王立松,葉偉勇
WANG Lisong,YE Weiyong
(南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 運(yùn)輸管理學(xué)院,江蘇 南京 210031)
(School of Transportation & Management, Nanjing Institute of Railway Technology, Nanjing 210031, Jiangsu, China)
接發(fā)列車進(jìn)路準(zhǔn)備是保證接發(fā)列車安全的一項(xiàng)關(guān)鍵作業(yè)。在正常接發(fā)列車工作中,操作人員通過聯(lián)鎖控制臺(tái)排列進(jìn)路,遠(yuǎn)程電動(dòng)轉(zhuǎn)換道岔,并通過聯(lián)鎖控制臺(tái)上道岔定反位表示燈的顏色和進(jìn)路的光帶確認(rèn)道岔開通的位置。根據(jù)鐵路行車規(guī)章和接發(fā)列車作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求,在無聯(lián)鎖的線路上接發(fā)列車時(shí),車站值班員需要指派有關(guān)人員擔(dān)任扳道員,由扳道員到鐵路現(xiàn)場(chǎng)人工準(zhǔn)備進(jìn)路,確認(rèn)道岔開通位置和加鎖情況,并通過電話向車站值班員匯報(bào)[1-2]。如果在道岔特定位置設(shè)置條形碼,將扳道員的人工確認(rèn)匯報(bào)情況與條形碼掃描輸入信息進(jìn)行校核將有效提高人工準(zhǔn)備進(jìn)路的可靠性。
接發(fā)列車進(jìn)路準(zhǔn)備時(shí),當(dāng)?shù)啦砉收鲜ザǚ次槐硎尽④壍离娐饭收虾蟮啦斫?jīng)過人工轉(zhuǎn)換或聯(lián)鎖設(shè)備停電時(shí),電動(dòng)道岔就會(huì)因聯(lián)鎖失效處在無聯(lián)鎖狀態(tài),操作人員無法通過聯(lián)鎖控制臺(tái)操作道岔并確認(rèn)道岔的開通位置,需由扳道員到現(xiàn)場(chǎng)人工操作。由于扳道員確認(rèn)無聯(lián)鎖道岔開通位置是基于人的主觀判斷,不一定能準(zhǔn)確反映設(shè)備的客觀狀態(tài),存在人因失誤導(dǎo)致錯(cuò)辦進(jìn)路的安全隱患[3]。
(1)人工操作準(zhǔn)確性有待提升。為防止人為差錯(cuò)導(dǎo)致事故,針對(duì)聯(lián)鎖失效或聯(lián)鎖設(shè)備停電時(shí)接發(fā)列車進(jìn)路準(zhǔn)備,鐵路制訂了嚴(yán)格的“雙人確認(rèn)”和“再度確認(rèn)”制度?!半p人確認(rèn)”是指有條件的車站在扳道員準(zhǔn)備好進(jìn)路向車站值班員匯報(bào)后,車站值班員再命令另外一位作業(yè)人員再確認(rèn)匯報(bào)一次?!霸俣却_認(rèn)”是指人員緊張的條件下,扳道員準(zhǔn)備好進(jìn)路向車站值班員匯報(bào)后,車站值班員必須再命令扳道員確認(rèn)匯報(bào)一次。但是,這些確認(rèn)制度均沒有擺脫對(duì)人的依賴。由于車站值班員不在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng),如果作業(yè)人員未能向車站值班員正確匯報(bào)進(jìn)路準(zhǔn)備情況,車站值班員根據(jù)錯(cuò)誤的進(jìn)路準(zhǔn)備信息安排作業(yè),可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。由于接發(fā)列車工作事關(guān)列車的安全、正點(diǎn),責(zé)任重大,在設(shè)備突發(fā)故障的情況下,作業(yè)人員處在應(yīng)急心理狀態(tài),而且人工準(zhǔn)備進(jìn)路是野外作業(yè),作業(yè)環(huán)境、氣候條件也會(huì)對(duì)扳道員的心理產(chǎn)生較大影響,從而影響操作的正確性。因此,應(yīng)采用先進(jìn)的技術(shù)手段減少人工操作,加強(qiáng)“技防”“物防”手段應(yīng)用,提高鐵路行車安全管理[4-5]。
