用.鐵道通信信號，2013，49（3）：2-7.

［3］黎江，劉正自，石先明.新干線信號通信設備的維修管理體制.鐵道通信信號，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）