羅萬軍

（中國鐵路太原局集團(tuán)有限公司 大同站，山西 大同 037005)

0 引言

在鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)過程中，調(diào)車作業(yè)是車站特別是編組站運(yùn)輸組織工作的重要組成部分，是保證運(yùn)輸任務(wù)完成、運(yùn)輸效率提高、運(yùn)輸安全暢通的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)[1]。推送調(diào)車是最基本的調(diào)車作業(yè)方式，即調(diào)車機(jī)車在車輛行駛方向后方，利用機(jī)車動(dòng)力向前推進(jìn)車輛運(yùn)行。由于在推送調(diào)車作業(yè)過程中，機(jī)車司機(jī)無法看清前方線路、信號(hào)等，因而在現(xiàn)有的作業(yè)組織模式和技術(shù)設(shè)備條件下，推送調(diào)車作業(yè)均需要調(diào)車人員通過抓乘機(jī)車、車輛的方式跟乘作業(yè)。在抓乘過程中，受自身因素、外部條件等影響，調(diào)車人員容易從機(jī)車車輛上墜落、上下車時(shí)蹬空或被線路旁信號(hào)機(jī)、接觸網(wǎng)支柱、高站臺(tái)等設(shè)備設(shè)施碰撞，造成機(jī)車車輛傷害，發(fā)生安全事故[2-3]。

調(diào)車作業(yè)安全一直以來都是鐵路安全關(guān)注的重點(diǎn)。學(xué)者們從不同角度探討如何保障鐵路調(diào)車作業(yè)及人身安全，張琢[4]分析沈陽鐵路局調(diào)車事故發(fā)生主要誘因，提出健全管理體系、強(qiáng)化業(yè)務(wù)培訓(xùn)、控制作業(yè)過程、更新調(diào)車設(shè)備、改善作業(yè)環(huán)境等措施；李靜[5]提出在礦區(qū)鐵路調(diào)車作業(yè)中采用雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)，以提高調(diào)車作業(yè)安全系數(shù)；施寶慶[6]提出從根源著手確保調(diào)車作業(yè)人身安全，應(yīng)加強(qiáng)宣傳教育，發(fā)揮班組長作用，提高業(yè)務(wù)素質(zhì)等。在此，設(shè)計(jì)研發(fā)智能領(lǐng)車系統(tǒng)方案，利用智能領(lǐng)車系統(tǒng)在推送調(diào)車作業(yè)過程中實(shí)施無人領(lǐng)車，從源頭上消除人身安全隱患，并通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，驗(yàn)證在推送調(diào)車作業(yè)中依托智能領(lǐng)車系統(tǒng)實(shí)施無人領(lǐng)車的可行性。

1 推送調(diào)車作業(yè)智能領(lǐng)車系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1.1 設(shè)計(jì)思路

推送調(diào)車作業(yè)智能領(lǐng)車系統(tǒng) (以下簡稱“智能領(lǐng)車系統(tǒng)”) 主要采用集成測(cè)距、GPS 定位、視頻信息采集、無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g(shù)，具備推送調(diào)車作業(yè)的自動(dòng)測(cè)距、語音報(bào)警、自動(dòng)停車等功能，能夠?qū)崿F(xiàn)推送調(diào)車作業(yè)運(yùn)行引導(dǎo)的可視化、自動(dòng)化和智能化。調(diào)車人員可由過去抓乘作業(yè)變?yōu)樵谡獟煦^處等待作業(yè)，改變推送作業(yè)調(diào)車人員抓乘跟車的傳統(tǒng)作業(yè)模式，實(shí)現(xiàn)無人領(lǐng)車，有效提高調(diào)車作業(yè)人員人身安全指數(shù)。

1.2 設(shè)備構(gòu)成

智能領(lǐng)車系統(tǒng)設(shè)備主要由移動(dòng)測(cè)距器、測(cè)距定位應(yīng)答器、司機(jī)綜合控制顯示屏、地面服務(wù)器、監(jiān)視終端、4G (LTE) 基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò) 6 個(gè)部分構(gòu)成，智能領(lǐng)車系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 智能領(lǐng)車系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Equipment structure of the intelligent shunting system