(2)進(jìn)路準(zhǔn)備難度較高。扳道員準(zhǔn)備進(jìn)路的過程為“一看、二扳(搖)、三確認(rèn)、四匯報(bào)”。在車站道岔區(qū)布局比較復(fù)雜的情況下,或多組道岔無聯(lián)鎖需要多人準(zhǔn)備的情況下,確認(rèn)道岔開通位置和股道比較困難。較大的車站存在變通進(jìn)路和交分道岔,在夜間和氣候條件影響下,即使站在道岔上,扳道員也可能無法判定道岔開通方向和股道。目前,我國(guó)高速鐵路使用了大量可動(dòng)心軌道岔,人工準(zhǔn)備進(jìn)路時(shí),除了準(zhǔn)備尖軌,還必須準(zhǔn)備可動(dòng)心軌,并且需要確保尖軌與心軌開通方向一致,否則將導(dǎo)致嚴(yán)重后果。正線和到發(fā)線上的道岔均為普通單開道岔,在信號(hào)樓控制臺(tái)上,道岔的開通位置分為“定位”和“反位”,但在道岔較多的情況下,難以要求每個(gè)扳道員準(zhǔn)確記住道岔“定位”和“反位”的開通方向。為便于扳道員作業(yè),人工準(zhǔn)備進(jìn)路時(shí),扳道員一般采用便于現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)的“直股(直向)”和“曲股(側(cè)向)”向車站值班員匯報(bào)道岔開通位置。由于道岔的“定位”和“反位”與道岔的“直股(直向)”和“曲股(側(cè)向)”不是完全的對(duì)應(yīng)關(guān)系,車站值班員需要面向控制臺(tái)或占線板對(duì)扳道員匯報(bào)道岔開通位置進(jìn)行二次確認(rèn)。由于站場(chǎng)圖形布局的需要,有少數(shù)車站存在控制臺(tái)上顯示開通直向(側(cè)向)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際開通不一致的特殊情況。這些因素增加了進(jìn)路確認(rèn)匯報(bào)的難度,成為行車安全隱患。
(3)員工技能難以達(dá)到要求。在集中聯(lián)鎖車站,大部分鐵路局集團(tuán)公司取消了專職扳道員(清掃員),人工準(zhǔn)備進(jìn)路時(shí),需要由助理值班員擔(dān)任扳道員。而目前大部分助理值班員沒有經(jīng)過嚴(yán)格的人工準(zhǔn)備進(jìn)路訓(xùn)練,沒有扳動(dòng)手動(dòng)道岔或搖動(dòng)電動(dòng)道岔的經(jīng)歷。雖然很多車務(wù)站段建有模擬接發(fā)列車訓(xùn)練設(shè)備,但由于受客觀條件限制,模擬人工準(zhǔn)備進(jìn)路操作大多停留在程序和口頭演練上。由于道岔的類型、轉(zhuǎn)轍機(jī)型號(hào)和數(shù)量上的差異,模擬人工準(zhǔn)備進(jìn)路與實(shí)際人工準(zhǔn)備進(jìn)路有較大的差距。因此,亟需加快提高員工人工準(zhǔn)備進(jìn)路的能力和可靠性[6]。
(4)作業(yè)管理難度較大。道岔區(qū)位于車站兩端,照明條件普遍較差,大多沒有良好的監(jiān)控條件。在非正常作業(yè)時(shí),信號(hào)樓需要有值班領(lǐng)導(dǎo)把關(guān),因而在夜間作業(yè)時(shí),車站(特別是人員配備較少的中間站)很難安排更多的人員監(jiān)督和協(xié)助扳道員作業(yè)。在此情況下,主要依靠扳道員自覺嚴(yán)格按規(guī)章和標(biāo)準(zhǔn)辦理作業(yè)。由于作業(yè)時(shí)間緊,有關(guān)人員催促,加上天氣等原因,作業(yè)人員簡(jiǎn)化作業(yè)程序,違規(guī)操作的概率較大[7]。調(diào)度集中區(qū)段的作業(yè)組織工作由鐵路局集團(tuán)公司調(diào)度所的列車調(diào)度員負(fù)責(zé),部分小站和工作量較少的高鐵車站只安排一位應(yīng)急值守人員并無車站值班員,作為指揮者的列車調(diào)度員遠(yuǎn)離車站作業(yè)現(xiàn)場(chǎng),對(duì)車站設(shè)備及作業(yè)狀態(tài)的掌握不如車站值班員準(zhǔn)確,在人工準(zhǔn)備進(jìn)路方面的安全風(fēng)險(xiǎn)更高。
