吳 軍，陳朝峰

(中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司 金華貨運(yùn)中心，浙江 金華 321000)

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鐵路貨運(yùn)量逐年增長，對貨運(yùn)場站裝卸作業(yè)效率的要求也越來越高，如何在確保安全基礎(chǔ)上，通過鐵路裝卸設(shè)備的自動(dòng)化、信息化，提升貨運(yùn)裝卸作業(yè)質(zhì)量和效率，是目前鐵路貨運(yùn)場站亟待解決的課題。

1 鐵路貨物線固定式防護(hù)信號裝置運(yùn)用現(xiàn)狀

鐵路貨物線進(jìn)行裝卸作業(yè)，必須在線路來車方向左側(cè)鋼軌上安設(shè)帶有脫軌器的防護(hù)信號牌[1]，它的設(shè)置和撤除是鐵路貨物線上裝卸作業(yè)和調(diào)車作業(yè)之間交接的依據(jù)，直接關(guān)系著裝卸人員勞動(dòng)安全和調(diào)車作業(yè)安全[2]。防護(hù)信號牌的設(shè)置和撤除作業(yè)涉及貨運(yùn)員、裝卸人員、貨運(yùn)調(diào)度員、行車值班員等崗位，各崗位間通過電話傳遞設(shè)撤狀態(tài)信息，并以錄音和臺(tái)賬的形式進(jìn)行過程留痕，作業(yè)全程為人工作業(yè)，智能化水平較低。鐵路裝卸防護(hù)信號牌主要有移動(dòng)式和固定式2種，相較于固定式，移動(dòng)式防護(hù)信號牌存在不易保管、重量大、攜帶不便等問題，因而近年來中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司各主要貨運(yùn)站均已將移動(dòng)式替換為更為安全、方便的固定式防護(hù)信號牌裝置[3]，如金華南、義烏西、杭州北等貨運(yùn)站。

1.1 現(xiàn)行作業(yè)流程

對金華南貨運(yùn)站現(xiàn)行固定式防護(hù)信號設(shè)置和撤除作業(yè)情況進(jìn)行深入調(diào)研，作業(yè)過程涉及4個(gè)崗位(裝卸工組、貨運(yùn)員、貨運(yùn)調(diào)度員、行車值班員)，其中作業(yè)信息一般由貨運(yùn)員發(fā)起，并在貨運(yùn)員、貨運(yùn)調(diào)度員、行車值班員之間傳遞，傳遞過程中通過口頭授予密碼和紙質(zhì)臺(tái)賬記錄方式確保信息傳遞的準(zhǔn)確性，上道作業(yè)由貨運(yùn)員和裝卸工組共同完成?，F(xiàn)行固定式防護(hù)信號設(shè)置和撤除作業(yè)流程如圖1所示。

圖1 現(xiàn)行固定式防護(hù)信號設(shè)置和撤除作業(yè)流程Fig.1 Flow chart of current fixed protection signal setting and removal

1.2 存在的主要問題

現(xiàn)行固定式防護(hù)信號設(shè)置和撤除作業(yè)流程從作業(yè)內(nèi)容上已經(jīng)相當(dāng)完善，安全卡控措施均制定到位。但在實(shí)際作業(yè)中，防護(hù)信號設(shè)撤作業(yè)一直是安全兩違問題頻發(fā)的“重災(zāi)區(qū)”。

（1）崗位間互控制度落實(shí)不到位。參與防護(hù)信號裝置設(shè)撤作業(yè)的各崗位均是通過電話的形式傳遞各環(huán)節(jié)作業(yè)信息，崗位間除了紙質(zhì)臺(tái)賬記錄外，缺少其他有效的互控手段，無法做到相互監(jiān)督，一旦某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，缺乏自我糾偏能力。

（2）存在較大的勞動(dòng)安全隱患。人工設(shè)撤作業(yè)需要貨運(yùn)員和裝卸作業(yè)人員長距離往返行走于股道和作業(yè)場所之間，路面情況較為復(fù)雜，同時(shí)上道作業(yè)過程中還需做好防止車輛傷害的各項(xiàng)措施，容易發(fā)生勞動(dòng)安全事故。

