張旭東

(中國(guó)鐵路北京局集團(tuán)有限公司 豐臺(tái)貨運(yùn)中心，北京 102300)

1 概述

帶脫軌器的移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)作為鐵路裝卸作業(yè)區(qū)段防護(hù)的隔離設(shè)備，在鐵路貨物列車進(jìn)行裝卸作業(yè)時(shí)，可以有效地防止其他機(jī)車、車輛進(jìn)入該作業(yè)區(qū)域，但移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)安設(shè)、撤除的確認(rèn)作業(yè)需要貨運(yùn)員往返于貨運(yùn)室與作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，作業(yè)過(guò)程較為復(fù)雜，而且在實(shí)際作業(yè)中容易出現(xiàn)人為漏洞，造成移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)的安設(shè)、撤除作業(yè)落實(shí)不到位，易造成行車事故，并且移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)存在丟失、被盜等安全風(fēng)險(xiǎn)，已經(jīng)不適應(yīng)鐵路運(yùn)輸發(fā)展的要求。因此，為了強(qiáng)化安全基礎(chǔ)管理，加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程控制，實(shí)現(xiàn)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化，管理規(guī)范化的要求，加快當(dāng)前鐵路裝卸作業(yè)移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)的自動(dòng)化、智能化建設(shè)已成為當(dāng)務(wù)之急[1]。

遵循以中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司信息化發(fā)展總體規(guī)劃和安全技術(shù)規(guī)范為原則，在充分整合利用鐵路現(xiàn)有信息資源和已經(jīng)投產(chǎn)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)移動(dòng)式電動(dòng)防護(hù)信號(hào)智能監(jiān)控系統(tǒng)。通過(guò)自動(dòng)控制設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)和控制，可以實(shí)現(xiàn)在控制室中對(duì)移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)安設(shè)和撤除過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和監(jiān)視，對(duì)于降低作業(yè)人員作業(yè)強(qiáng)度、保障安全生產(chǎn)具有重要意義[2]。

2 移動(dòng)式電動(dòng)防護(hù)信號(hào)智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

移動(dòng)式電動(dòng)防護(hù)信號(hào)智能監(jiān)控系統(tǒng)使用可編程邏輯控制器(PLC)、機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、圖像處理、指紋識(shí)別、全球定位系統(tǒng)(GPS)定位等關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，服務(wù)器接收數(shù)據(jù)，并且進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)、定位信息處理與分析[3]。移動(dòng)式電動(dòng)防護(hù)信號(hào)智能監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1?移動(dòng)式電動(dòng)防護(hù)信號(hào)智能監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)Fig.1 A mobile intelligent monitoring system on electric protection signals

（1）圖像采集子系統(tǒng)。圖像采集子系統(tǒng)由信號(hào)牌控制箱內(nèi)安裝的網(wǎng)絡(luò)高清紅外照相機(jī)和輔助光源組成。該子系統(tǒng)輸出數(shù)字化圖像信號(hào)，并通過(guò)無(wú)線通信模塊輸送至遠(yuǎn)端監(jiān)控機(jī)房，當(dāng)檢測(cè)到移動(dòng)防護(hù)信號(hào)安設(shè)和撤除完成后自動(dòng)拍照并上傳，方便貨運(yùn)員遠(yuǎn)程監(jiān)控移動(dòng)防護(hù)信號(hào)安設(shè)、撤除狀態(tài)。

（2）指紋采集子系統(tǒng)。指紋采集子系統(tǒng)主要由指紋輸入機(jī)和相關(guān)軟件組成。由于該子系統(tǒng)需要進(jìn)行指紋錄入，通過(guò)指紋識(shí)別相關(guān)工作人員及其相關(guān)權(quán)限，因而采用專用的指紋采集設(shè)備，接口方式為通用申行總線(Universal Serial Bus，USB)。

（3）通信服務(wù)裝置。通信服務(wù)裝置由無(wú)線通信模塊與服務(wù)器端接收器組成，負(fù)責(zé)將網(wǎng)絡(luò)高清紅外照相機(jī)的圖像數(shù)據(jù)和GPS數(shù)據(jù)上傳，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)報(bào)警，實(shí)現(xiàn)圖像及定位管理控制。

（4）定位及報(bào)警子系統(tǒng)。由控制箱內(nèi)GPS定位模塊、脫軌器測(cè)量限位模塊及遠(yuǎn)端系統(tǒng)報(bào)警軟件組成。當(dāng)脫軌器安設(shè)在鐵軌上且可靠固定(螺栓擰到頭)后，測(cè)量模塊的限位開關(guān)才被按下，產(chǎn)生電信號(hào)通知系統(tǒng)移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)安設(shè)到位。例如，移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)有微小位移，限位開關(guān)馬上松開并通知系統(tǒng)報(bào)警。