條形碼技術(shù)集光、機(jī)、電和計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體,是計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集、錄入數(shù)據(jù)的重要方法和手段。條形碼自動(dòng)識(shí)別技術(shù)利用光電掃描設(shè)備識(shí)讀條形碼符號(hào)實(shí)現(xiàn)機(jī)器的自動(dòng)識(shí)別,并快速、準(zhǔn)確地把數(shù)據(jù)錄入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,從而達(dá)到自動(dòng)管理的目的,可以有效避免人工錯(cuò)辦進(jìn)路的安全隱患。采用條形碼技術(shù)確認(rèn)匯報(bào)道岔開通位置具有以下優(yōu)勢(shì)。
(1)高可靠性。采用條形碼掃描輸入數(shù)據(jù)出錯(cuò)率低于0.000 1%。二維條形碼還具備一定的自動(dòng)糾錯(cuò)能力,其高可靠性符合鐵路檢查確認(rèn)道岔開通位置的安全要求[8]。
(2)實(shí)現(xiàn)信息化管理。條形碼技術(shù)采集信息量大,占用空間小,傳輸速度快。通過在道岔的特定位置設(shè)置條形碼標(biāo)簽,理論上可以實(shí)現(xiàn)每一組道岔(包括非集中道岔)開通方向與特定條形碼之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,實(shí)現(xiàn)道岔無聯(lián)鎖狀態(tài)下開通位置的信息化管理,避免過度依賴人工操作,也為防止作業(yè)人員簡(jiǎn)化作業(yè)程序提供了可靠的技術(shù)管理手段,從根本上解決人工準(zhǔn)備進(jìn)路的安全隱患。
(3)應(yīng)用成本較低。條形碼標(biāo)簽易于制作,耐高溫、耐腐蝕的陶瓷條形碼和不銹鋼條形碼在生產(chǎn)和生活中已被廣泛使用。條形碼識(shí)別設(shè)備操作容易,手機(jī)作為條形碼掃描輸入設(shè)備已在人們的日常生活中普遍使用,有關(guān)人員不需要特殊培訓(xùn)。因此,掃描條形碼確認(rèn)道岔位置是一種非常經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法。我國(guó)無線通信網(wǎng)絡(luò)高度發(fā)達(dá),條形碼的無線掃描輸入通信手段可以根據(jù)車站無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況、車站和調(diào)度指揮信號(hào)設(shè)備特點(diǎn)選用。優(yōu)先考慮鐵路專用數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于鐵路專用無線網(wǎng)絡(luò)不完備的車站或地區(qū)可利用公用無線通信網(wǎng)絡(luò)。
將道岔的尖軌和可動(dòng)心軌開通位置進(jìn)行編碼并在特定位置設(shè)置條形碼,建立進(jìn)路與道岔開通位置編碼關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)和確認(rèn)匯報(bào)系統(tǒng),通過無線掃描條形碼輸入的方式對(duì)道岔開通位置進(jìn)行確認(rèn)匯報(bào)。
條形碼的編碼方法可以全國(guó)鐵路統(tǒng)一編碼,也可以根據(jù)需要按鐵路局集團(tuán)公司、調(diào)度集中區(qū)段或車站統(tǒng)一編碼。下面以車站為單位建立道岔開通位置條形碼的6 位數(shù)編碼方法。
(1)第1 位數(shù)代表車場(chǎng)號(hào)。鐵路大站往往有數(shù)個(gè)車場(chǎng)。鐵路道岔編號(hào)規(guī)定,當(dāng)一個(gè)車站有數(shù)個(gè)車場(chǎng)時(shí),每一車場(chǎng)的道岔應(yīng)單獨(dú)編號(hào)。