（3）作業(yè)效率有待提高。經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，每條股道設(shè)置或撤除防護(hù)信號作業(yè)全過程動(dòng)輒需20 min以上，在當(dāng)前主要鐵路貨場作業(yè)能力均已接近或達(dá)到滿負(fù)荷的情況下，容易出現(xiàn)為了提升作業(yè)效率而簡化作業(yè)流程的情況。目前長達(dá)500 ~ 600 m的貨物線已經(jīng)成為新建鐵路貨場的標(biāo)配，每條貨物線上多個(gè)裝卸工組同時(shí)作業(yè)已經(jīng)成為常態(tài)，如金華南貨場23道最多時(shí)有5個(gè)裝卸工組同時(shí)作業(yè)，包線貨運(yùn)員與各裝卸工組結(jié)合部往往是日常管理的難點(diǎn)，如何讓各裝卸工組做到以防護(hù)信號為令、令行禁止，也是作業(yè)效率提升和安全穩(wěn)定的關(guān)鍵[4]。

2 固定式防護(hù)信號集控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通過對現(xiàn)行固定式防護(hù)信號牌作業(yè)流程中存在問題的分析，要徹底消除原有作業(yè)中存在的過程繁瑣、效率低、安全系數(shù)低等不利因素，需要設(shè)計(jì)一套固定式防護(hù)信號集控系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)。①將現(xiàn)有的固定式防護(hù)信號人工作業(yè)模式升級為電動(dòng)操作模式。②優(yōu)化現(xiàn)行防護(hù)信號牌設(shè)撤作業(yè)流程，實(shí)現(xiàn)貨運(yùn)調(diào)度員崗位集中控制。③設(shè)計(jì)安全可靠的電動(dòng)防護(hù)信號裝置，通過電動(dòng)控制，自動(dòng)完成防護(hù)信號牌和脫軌器的豎立和翻倒。④設(shè)計(jì)安裝于作業(yè)線路中間的防護(hù)信號復(fù)示裝置，同步顯示股道防護(hù)信號狀態(tài)，使長股道所有裝卸工組對防護(hù)信號狀態(tài)一目了然，做到令行禁止。

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

固定式電動(dòng)防護(hù)信號集控系統(tǒng)包括貨運(yùn)調(diào)度主控模塊、行車值班員控制模塊、貨運(yùn)員控制模塊、貨物線防護(hù)信號復(fù)示裝置、電動(dòng)防護(hù)信號裝置、聯(lián)鎖互控裝置。固定式電動(dòng)防護(hù)信號集控系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 固定式電動(dòng)防護(hù)信號集控系統(tǒng)架構(gòu)Fig.2 Architecture of centralized control system for fixed electric protection signal

（1）貨運(yùn)調(diào)度員主控模塊。包括主控計(jì)算機(jī)、通信適配裝置、UPS供電裝置、集控軟件。主控計(jì)算機(jī)經(jīng)通信適配器通過光纜、電力電纜與前端電動(dòng)防護(hù)信號裝置相連。

（2）貨運(yùn)員控制模塊和行車值班員控制模塊。包括控制計(jì)算機(jī)、客戶端軟件?？刂朴?jì)算機(jī)與主控計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，協(xié)同主控計(jì)算機(jī)完成電動(dòng)防護(hù)信號裝置作業(yè)。

（3）電動(dòng)防護(hù)信號裝置。由脫軌器、安裝支架、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、換向齒輪箱、防護(hù)紅牌(LED表示燈)、鎖閉裝置組成。電動(dòng)防護(hù)信號裝置結(jié)構(gòu)如圖3所示。電動(dòng)防護(hù)信號裝置采用單側(cè)鋼軌安裝方式，安裝后整體低于軌面[5]。