（1）移動(dòng)測(cè)距器。移動(dòng)測(cè)距器安裝在推送車列最前端，由 GPS 定位模塊、4G (LTE) 傳輸模塊、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無線數(shù)傳模塊、測(cè)距模塊、小型攝像頭、嵌入式軟件系統(tǒng)等部件構(gòu)成，具備高清廣角攝像、紅外測(cè)距、雷達(dá)掃障、地面基點(diǎn)接收、聲光報(bào)警、智能緊急制動(dòng)、射燈照明、夜視等功能，能夠與視頻顯示設(shè)備建立一對(duì)一關(guān)系，信息實(shí)時(shí)傳輸[7]。

（2）測(cè)距定位應(yīng)答器。根據(jù)調(diào)車作業(yè)計(jì)劃，測(cè)距定位應(yīng)答器通常安裝在被連掛車輛、調(diào)車作業(yè)途經(jīng)有關(guān)行車設(shè)備、設(shè)施等處，主要由 GPS 定位模塊、4G (LTE) 傳輸模塊、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無線數(shù)傳模塊、測(cè)距模塊，嵌入式軟件系統(tǒng)等部件組成，用于向調(diào)車列移動(dòng)終端設(shè)備傳送地面行車設(shè)備和設(shè)施的定位、調(diào)車列運(yùn)行目標(biāo)距離、調(diào)車進(jìn)路等信息。

（3）司機(jī)綜合控制顯示屏。司機(jī)綜合控制顯示屏主要包括 GPS 定位模塊、4G (LTE) 傳輸模塊、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無線數(shù)傳模塊、觸摸式顯示屏、管理操作應(yīng)用軟件系統(tǒng)等部件，安裝在調(diào)車機(jī)車駕駛室內(nèi)，接收移動(dòng)終端設(shè)備回傳數(shù)據(jù)，顯示車列前方視頻、測(cè)距結(jié)果、非集中道岔密貼、運(yùn)行前方道心及線路兩側(cè)侵限物體監(jiān)測(cè)等信息。

（4）地面服務(wù)器。車站配置 1 臺(tái)或多臺(tái)地面服務(wù)器，其性能參數(shù)視車站調(diào)車作業(yè)量大小而定，用于存儲(chǔ)調(diào)車作業(yè)過程視頻，提供作業(yè)信息、視頻信息的多路轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)視。

（5）監(jiān)視終端。采用現(xiàn)有辦公計(jì)算機(jī)，安裝遠(yuǎn)程監(jiān)視應(yīng)用軟件系統(tǒng)，將上述視頻、語音等信息同步傳輸?shù)秸菊{(diào)室、車站安全監(jiān)控指揮中心等地面崗位，方便管理人員清晰、直觀、實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)車作業(yè)進(jìn)程，強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)調(diào)車作業(yè)管控[8]。

（6）4G (LTE) 基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。4G (LTE) 基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)是保證語音、數(shù)據(jù)、視頻等信息傳遞必不可少的載體，可選用無線運(yùn)營商提供的公網(wǎng)、車站內(nèi)部建設(shè)的 4G 專網(wǎng)或 GSM-R 網(wǎng)絡(luò)的 4G 通訊功能等。中國鐵路總公司提出 LTE 寬帶集群系統(tǒng)可用于承載鐵路站場(chǎng)調(diào)車、列檢、車號(hào)、客貨運(yùn)等語音、數(shù)據(jù)、圖像通信業(yè)務(wù)[9]。

1.3 主要功能

（1）實(shí)現(xiàn)調(diào)車作業(yè)可視化。車列前方視頻信息實(shí)時(shí)回傳至調(diào)車機(jī)車司機(jī)崗位、監(jiān)視終端等，為調(diào)車司機(jī)、管理人員提供可視化綜合信息。例如，調(diào)車司機(jī)通過顯示屏觀察推進(jìn)前方實(shí)際場(chǎng)景，動(dòng)態(tài)且連續(xù)查看剩余運(yùn)行距離、速度等重要信息，方便調(diào)車司機(jī)準(zhǔn)確作業(yè)。

（2）實(shí)現(xiàn)調(diào)車作業(yè)自動(dòng)化。自動(dòng)檢測(cè)調(diào)車機(jī)推送車輛前端與推進(jìn)目標(biāo) (如股道現(xiàn)存車輛前端、盡頭線末端等) 之間的距離，取代人工目測(cè)距離、操作電臺(tái)傳輸信令的傳統(tǒng)作業(yè)模式，并實(shí)時(shí)向調(diào)車機(jī)司機(jī)室司機(jī)及調(diào)車組人員通報(bào)推送運(yùn)行各類信息。