(2)第2 至第4 位數(shù)代表道岔編號(hào)。鐵路車站道岔編號(hào)是從車站兩端開始,由外向內(nèi)、依次編號(hào)。上行列車到達(dá)端編為雙數(shù),下行列車到達(dá)端編為單數(shù)。道岔編號(hào)應(yīng)與車站實(shí)際編號(hào)完全一致,只是用3 位數(shù)表示。
(3)第5 位數(shù)代表道岔的類型。根據(jù)道岔的轍叉心是否可以轉(zhuǎn)換,道岔有普通固定轍叉道岔和可動(dòng)心軌道岔2 種類型。
(4)第6 位數(shù)代表道岔的開通位置。用于接發(fā)列車的道岔均為普通單開道岔,有2 種不同的開通方向,分別叫道岔的“定位”和“反位”。普通固定轍叉道岔只需描述尖軌開通位置,因而只需要1個(gè)編碼;可動(dòng)心軌道岔要描述尖軌和可動(dòng)心軌2 個(gè)開通位置,因而需要2 個(gè)編碼。
車站道岔開通位置編碼方法如表1 所示。
如表1 所示,編碼“000312”表示車站不分場(chǎng),3 號(hào)道岔為固定轍叉道岔,尖軌開通反位。編碼“202421”和“202423”為1 組,表示車站2 車場(chǎng)24 號(hào)可動(dòng)心軌道岔的尖軌、可動(dòng)心軌開通定位。以上2 個(gè)道岔開通位置一維條形碼和二維碼如圖1所示。
圖1 2 個(gè)道岔開通位置一維條形碼和二維碼Fig.1 One dimensional barcode and two dimensional barcode of two switch’s direction state
表1 車站道岔開通位置編碼方法Tab.1 Numbering of switch direction state in station
道岔尖軌和可動(dòng)心軌均有定位和反位2 種開通方向,即道岔開通位置編碼第6 位為1 (尖軌開通定位)和2 (尖軌開通反位),3 (可動(dòng)心軌開通定位)和4 (可動(dòng)心軌開通反位)。為了確保扳道員在掃描條形碼匯報(bào)道岔開通位置時(shí)該條形碼所代表的尖軌或可動(dòng)心軌所開通的位置與實(shí)際所開通的位置完全一致,必須將條形碼設(shè)在道岔的固定部件(基本軌、岔枕、轉(zhuǎn)轍機(jī)固定座等)與道岔的活動(dòng)部件(尖軌、可動(dòng)心軌、轉(zhuǎn)轍機(jī)連桿等)在垂直方向相重疊的位置,以確保道岔尖軌和可動(dòng)心軌開通特定的位置時(shí)扳道員只能掃描到開通此位置的條形碼,另一位置的條形碼因上方部件遮擋而無法掃描到??蓜?dòng)心軌道岔?xiàng)l形碼設(shè)置位置如圖2 所示。無論道岔開通哪個(gè)位置,由于尖軌的遮擋,扳道員只能看到并掃描匯報(bào)與道岔開通方向相對(duì)應(yīng)的條形碼。
圖2 可動(dòng)心軌道岔?xiàng)l形碼設(shè)置位置示例Fig.2 Example of barcode position of movable-point switch
(1)編碼關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。主要考慮3 部分內(nèi)容:①描述進(jìn)路的特征信息。進(jìn)路特征信息包括方向、上下行和用于接發(fā)列車的股道。如果存在變通進(jìn)路還需特別描述。②建立列車進(jìn)路與道岔的關(guān)聯(lián)。進(jìn)路與道岔的關(guān)聯(lián)包含3 個(gè)層面,一是關(guān)聯(lián)道岔號(hào)碼,二是關(guān)聯(lián)道岔的類型,三是關(guān)聯(lián)道岔的開通位置。這3 種關(guān)聯(lián)均可以用道岔開通位置編碼來代替。③建立道岔開通位置定反位顯示數(shù)據(jù)庫(kù)。為了使接發(fā)列車指揮人能直觀地確定道岔的開通位置,還要建立道岔開通位置定反位顯示數(shù)據(jù)庫(kù),定位顯示綠色,反位顯示黃色,與聯(lián)鎖設(shè)備的顯示方式一致。