圖3 電動(dòng)防護(hù)信號裝置結(jié)構(gòu)Fig.3 Structure of electric protection signal device

（4）貨物線防護(hù)信號復(fù)示裝置。復(fù)示裝置安裝在貨物線中間位置，其電路與股道防護(hù)信號裝置現(xiàn)有線路相連接，可以同步顯示貨物線防護(hù)信號狀態(tài)。貨物線防護(hù)信號復(fù)示裝置結(jié)構(gòu)如圖4所示。①指示標(biāo)牌：標(biāo)示復(fù)示信號表示的狀態(tài)。②允許作業(yè)指示燈：紅色雙面顯示信號燈亮起，標(biāo)識(shí)貨物線防護(hù)信號裝置已立起，允許進(jìn)行貨物裝卸作業(yè)。③禁止作業(yè)指示燈：紅色信號雙面顯示燈熄滅，標(biāo)識(shí)貨物線防護(hù)信號裝置已撤除，禁止進(jìn)行貨物裝卸作業(yè)。 ④語音喇叭：防護(hù)信號狀態(tài)變化時(shí)語音通報(bào)。

圖4 貨物線防護(hù)信號復(fù)示裝置結(jié)構(gòu)Fig.4 Structure of protection signal repeater for freight line

（5）聯(lián)鎖互控裝置。由遠(yuǎn)程IO模塊、信號采集器、聯(lián)鎖繼電器組、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組成。聯(lián)鎖互控裝置安裝在每個(gè)電動(dòng)防護(hù)信號上，為電動(dòng)防護(hù)信號牌設(shè)撤的安全控制裝置[6]。

2.2 流程優(yōu)化

根據(jù)固定式防護(hù)信號集控系統(tǒng)功能需求，對防護(hù)信號設(shè)撤作業(yè)進(jìn)行了流程優(yōu)化。

2.2.1 電動(dòng)防護(hù)信號設(shè)置

調(diào)車作業(yè)結(jié)束后，在開始裝卸作業(yè)前，需要對等待進(jìn)行貨物作業(yè)的股道設(shè)置防護(hù)信號。電動(dòng)防護(hù)信號設(shè)置作業(yè)流程如圖5所示。

圖5 電動(dòng)防護(hù)信號設(shè)置作業(yè)流程Fig.5 Flow chart of electric protection signal setting

（1）貨運(yùn)員點(diǎn)擊電動(dòng)防護(hù)信號集控系統(tǒng)軟件上的防護(hù)信號使用申請按鍵，貨調(diào)端系統(tǒng)提示“XX股道防護(hù)信號作業(yè)申請，請批準(zhǔn)”。

（2）貨運(yùn)調(diào)度員點(diǎn)擊電動(dòng)防護(hù)信號集控系統(tǒng)軟件上的防護(hù)信號使用申請按鍵，行車室的電動(dòng)防護(hù)信號集控系統(tǒng)軟件上語音提示“XX股道防護(hù)信號作業(yè)申請，請批準(zhǔn)”。

（3）行車值班員在確認(rèn)防護(hù)信號使用條件后，點(diǎn)擊電動(dòng)防護(hù)信號集控系統(tǒng)軟件上的申請同意按鍵，自動(dòng)生成設(shè)置密碼(或錄入密碼)。此時(shí)系統(tǒng)傳輸指令控制聯(lián)鎖互聯(lián)裝置接通電動(dòng)防護(hù)信號的電機(jī)電源，打開電動(dòng)防護(hù)信號鎖閉裝置。