（3）實(shí)現(xiàn)調(diào)車作業(yè)智能化。車輛前方雷達(dá)不間斷掃描道心及線路兩側(cè)情況，發(fā)現(xiàn)危及調(diào)車安全障礙物、侵限物等實(shí)時(shí)報(bào)警制動(dòng)。在顯示十、五、三車距離信號(hào)的基礎(chǔ)上，增加控速功能，當(dāng)司機(jī)未及時(shí)調(diào)整速度時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)控制速度或緊急制動(dòng)。

2 推送調(diào)車作業(yè)智能領(lǐng)車系統(tǒng)試驗(yàn)

選取中國鐵路太原局集團(tuán)有限公司大同站大西二場(chǎng)車間二調(diào)和四調(diào)為試驗(yàn)對(duì)象，將智能領(lǐng)車系統(tǒng)接入現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際作業(yè)。試驗(yàn)對(duì)象具有全面性和普遍性等特點(diǎn)，符合智能領(lǐng)車系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)條件。智能領(lǐng)車系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)調(diào)車作業(yè)無人領(lǐng)車，主要由系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)距、雷達(dá)障礙掃視、視頻回傳 3 個(gè)方面性能決定。2017年10 — 12月，中國鐵路太原局集團(tuán)有限公司大同站組織對(duì)系統(tǒng) 3 個(gè)方面性能進(jìn)行測(cè)試。系統(tǒng)試驗(yàn)期間，為保證調(diào)車作業(yè)絕對(duì)安全，調(diào)車推進(jìn)作業(yè)仍采取調(diào)車人員抓乘車輛的作業(yè)模式。智能領(lǐng)車系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果匯總?cè)绫? 所示。

經(jīng)過 3 個(gè)月測(cè)試，調(diào)車智能領(lǐng)車系統(tǒng)可靠性、可用性較高，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，可以達(dá)到預(yù)期效果，基本滿足鐵路推送調(diào)車作業(yè)的功能需求。

智能領(lǐng)車系統(tǒng)應(yīng)用價(jià)值主要表現(xiàn)在以下方面。

（1）保障人身安全。系統(tǒng)使用正式使用后，取消調(diào)車人員抓乘車輛目測(cè)領(lǐng)車作業(yè)模式，改為調(diào)車人員提前到達(dá)指定作業(yè)位置，在機(jī)車車輛停妥后地面完成作業(yè)，消除因調(diào)車抓乘機(jī)車車輛造成的人身傷害，提高調(diào)車人員人身安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。

（2）保障調(diào)車安全。系統(tǒng)利用語音提示、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)控速等功能加強(qiáng)對(duì)推送作業(yè)安全卡控，調(diào)車作業(yè)安全由過去“人控”變?yōu)椤叭丝?機(jī)控”，降低人為差錯(cuò)率，有效消除因人員業(yè)務(wù)不精、漏查失察導(dǎo)致列車越過阻擋信號(hào)、沖撞土檔等事故。

（3）降低人力成本。目前，二、四調(diào)為“一調(diào)、一連、三制”的標(biāo)準(zhǔn)編組站 5 人配置，采用智能領(lǐng)車系統(tǒng)取消人工領(lǐng)車作業(yè)后，人員配置可縮減為“一調(diào)、兩連”。調(diào)車長負(fù)責(zé)指揮機(jī)車及機(jī)車端的作業(yè)，2 名連結(jié)員負(fù)責(zé)地面車輛的檢查、連掛及專用線、段管線線路的檢查。

3 結(jié)束語

調(diào)車作業(yè)是保證運(yùn)輸任務(wù)完成、運(yùn)輸效率提高、運(yùn)輸安全暢通的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)[10]，其中調(diào)車作業(yè)人身傷害事故的發(fā)生基本來源于推送調(diào)車作業(yè)，因而推送調(diào)車作業(yè)人身安全一直以來都是鐵路安全關(guān)注的重點(diǎn)。智能領(lǐng)車系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)推送調(diào)車作業(yè)無人領(lǐng)車，改變現(xiàn)有推送調(diào)車作業(yè)模式，消除推送調(diào)車作業(yè)中人員抓乘存在的安全隱患，為保障調(diào)車作業(yè)及調(diào)車人員人身安全提供了可靠性較高的科技應(yīng)用方法。下一步將圍繞智能領(lǐng)車系統(tǒng)大風(fēng)天氣成像抖動(dòng)、雨雪天氣成像模糊等問題，繼續(xù)加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)，優(yōu)化完善系統(tǒng)功能，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

表1 智能領(lǐng)車系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果匯總Tab.1 Test results of the intelligent shunting system