摘要：文章在分析鐵路發(fā)展和鐵路營業(yè)線作業(yè)對智能防護需求的基礎上，提出了營業(yè)線作業(yè)智能化防護系統(tǒng)設計方案。該系統(tǒng)通過充分利用現(xiàn)有監(jiān)控成熟技術和營業(yè)線防護作業(yè)標準，實現(xiàn)鐵路營業(yè)線作業(yè)過程的智能防護，當工作人員在鐵路營業(yè)線進行工務、電務、供電等作業(yè)過程中，作業(yè)區(qū)段前后方有列車經(jīng)過時，防護系統(tǒng)能進行智能化、自動防護提醒，減輕防護人員的作業(yè)勞動強度，降低鐵路營業(yè)線作業(yè)安全事故率，提升鐵路營業(yè)線作業(yè)智能化應用水平。

關鍵詞：鐵路;營業(yè)線作業(yè);智能防護;下道避車

0 引言

中國國家鐵路集團有限公司發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)字顯示，截至2020年7月底，我國鐵路營業(yè)里程達到14.14萬km，其中高鐵達3.6萬km[1]?！缎聲r代交通強國鐵路先行規(guī)劃綱要》提出，到2035年，全國鐵路網(wǎng)要建成人防、物防、技防“三位一體”的安全保障體系，全面提升安全水平、安全預防及管控能力、應急處置及救援能力，鐵路交通事故率、死亡率大幅降低[2]。鐵路“十三五”發(fā)展規(guī)劃指出，要全面提升安全監(jiān)控自動化水平，應用物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)和智能感知等技術，深化專業(yè)安全監(jiān)測監(jiān)控應用，建立集監(jiān)測、監(jiān)控和管理于一體的安全監(jiān)管信息系統(tǒng)，實現(xiàn)安全生產(chǎn)動態(tài)信息實時監(jiān)測監(jiān)控[3]。

鐵路營業(yè)線工務、電務、供電的檢查、維修、養(yǎng)護作業(yè)人員的人身安全在作業(yè)全過程中均受到營業(yè)線上營運列車的威脅，是鐵路安全防護和安全監(jiān)控的重點環(huán)節(jié)。建立基于智能感知、移動互聯(lián)的防護系統(tǒng)，能對營業(yè)線作業(yè)的安全生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控和預警，降低鐵路交通事故率。

1 智能防護系統(tǒng)的需求

鐵路已開通運營的營業(yè)線路，需要在列車運營間隙對鐵路的基礎設施進行檢查、維修或改造等施工作業(yè)，主要包括軌道線路檢修或施工、橋隧檢修或施工、路基涵洞檢修或施工（以下簡稱工務作業(yè)），通信和信號設備檢修或施工（以下簡稱電務作業(yè)），接觸網(wǎng)和電力線路運行檢修或施工（以下簡稱供電作業(yè)）。在進行營業(yè)線工務、電務、供電作業(yè)時，為防止列車與作業(yè)地點的人員、材料機具刮撞而造成人員傷亡、設備損壞、經(jīng)濟損失、行車中斷等事故，需根據(jù)不同的作業(yè)類型在作業(yè)地點設置防護。[=XTL（]鐵路營業(yè)線作業(yè)智能防護系統(tǒng)設計方案/何江斌[=JP2] 工務、電務、供電作業(yè)必須在施工和維修作業(yè)計劃審批完成后實施，施工和維修作業(yè)過程中均需按要求設置駐站聯(lián)絡員和現(xiàn)場防護員[4]。駐站聯(lián)絡員在施工和維修作業(yè)場所附近的車站駐守，在施工和維修作業(yè)前與車站值班員辦理施工、維修登記手續(xù)，向作業(yè)負責人傳達調度命令，隨時與現(xiàn)場防護員保持聯(lián)系，通報列車運行情況?，F(xiàn)場防護員在鐵路營業(yè)線施工、維修作業(yè)現(xiàn)場主要采取瞭望防護的方法，當發(fā)現(xiàn)瞭望點有列車通過時，立即通知作業(yè)負責人停止作業(yè)，下道避車。