（5）后端服務(wù)器(工業(yè)控制計(jì)算機(jī))。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)安裝在監(jiān)控中心(裝卸值班室或貨運(yùn)室)，其內(nèi)部安裝相應(yīng)的控制軟件，由控制軟件實(shí)現(xiàn)移動(dòng)式電動(dòng)防護(hù)信號(hào)裝置智能監(jiān)控系統(tǒng)的所有工作過(guò)程，包括圖像展示、脫軌器安設(shè)撤除狀態(tài)及位置信息、作業(yè)管理、系統(tǒng)維護(hù)、歷史信息查詢、報(bào)表打印等。

2.2 硬件結(jié)構(gòu)

移動(dòng)式電動(dòng)防護(hù)信號(hào)智能監(jiān)控系統(tǒng)主要由室外設(shè)備和室內(nèi)設(shè)備2部分組成。其中，室外設(shè)備包括脫軌器、信號(hào)表示器、網(wǎng)絡(luò)高清紅外照相機(jī)等；室內(nèi)設(shè)備包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、指紋采集器、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。

（1）脫軌器。脫軌器的金屬底座上安裝有位置測(cè)量功能的模塊，只有當(dāng)脫軌器安設(shè)在鐵軌上且可靠固定(螺栓擰到頭)后，測(cè)量模塊的限位開關(guān)才被啟動(dòng)，產(chǎn)生電信號(hào)通知系統(tǒng)移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)安設(shè)到位。例如，脫軌器有微小位移，限位開關(guān)被關(guān)閉并通知系統(tǒng)[4]。

（2）信號(hào)表示器。信號(hào)表示器內(nèi)裝有對(duì)底部脫軌器限位開關(guān)電信號(hào)的處理電路，還有高精度GPS模塊，用以隨時(shí)定位移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)設(shè)備本身的位置信息。定位模塊首先可以確認(rèn)移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)安設(shè)位置是否正確，同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)記錄存放地點(diǎn)及移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)安設(shè)位置，并隨時(shí)監(jiān)控設(shè)備本身位置信息，如果設(shè)備超出指定定位范圍及時(shí)進(jìn)行報(bào)警，從而達(dá)到設(shè)備防盜效果。信號(hào)表示器內(nèi)無(wú)線通信模塊與系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)線通信，及時(shí)上傳移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，方便貨運(yùn)員遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)狀態(tài)。

（3）網(wǎng)絡(luò)高清紅外照相機(jī)。主要用于對(duì)移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)安設(shè)、撤除狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)拍照并上傳。

（4）指紋采集器。采集安撤人、確認(rèn)人、系統(tǒng)管理員指紋信息，主要用于作業(yè)生產(chǎn)及系統(tǒng)管理等。

（5）工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。軟件采用人機(jī)交互界面，主要用于接收、存儲(chǔ)和顯示作業(yè)狀態(tài)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，還用于還有站場(chǎng)地圖設(shè)置、手持設(shè)備管理、操作人員管理、數(shù)據(jù)信息管理、實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示、錯(cuò)誤報(bào)警提示等。

2.3 系統(tǒng)功能分析

移動(dòng)式電動(dòng)防護(hù)信號(hào)智能監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)記錄系統(tǒng)各設(shè)備的狀態(tài)變化，當(dāng)脫軌器發(fā)生安設(shè)(或撤除)不到位、信號(hào)燈不亮、通信中斷、圖像不正常、移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)存放位置偏離指定范圍等情況時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)提示并且進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警。移動(dòng)式電動(dòng)防護(hù)信號(hào)智能監(jiān)控系統(tǒng)主要由調(diào)度作業(yè)管理、防護(hù)信號(hào)管理、歷史信息查詢、系統(tǒng)管理4個(gè)模塊組成[5]，具體如下。

（1）調(diào)度作業(yè)管理。調(diào)度作業(yè)管理用于新建調(diào)度作業(yè)，安排相應(yīng)的工作班組，是整個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)流程的起始點(diǎn)?？梢愿鶕?jù)需要，新建調(diào)度并對(duì)調(diào)度指定股道、作業(yè)別、接收人，通過(guò)指紋采集器確定發(fā)布人。調(diào)度創(chuàng)建后可以安排一個(gè)到多個(gè)工作班組，并在調(diào)度未結(jié)束前隨時(shí)追加班組。

（2）防護(hù)信號(hào)管理。防護(hù)信號(hào)管理用于顯示系統(tǒng)當(dāng)前所有股道的實(shí)時(shí)狀態(tài)，對(duì)對(duì)應(yīng)股道進(jìn)行安設(shè)確認(rèn)、撤除確認(rèn)，以及對(duì)班組作業(yè)進(jìn)行結(jié)束確認(rèn)，是整個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)流程中最主要也是最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)[6]。