(2)工作流程設(shè)計(jì)。確認(rèn)匯報(bào)系統(tǒng)工作流程主要包括輸入方向、上下行、股道及無聯(lián)鎖道岔號(hào)碼并確認(rèn)、調(diào)用進(jìn)路與無聯(lián)鎖道岔開通位置關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)信息、掃描無聯(lián)鎖道岔開通位置條形碼輸入編碼并進(jìn)行比對(duì)、顯示道岔位置顏色等,具體步驟如下。①輸入用于接發(fā)列車的進(jìn)路特征信息。②確認(rèn)無聯(lián)鎖道岔的號(hào)碼。道岔故障導(dǎo)致聯(lián)鎖失效往往是個(gè)別道岔故障,故此時(shí)需確認(rèn)故障道岔的號(hào)碼。如果是聯(lián)鎖控制臺(tái)停電必須確認(rèn)全部道岔故障。③調(diào)用無聯(lián)鎖道岔號(hào)碼相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中道岔開通位置編碼及顯示。④通過無線網(wǎng)絡(luò)接收無聯(lián)鎖道岔開通位置條形碼掃描輸入。⑤條形碼掃描輸入數(shù)據(jù)與調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)比對(duì)。信息接收平臺(tái)將接收到道岔開通位置條形碼編碼與數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用的道岔開通位置編碼逐一進(jìn)行比對(duì)。如果從數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用同一道岔只有1 個(gè)編碼且比對(duì)正確,則實(shí)際道岔開通位置顯示將由紅色變?yōu)榈啦黹_通位置的顏色,即最后1 位編碼是1 顯示綠色,是2 顯示黃色。如果從數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用同一道岔有2 個(gè)編碼且只有1 個(gè)比對(duì)正確,則道岔開通位置顯示將由紅色變?yōu)榧t閃。如果從數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用同一道岔有2 個(gè)編碼且2 個(gè)編碼比對(duì)均正確,則實(shí)際道岔開通位置顯示將由紅色變?yōu)榈啦黹_通位置的顏色,即輸入編碼的最后1 位是1 或3 顯示綠色,是2 或4 顯示黃色。⑥操作人員將道岔實(shí)際開通位置的定反位顏色與系統(tǒng)事先調(diào)用正確的道岔開通位置定反位顏色進(jìn)行比對(duì),顏色相同說明現(xiàn)場(chǎng)道岔開通位置正確,否則開通錯(cuò)誤。
確認(rèn)匯報(bào)道岔掃描條形碼系統(tǒng)工作流程如圖3所示。
圖3 確認(rèn)匯報(bào)道岔掃描條形碼系統(tǒng)工作流程Fig.3 Workflow of bar code confirmation report system for non-interlocked switch
圖4 某雙線自動(dòng)閉塞鐵路車站控制臺(tái)示意圖Fig.4 Schematic diagram of station console of a double track automatic block line
某雙線自動(dòng)閉塞鐵路車站控制臺(tái)示意圖如圖4所示。車站道岔均為可動(dòng)心軌道岔,且開通正線為定位。以9#道岔故障導(dǎo)致聯(lián)鎖失效,由北京方向接入的G705 次列車需要進(jìn)3 道停車事件為案例,闡述操作過程。
(1)編制并設(shè)置車站道岔開通位置條形碼。如9#道岔為可動(dòng)心軌道岔,有4 個(gè)條形碼,編碼分別為:尖軌開通定位000921、尖軌開通反位000922、心軌開通定位000923、心軌開通反位000924。按前述要求在車站每個(gè)道岔上設(shè)置相對(duì)應(yīng)的條形碼。
(2)建立接發(fā)車進(jìn)路與道岔開通位置關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。以北京方向下行線接車進(jìn)1 道、3 道和4 道為例建立數(shù)據(jù)庫(kù)。接發(fā)車進(jìn)路與道岔開通位置關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)舉例如表2 所示。