預防和卡控鐵路營業(yè)線和鄰近營業(yè)線施工安全事故、確保施工安全是鐵路工程建設安全風險管理的重要內(nèi)容之一[5]。全國鐵路每年均有大量的營業(yè)線施工和維修作業(yè)，對營業(yè)線智能防護系統(tǒng)有大量的需求。最近幾年，鐵路營業(yè)線施工安全事故時有發(fā)生，引起了較為廣泛的關注[6]。現(xiàn)有的營業(yè)線施工和維修作業(yè)時，作業(yè)地點的人員主要依靠駐站聯(lián)絡員、現(xiàn)場防護員向施工作業(yè)負責人通報列車通過信息，以在列車通過作業(yè)地點前下道避車。這種防護方法在惡劣天氣、通信不暢、現(xiàn)場防護員疏忽、施工作業(yè)負責人疏忽、作業(yè)人員不掌握列車通過信息等情況下，易于發(fā)生行車安全事故。對此，可通過充分利用現(xiàn)有監(jiān)控成熟技術及移動互聯(lián)、智能感知等技術，打造營業(yè)線智能防護系統(tǒng)，降低鐵路營業(yè)線作業(yè)安全事故，提升鐵路營業(yè)線作業(yè)智能化應用水平。

2 智能防護系統(tǒng)的原理和實現(xiàn)方式2.1 智能防護的響應方式

按照營業(yè)線防護的智能化程度，響應方式可分為全自動響應、半自動響應和人工響應三種。全自動響應可由系統(tǒng)自動發(fā)布指令到施工作業(yè)負責人，同步向作業(yè)點人員發(fā)布信息，無須人工干預;半自動響應可根據(jù)監(jiān)控信息自動判斷，然后以鳴笛或消息閃爍方式提醒現(xiàn)場防護員，如需人工核實，可經(jīng)現(xiàn)場防護員核實并確認后，系統(tǒng)再自動發(fā)布指令、發(fā)布信息;人工響應可根據(jù)現(xiàn)場防護員瞭望到來車方向有列車后，由現(xiàn)場防護員向施工作業(yè)負責人發(fā)布信息。

2.2 智能防護的原理和實現(xiàn)方式

智能防護的全自動響應，主要是駐站聯(lián)絡員與車站值班員確認列車信息后，在智能防護系統(tǒng)內(nèi)進行列車通過信息錄入和確認操作，在車站對施工區(qū)段辦理閉塞時通過移動互聯(lián)發(fā)出預報，并在作業(yè)點向作業(yè)人員發(fā)布語音廣播預報;在車站對施工區(qū)段發(fā)車時，通過移動互聯(lián)發(fā)出確報，并在作業(yè)點向作業(yè)人員發(fā)布語音廣播確報;在列車接近作業(yè)現(xiàn)場時，通過北斗系統(tǒng)、移動互聯(lián)發(fā)出警報，并在作業(yè)點向作業(yè)人員發(fā)布語音廣播警報和立即下道的指令。

智能防護的半自動響應，主要是現(xiàn)場防護員在防護點分別安置遠點、近點激光探測裝置[7]。遠點激光探測裝置迎向來車方向，探測距離在1 000 m以上;近點激光探測裝置垂直于營業(yè)線方向，探測距離在5 m以上。遠點、近點激光探測裝置均每1 s發(fā)射一次探測激光，遠點探測裝置發(fā)現(xiàn)有列車通過時，以鳴笛或消息閃爍方式提醒現(xiàn)場防護員，經(jīng)現(xiàn)場防護員核實并確認后，系統(tǒng)通過移動互聯(lián)發(fā)出警報，并在作業(yè)點向作業(yè)人員發(fā)布語音廣播警報和立即下道的指令。近點探測裝置發(fā)現(xiàn)有列車通過時，可自動發(fā)出下道避車指令。

智能防護的人工響應，主要是現(xiàn)場防護員按工務安全規(guī)則，瞭望到來車方向的列車后，由現(xiàn)場防護員通過對講設備，人工向施工作業(yè)負責人發(fā)布列車到來信息。

3 智能防護系統(tǒng)設計方案

3.1 智能防護系統(tǒng)的硬件配置

智能防護系統(tǒng)的硬件包括一個控制中心和多個施工作業(yè)模塊，每個施工作業(yè)模塊包括一個駐站聯(lián)絡點、一個現(xiàn)場防護點、一個施工作業(yè)點。

控制中心配置電腦、分級顯示屏、無線對講機、固定電話和手機。電腦安裝營業(yè)線智能防護系統(tǒng)，統(tǒng)籌監(jiān)控多個施工作業(yè)點的防護運行狀態(tài)。分級顯示屏可顯示多個施工作業(yè)點的下道避車、工具和材料是否有遺漏、現(xiàn)場防護員及激光探測裝置工作情況等。無線對講機、固定電話和手機用于實時與駐站聯(lián)絡員、現(xiàn)場防護員、施工負責人保持聯(lián)絡，確認施工現(xiàn)場信息，必要時發(fā)布命令。