（3）歷史信息查詢。歷史信息查詢用于顯示系統(tǒng)所有的調(diào)度安設(shè)歷史記錄，以表格的形式詳細(xì)列出了相關(guān)記錄的起始時(shí)間及相關(guān)的操作人員，是整個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)流程中極為重要的環(huán)節(jié)?？筛鶕?jù)需要，根據(jù)日期、股道、班組、作業(yè)別、操作人等條件進(jìn)行精確查找。此外，對(duì)于每一條記錄，都可以進(jìn)一步查看對(duì)應(yīng)時(shí)間內(nèi)的視頻語(yǔ)音回放。

（4）系統(tǒng)管理。系統(tǒng)管理只對(duì)管理員開放，用于管理當(dāng)前系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)，分為作業(yè)信息、股道信息、用戶信息、班組信息、IP綁定等5個(gè)模塊。各模塊分別提供了對(duì)相關(guān)信息的增加、刪除修改功能，股道信息和IP綁定模塊還分別提供了修改補(bǔ)光燈開啟關(guān)閉時(shí)間設(shè)定和IP綁定開啟關(guān)閉功能。系統(tǒng)管理模塊是影響整個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)安全正常運(yùn)行的重要模塊。

2.4 操作流程

（1）系統(tǒng)登錄。擁有系統(tǒng)權(quán)限的鐵路貨場(chǎng)作業(yè)人員，可以通過(guò)指紋采集器驗(yàn)證指紋登錄系統(tǒng)(特殊情況采用密碼登錄)。

（2）調(diào)度發(fā)布。發(fā)布調(diào)度作業(yè)命令的相關(guān)作業(yè)人員通過(guò)指紋采集器登錄系統(tǒng)，驗(yàn)明身份后新建調(diào)度命令，選擇需要的股道、作業(yè)類別和接收人，點(diǎn)擊“確定”即可發(fā)布調(diào)度作業(yè)命令。調(diào)度列表顯示已經(jīng)新建但尚未結(jié)束的調(diào)度，點(diǎn)擊“安排班組”可以安排或追加班組，勾選需要安排的班組，點(diǎn)擊“保存”即可安排班組。保存成功后，返回調(diào)度信息列表，可以對(duì)該調(diào)度繼續(xù)追加班組[7]。

（3）防護(hù)信號(hào)安設(shè)。①防護(hù)信號(hào)安設(shè)人通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)電臺(tái)向裝卸值班室發(fā)出申請(qǐng)“某班組申請(qǐng)某道安設(shè)防護(hù)信號(hào)”；②值班室擁有安撤確認(rèn)權(quán)限的人員回復(fù) “某班組可以在某道安設(shè)防護(hù)信號(hào)”； ③安設(shè)人開始進(jìn)行安設(shè)操作；④安設(shè)成功后，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入“安設(shè)確認(rèn)”界面后進(jìn)行語(yǔ)音提示，擁有安撤確認(rèn)權(quán)限的工作人員在確認(rèn)無(wú)誤后點(diǎn)擊“安設(shè)確認(rèn)”，通過(guò)指紋驗(yàn)證確認(rèn)安設(shè)成功，關(guān)閉此頁(yè)面返回防護(hù)信號(hào)管理主界面；⑤值班室通過(guò)電臺(tái)通知現(xiàn)場(chǎng)班組“某道安設(shè)防護(hù)信號(hào)成功，某班組可以開始作業(yè)”，安設(shè)人回復(fù)“某道安設(shè)防護(hù)信號(hào)成功，某班組明白”；⑥當(dāng)線路增加班組作業(yè)時(shí)，在調(diào)度發(fā)布頁(yè)面進(jìn)行追加班組操作，并通知某班組到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝卸作業(yè)，某班組到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，由班組長(zhǎng)通過(guò)電臺(tái)回復(fù)值班室“某班組已到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)開始作業(yè)。

（4）防護(hù)信號(hào)撤除。移動(dòng)式電動(dòng)防護(hù)信號(hào)智能監(jiān)控系統(tǒng)防護(hù)信號(hào)的撤除作業(yè)流程與其安設(shè)作業(yè)流程類似[8]。

3 結(jié)束語(yǔ)

移動(dòng)式電動(dòng)防護(hù)信號(hào)智能監(jiān)控系統(tǒng)是在原移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)的基礎(chǔ)上，利用信息技術(shù)研發(fā)出的一種高效、智能型創(chuàng)新產(chǎn)品，改變了傳統(tǒng)設(shè)備的使用管理模式，有效實(shí)現(xiàn)了鐵路裝卸作業(yè)移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)安設(shè)、撤除、存放監(jiān)控等工作智能化管理，能夠大幅度提高裝卸作業(yè)效率、減輕職工勞動(dòng)強(qiáng)度，有效控制了移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)被盜行為的發(fā)生，從而實(shí)現(xiàn)了人防、物防、技防的結(jié)合，對(duì)強(qiáng)化移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)作業(yè)管理、保證鐵路運(yùn)輸安全生產(chǎn)起到積極作用，并擁有良好的擴(kuò)展性、兼容性、可靠性，具有廣闊的應(yīng)用前景。