（4）接收到行車值班員同意提示并查看確認(rèn)密碼后，貨運(yùn)調(diào)度員點(diǎn)擊軟件上的防護(hù)信號設(shè)置按鍵，電動(dòng)防護(hù)信號的電機(jī)帶動(dòng)換向齒輪組轉(zhuǎn)動(dòng)，換向齒輪組聯(lián)動(dòng)脫軌器和防護(hù)紅牌(脫軌器翻轉(zhuǎn)180°，防護(hù)紅牌翻轉(zhuǎn)90°)。當(dāng)脫軌器和防護(hù)紅牌運(yùn)動(dòng)至限位時(shí)，系統(tǒng)關(guān)閉電機(jī)電源，啟動(dòng)鎖閉裝置鎖閉脫軌器和防護(hù)紅牌。信號采集器實(shí)時(shí)采集防護(hù)信號狀態(tài)并反饋至電動(dòng)防護(hù)信號集控系統(tǒng)軟件，完成設(shè)置過程后，系統(tǒng)中本股道電動(dòng)防護(hù)信號圖標(biāo)變?yōu)榧t色。

（5）股道紅牌設(shè)置后，貨運(yùn)員端系統(tǒng)提示“XX道防護(hù)信號已設(shè)置，可以開始作業(yè)”。

2.2.2 電動(dòng)防護(hù)信號撤除

裝卸作業(yè)完成后，需要撤除裝卸貨物股道的防護(hù)信號。電動(dòng)防護(hù)信號撤除作業(yè)流程如圖6所示。

圖6 電動(dòng)防護(hù)信號撤除作業(yè)流程Fig.6 Flow chart of electric protection signal removal

（1）貨運(yùn)員在電動(dòng)防護(hù)信號集控系統(tǒng)軟件上點(diǎn)擊“防護(hù)信號可撤除”按鈕，自動(dòng)生成撤除密碼，此時(shí)系統(tǒng)傳輸指令控制聯(lián)鎖互聯(lián)裝置接通電動(dòng)防護(hù)信號的電機(jī)電源，打開電動(dòng)防護(hù)信號鎖閉裝置。

（2）貨運(yùn)調(diào)度員端系統(tǒng)語音提示“XX股道防護(hù)信號可撤除，請確認(rèn)”，確認(rèn)后，貨運(yùn)調(diào)度員點(diǎn)擊“防護(hù)信號撤除”按鍵。此時(shí)系統(tǒng)傳輸指令控制聯(lián)鎖互聯(lián)裝置接通電動(dòng)防護(hù)信號的電機(jī)電源，打開電動(dòng)防護(hù)信號鎖閉裝置。貨運(yùn)調(diào)度員點(diǎn)擊軟件上的防護(hù)信號撤除按鍵，電動(dòng)防護(hù)信號的電機(jī)帶動(dòng)換向齒輪組轉(zhuǎn)動(dòng)，換向齒輪組聯(lián)動(dòng)脫軌器和防護(hù)紅牌撤除(脫軌器向內(nèi)翻轉(zhuǎn)180°，防護(hù)紅牌向內(nèi)翻轉(zhuǎn)90°)。當(dāng)脫軌器和防護(hù)紅牌運(yùn)動(dòng)至限位時(shí)，系統(tǒng)關(guān)閉電機(jī)電源，啟動(dòng)鎖閉裝置鎖閉脫軌器和防護(hù)紅牌。信號采集器實(shí)時(shí)采集防護(hù)信號狀態(tài)并反饋至電動(dòng)防護(hù)信號集控系統(tǒng)軟件，完成設(shè)置過程后，軟件中本股道電動(dòng)防護(hù)信號圖標(biāo)變?yōu)樗{(lán)色。

（3）行車室的電動(dòng)防護(hù)信號集控系統(tǒng)軟件上語音提示“XX股道防護(hù)信號已撤除”，行車值班員確認(rèn)本股道電動(dòng)防護(hù)信號圖標(biāo)變?yōu)樗{(lán)色。

2.3 關(guān)鍵功能設(shè)計(jì)

2.3.1 遠(yuǎn)程確認(rèn)防護(hù)信號狀態(tài)

固定式防護(hù)信號集控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場防護(hù)信號的設(shè)撤狀態(tài)。對于不屬于這2種狀態(tài)的情況(即防護(hù)信號設(shè)置不到位)，均判斷為故障告警。同時(shí)對現(xiàn)場控制采樣設(shè)備斷線、通訊異常等問題均實(shí)現(xiàn)故障告警[7]。