駐站聯(lián)絡點設駐站聯(lián)絡員一人，配置手提電腦、無線對講機和手機各一臺，手提電腦安裝營業(yè)線智能防護系統(tǒng)。手提電腦用于防護系統(tǒng)自動接入車站列車調度系統(tǒng)的列車信息，或由駐站聯(lián)絡員根據(jù)施工作業(yè)點的作業(yè)性質、作業(yè)時間在防護系統(tǒng)內(nèi)錄入本區(qū)間、本時段內(nèi)的列車信息，實時顯示防護系統(tǒng)的運行狀態(tài)、列車距施工作業(yè)點的距離、施工作業(yè)人員是否下道避車等情況。無線對講機用于實時與現(xiàn)場防護員、施工負責人保持聯(lián)絡，傳達調度命令。手機安裝防護系統(tǒng)APP和北斗位置芯片，可用于查看防護系統(tǒng)運行狀態(tài)、半自動響應和人工響應方式下的人工確認、通信聯(lián)絡等。

現(xiàn)場防護點設現(xiàn)場防護員一人，配置遠點、近點激光探測裝置一套、無線對講機和手機各一臺。遠點激光探測裝置迎向來車方向，探測遠距離方向有無列車通過;近點激光探測裝置垂直于營業(yè)線方向，探測到列車通過時自動發(fā)出下道避車指令。無線對講機用于實時與駐站聯(lián)絡員、施工負責人保持聯(lián)絡，通報現(xiàn)場激光探測裝置捕獲的防護信息。手機安裝防護系統(tǒng)APP和北斗位置芯片，可用于查看防護系統(tǒng)運行狀態(tài)、半自動響應和人工響應方式下的人工確認、通信聯(lián)絡等。

施工作業(yè)點配置語音廣播設備、視頻監(jiān)控設備、無線對講機和手機各一臺。語音廣播設備用于廣播發(fā)布列車通過的預報、確報、警報、下道命令等語音通知。視頻監(jiān)控設備用于傳遞施工作業(yè)人員是否按要求和命令下道避車、工具和材料等是否遺漏在線路上。無線對講機用于實時與駐站聯(lián)絡員、現(xiàn)場防護員保持聯(lián)絡，接收調度命令。手機安裝防護系統(tǒng)APP和北斗位置芯片，可用于查看防護系統(tǒng)運行狀態(tài)、現(xiàn)場防護員和施工區(qū)段擬通過列車的實時位置、通信聯(lián)絡等。

3.2 智能防護系統(tǒng)的軟件配置

防護系統(tǒng)的軟件設置電腦版和移動終端版，兩者之間互通。控制中心和駐站聯(lián)絡點的電腦均安裝電腦版軟件，控制中心和駐站聯(lián)絡點、現(xiàn)場防護點、施工作業(yè)點的手機均安裝移動終端版。軟件的主要功能包括：控制中心接收各施工點的施工信息、防護信息、施工區(qū)段列車通過信息、視頻監(jiān)控及存儲，協(xié)調及發(fā)布命令;駐站聯(lián)絡點接入施工區(qū)段列車通過信息、傳達車站調度命令，發(fā)布預報、確報、警報;現(xiàn)場防護點通過激光探測裝置采集施工作業(yè)點的列車通過信息并分析、上傳、發(fā)布預警和命令;施工作業(yè)點上傳視頻監(jiān)控信息、接收命令、發(fā)布語音警告信息等。

3.3 智能防護的分類及實現(xiàn)方式

3.3.1 智能防護預報及實現(xiàn)方式

智能防護預報，可將列車調度系統(tǒng)的列車信息接入防護系統(tǒng)，防護系統(tǒng)自動檢索施工作業(yè)點的作業(yè)性質（如封鎖、慢行等）、作業(yè)時間;也可由駐站聯(lián)絡員根據(jù)施工作業(yè)點的作業(yè)性質、作業(yè)時間錄入本區(qū)間、本時段內(nèi)的列車信息。在營業(yè)線施工作業(yè)開始前，駐站聯(lián)絡員按規(guī)程辦好施工作業(yè)手續(xù)后，再與車站值班員確認通過施工作業(yè)點的列車信息。防護系統(tǒng)在對信息進行整合、數(shù)據(jù)分析處理后，自動比對防護系統(tǒng)是否設置有預案，若符合預案要求，則在車站值班員對施工區(qū)段辦理閉塞時即自動進行響應，防護系統(tǒng)自動通過移動互聯(lián)、無線對講設備發(fā)出預報。施工作業(yè)負責人和現(xiàn)場防護員在APP、無線對講設備上能即時接收到列車通過信息的預報，防護系統(tǒng)同時在作業(yè)點通過語音廣播設備向所有作業(yè)人員發(fā)布列車信息預報，提醒全體作業(yè)人員注意。