(3)輸入方向、上下行、股道及無聯(lián)鎖道岔號(hào)碼并確認(rèn)。確認(rèn)用于接發(fā)列車的進(jìn)路特征信息為北京方向開來的下行列車進(jìn)3 道,9#道岔為無聯(lián)鎖道岔。系統(tǒng)調(diào)用9#道岔對(duì)應(yīng)的接發(fā)車進(jìn)路與道岔開通位置關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)信息如表3 所示。此時(shí),系統(tǒng)平臺(tái)顯示道岔開通位置表示為紅色,表示鐵路現(xiàn)場(chǎng)9#道岔實(shí)際開通位置還未確定。
(4)掃描條形碼輸入9#道岔開通位置并進(jìn)行比對(duì)。扳道員在鐵路現(xiàn)場(chǎng)按規(guī)定準(zhǔn)備好9#道岔并確認(rèn)道岔開通反位,利用條形碼掃描輸入設(shè)備掃描可以看到的第1 個(gè)道岔開通位置條形碼后,系統(tǒng)直接通過數(shù)字無線網(wǎng)絡(luò)將掃描得到的編碼發(fā)送到信號(hào)樓信息接收平臺(tái)。由于9#道岔為可動(dòng)心軌道岔,此時(shí)系統(tǒng)平臺(tái)上的道岔表示紅燈變?yōu)榧t閃。繼續(xù)掃描可以看到的第2 個(gè)道岔開通位置條形碼后,系統(tǒng)平臺(tái)上的紅閃變?yōu)辄S燈。此時(shí),車站值班員通過平臺(tái)確認(rèn)實(shí)際道岔位置顯示與系統(tǒng)給定的正確的顯示一致,表明鐵路現(xiàn)場(chǎng)9#道岔位置正確。
為了適應(yīng)不同車站要求,系統(tǒng)采用表格化比對(duì)方式比對(duì)實(shí)際道岔位置顯示與系統(tǒng)給定的正確的顯示。不同的車站只需要建立各自接發(fā)車進(jìn)路與道岔開通位置關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù),而系統(tǒng)平臺(tái)是統(tǒng)一的。如果車站存在變通進(jìn)路,則在建立接發(fā)車進(jìn)路與道岔開通位置關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)應(yīng)特殊處理。
表2 接發(fā)車進(jìn)路與道岔開通位置關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)舉例Tab.2 An example of database with the relationship between route and switch direction state
表3 9#道岔對(duì)應(yīng)的接發(fā)車進(jìn)路與道岔開通位置關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)信息Tab.3 Information in the database showing the of relationship between route and switch direction state of No.9 switch
引入新技術(shù)、新設(shè)備和新的管理手段來強(qiáng)化鐵路行車安全管理是行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。通過以上研究,將道岔開通位置條形碼化,通過建立進(jìn)路與道岔開通位置編碼關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)和進(jìn)路確認(rèn)匯報(bào)系統(tǒng),利用無線掃描條形碼輸入的方式確認(rèn)道岔開通位置具有較好的客觀性,避免了人為差錯(cuò),有利于非正常接發(fā)列車作業(yè)安全,也為鐵路行車安全管理提供了新的科技手段。目前,此項(xiàng)研究處在實(shí)驗(yàn)室階段,在投入生產(chǎn)研究和運(yùn)用前,還需要進(jìn)一步研究無線掃描輸入工具的選擇、通訊方式和系統(tǒng)窗口設(shè)計(jì)等問題。