貨運(yùn)調(diào)度員和其他各崗位人員通過防護(hù)信號集控系統(tǒng)軟件可以直觀了解現(xiàn)場防護(hù)信號的狀態(tài)，并對發(fā)生的異常情況及時(shí)進(jìn)行處置。

2.3.2 貨運(yùn)員與車務(wù)系統(tǒng)防護(hù)信號牌流程辦理網(wǎng)絡(luò)化

貨運(yùn)調(diào)度員和行車值班員原有的防護(hù)信號牌申請流程均通過防護(hù)信號集控系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)。即貨運(yùn)調(diào)度員通過軟件向行車值班員申請防護(hù)信號牌的使用權(quán)并輸入防護(hù)信號牌使用密碼，車務(wù)系統(tǒng)同意貨運(yùn)調(diào)度員的申請后，貨運(yùn)調(diào)度員方可在軟件上進(jìn)行防護(hù)信號牌設(shè)置及撤除的操作。整個(gè)流程的時(shí)間、密碼信息等均由數(shù)據(jù)庫自動(dòng)記錄備查。

2.3.3 防護(hù)信號安全性控制

電動(dòng)防護(hù)信號相比普通手動(dòng)式防護(hù)信號除了具備原有的故障導(dǎo)向安全功能以外，還具備電氣聯(lián)鎖、機(jī)車闖禁預(yù)警及告警的功能。

（1）電氣聯(lián)鎖。貨運(yùn)員未辦理防護(hù)信號牌申請手續(xù)前，電動(dòng)防護(hù)信號電機(jī)不供電，電動(dòng)防護(hù)信號依靠機(jī)械鎖閉裝置保持原有狀態(tài)。只有當(dāng)貨運(yùn)員辦理完成防護(hù)信號牌申請手續(xù)后，電動(dòng)防護(hù)信號電機(jī)才能供電。電動(dòng)防護(hù)信號在完成設(shè)撤作業(yè)后，自動(dòng)斷開電機(jī)供電。

（2）機(jī)車闖禁預(yù)警及報(bào)警接口。在股道上警沖標(biāo)內(nèi)安裝輪對傳感器，當(dāng)機(jī)車駛?cè)牍傻罆r(shí)，系統(tǒng)檢測前方防護(hù)信號狀態(tài)。如前方防護(hù)信號未處于撤除狀態(tài)，立刻通過高分貝喇叭進(jìn)行現(xiàn)場報(bào)警，語音提示調(diào)車人員“前方防護(hù)信號未撤除，立即制動(dòng)”[8]。

3 結(jié)束語

固定式防護(hù)信號集控系統(tǒng)中固定式防護(hù)信號電動(dòng)裝置和貨物線防護(hù)信號復(fù)示裝置的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)代碼編制等主要工作均已完成，目前試運(yùn)行取得良好效果：作業(yè)時(shí)長從原有20 min降低至幾秒鐘；各作業(yè)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，由簡化作業(yè)流程或顛倒作業(yè)流程引發(fā)的裝卸作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)得到有效控制；通過取消上道作業(yè)，有效規(guī)避相關(guān)勞動(dòng)安全風(fēng)險(xiǎn)。固定式防護(hù)信號集控系統(tǒng)通過改變傳統(tǒng)的防護(hù)信號設(shè)撤上道作業(yè)模式，進(jìn)一步優(yōu)化作業(yè)流程，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提升安全系數(shù)，實(shí)現(xiàn)貨物線防護(hù)信號設(shè)置和撤除作業(yè)的自動(dòng)化和信息化。后續(xù)該系統(tǒng)將重點(diǎn)對防護(hù)信號電動(dòng)裝置的翻轉(zhuǎn)和鎖閉機(jī)械穩(wěn)定性提升、崗位間信息數(shù)據(jù)傳遞及系統(tǒng)APP研制等方面進(jìn)行深入研究，進(jìn)一步完善各項(xiàng)功能。