3.3.2 智能防護確報及實現(xiàn)方式

智能防護確報，是在列車信息已錄入防護系統(tǒng)、駐站聯(lián)絡員與車站值班員確認通過施工作業(yè)點的列車信息，已進行預報后，在車站值班員發(fā)出調度命令通知列車可以進入施工區(qū)段時，防護系統(tǒng)自動通過移動互聯(lián)、無線對講設備發(fā)出確報。施工作業(yè)負責人和現(xiàn)場防護員在APP、無線對講設備上能即時接收到列車通過信息的確報，防護系統(tǒng)同時在作業(yè)點通過語音廣播設備向所有作業(yè)人員發(fā)布列車信息確報，提醒全體作業(yè)人員做好下道避車準備。

3.3.3 智能防護警報及實現(xiàn)方式

智能防護警報，是在列車接近施工作業(yè)現(xiàn)場時，防護系統(tǒng)可以同時按全自動響應、半自動響應、人工響應模式分別對施工作業(yè)點的負責人、現(xiàn)場防護員和全體作業(yè)人員發(fā)出避車下道的警報。

智能防護警報全自動響應，是通過安裝在列車上的北斗系統(tǒng)自動向防護系統(tǒng)發(fā)出列車實時位置，在列車到達施工作業(yè)點規(guī)定的避車下道距離時，防護系統(tǒng)自動通過移動互聯(lián)、無線對講設備發(fā)出警報。施工作業(yè)負責人和現(xiàn)場防護員在APP、無線對講設備上能即時接收到列車距施工作業(yè)點的距離播報、語音或窗口警報、下道避車指令，防護系統(tǒng)同時在作業(yè)點通過閃爍紅燈和語音廣播設備向所有作業(yè)人員發(fā)布下道避車的指令。

智能防護警報半自動響應，是通過現(xiàn)場防護員在防護點設置的遠點、近點激光探測裝置發(fā)現(xiàn)有列車通過時，防護系統(tǒng)以鳴笛或消息閃爍方式提醒現(xiàn)場防護員，現(xiàn)場防護員核實并確認后，防護系統(tǒng)自動通過移動互聯(lián)、無線對講設備向施工作業(yè)負責人發(fā)出警報。防護系統(tǒng)同時在作業(yè)點通過閃爍紅燈和語音廣播設備向所有作業(yè)人員發(fā)布下道避車的指令。

智能防護警報人工響應，是現(xiàn)場防護員按工務安全規(guī)則，肉眼瞭望看到列車后，通過對講設備，人工向施工作業(yè)負責人發(fā)布警報，施工作業(yè)負責人再向全體作業(yè)人員發(fā)布立即下道避車的指令。

3.4 智能防護控制流程

鐵路營業(yè)線作業(yè)智能防護流程如圖1所示。

鐵路營業(yè)線作業(yè)智能防護系統(tǒng)屬于聯(lián)網(wǎng)交通監(jiān)控，按各鐵路局集團管轄范圍設立局級防護系統(tǒng)，各局級防護系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)組成國家級防護系統(tǒng)。局級防護系統(tǒng)由各鐵路局集團負責管理運營，國家級防護系統(tǒng)由國鐵集團管理運營，局級防護系統(tǒng)服從國家級防護系統(tǒng)的統(tǒng)一指揮調度和管理、相互協(xié)調。

局級防護系統(tǒng)具體對轄區(qū)內(nèi)的營業(yè)線作業(yè)防護進行跟蹤、監(jiān)測管理和響應，國家級防護系統(tǒng)不進行具體響應和實際控制，但可對局級防護系統(tǒng)進行監(jiān)管，同時國家級防護系統(tǒng)享有優(yōu)先控制權。在特殊營業(yè)線地段、各局級管轄范圍交匯處，國家級防護系統(tǒng)可根據(jù)需要優(yōu)先進行處置、發(fā)布指令，各局級防護系統(tǒng)應對國家級防護系統(tǒng)的指令進行響應。

4 結語

本設計方案在分析近年鐵路發(fā)展和鐵路規(guī)劃、鐵路營業(yè)線作業(yè)對智能防護需求的基礎上，對鐵路營業(yè)線作業(yè)智能防護進行了相關研究，對響應方式、智能防護分類、智能防護實現(xiàn)方式提出建議，擬定了鐵路營業(yè)線作業(yè)智能防護控制流程，旨在列車計劃進入、即將進入、進入施工作業(yè)區(qū)段時，能在最快的時間段內(nèi)做出響應，發(fā)布下道避車指令，降低和避免鐵路營業(yè)線發(fā)生作業(yè)人員傷亡、設備損壞、經(jīng)濟損失、營業(yè)線運營中斷等事故，同時可減輕駐站聯(lián)絡員、現(xiàn)場防護人員的作業(yè)勞動強度，提升鐵路營業(yè)線作業(yè)智能化應用水平。

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