工務機械車運用安全信息化管理工作思路及探索

周 毅 上海鐵路局工務處

1 工務機械車運用安全信息化管理需求

工務機械車運用安全是工務安全工作的"軟肋"，近年來成為工務安全工作的關注點。上海鐵路局在2010年曾連續發生了"1.11"南京東大機冒進擠岔、"3.18"京包線軌道平車脫線、"3.19"橫福線大機火災、"5.9"蕪湖東軌道車冒進等4起C類以上行車事故。事故暴露出的問題有基礎管理薄弱、長途運行管理不健全、作業標準不規范，也有技術業務不熟練、檢查把關不到位…等等。痛定思痛，上海鐵路局采取多種防控措施加強對工務機械車的運用安全管理，經過一個階段的實踐，工務機械車運用安全管理成效明顯。在總結成功的同時，筆者發現各項工作的背后有一個共同的支點：信息化資源的應用。

(1)設備信息管理系統

主要通過大型機械、軌道車信息管理軟件，掌握設備、檢修與運用基本信息。

(2)調度集中信息管理

通過安全生產指揮中心，統一工務機械車運行與施工計劃的管理、調度命令與運行揭示的管理，應急調度、搶險與指揮的管理。

(3)GYK運用信息管理

通過加強GYK運用管理，及時掌握工務機械車運行與違章違紀情況，初步實現趟車轉儲與當日運行數據分析。

(4)安全監督檢查信息管理

建立自輪設備問題典庫，通過安全監督檢查信息管理系統，適時反饋現場安全不良信息，為糾正工務機械車工作偏差及掌握工務機械車安全質量效率情況提供了平臺。

(5)司機培訓信息管理

建立模塊化培訓教材、題庫，借助網絡、光盤、模擬教學設備以及跨專業集中教學（如參加機務新技術培訓）等方式，組織司機業務技術培訓，尤其針對行車知識以及運行交路行車設備與特點的教學，全面提高司機整體素質。

以上信息化管理的運用成效同時也印證了管理的核心要素就是信息的運用管理！由于工務機械車作業具有高流動、高分散的特點，借助現代信息化技術解決工務機械車運用安全管理顯然具有突出的優勢與效果，也逐步成為工務機械車運用安全管理的拓展方向。

2 工務機械車運用安全信息化管理思路

工務機械車運用安全管理，不外乎掌握車輛配置的技術要素；制訂車輛運行、作業、修理制度，編制和執行車輛運行、作業、修理計劃；合理安排教育培訓計劃，抓好運用、管理人員培養、考評；負責對所有設備質量、作業的運用狀態控制與評定等。其中運用安全管理最為艱巨的任務是：設備質量、作業的動態控制與評定。

綜合工務機械車運行與工作特點，與機車、車輛以及接觸網作業車不同之處在于工作流動性大（其中跨局性集中修施工最為突出）；專業管理相對集中、簡單（無法按機車、車輛的專業管理方式細分）。但作為上線列車之一，工務機械車的安全運用管理還需向機車車輛的管理理念靠齊，因而，借助于信息化管理手段，可有效解決管理效率，向信息化發展無疑是工務機械車發展的方向。

(1)擴展列車運行控制設備的功能

目前，軌道車、大型養路機械等自輪運轉特種設備上均已安裝了符合鐵道部技術標準的運行控制設備（下簡稱"GYK"），能夠實現防"兩冒一超"。但GYK的設計模式從運用管理要求上還有許多尚待完善的地方，設備與運用亟需匹配或優化。其中將GYK在運行過程中產生的數據動態掌握與控制、GYK中的基礎數據的設置與數據更新等逐步提升為運用安全管理工作的要點。

(2)作業安全信息化的拓展

工務施工普遍采取了夜間開綜合天窗修的辦法，各類大機、軌道車在封鎖區間作業前一般采取聯掛方式進入，在同一封鎖區間，車輛除了有相對運行區域的控制，同一運行區域的車輛相互運行也需要進行控制。車輛防撞信息與控制是工務機械車作業安全的關注點。

除此之外，基于工務機械車基本設備故障報警與提示，電化區段下作業機構安全警示、軸溫報警與指示等均可依托同一信息化平臺建立。

以下筆者基于以上思路，對其中部分信息化工作的實踐作進一步交流。

3 工務機械車運用安全信息化管理的實踐

3.1 工務機械車運行數據無線報警、傳輸與分析的實踐

3.1.1 工作目標

⑴實現GYK記錄數據自動無線轉儲、分析及遠程報警功能；

⑵實現數據版本申請、審核與自動上傳接收功能。

3.1.2 解決方式

⑴采用了GPRS無線網絡傳輸、計算機控制處理、GPS衛星定位等多種技術，研究設計適合工作需要的GPRS無線數據傳輸板。系統是由車載終端、數據中心和web客戶端組成，實現工務機械車遠程實時工作預警與管理功能。

⑵采用斷點續傳技術，在遇到網絡連接不好的情況下，保證完成整個文件的傳輸。

3.1.3 技術方案

利用GYK上的數據通信總線，并利用公用移動通信網絡，將遠程的多個監控點設備連接起來，傳輸到數據中心上。

⑴系統結構圖見圖1。

圖1 工務機械車運行數據無線報警、傳輸與分析系統結構圖

⑵系統構成

系統由車載終端、數據中心和web客戶端三個部分構成。

車載終端由無線數傳板（含GPS、GPRS模塊）、無線發射與接收終端等組成。

無線數傳板：包含了GYK數據通信接口、GPS模塊和GPRS模塊。GYK數據通信接口負責提取GYK運行信息，GPS模塊負責提供高精度時鐘信息和輔助的位置定位和運行速度信息，GPRS模塊負責與數據中心實現無線數據通信。數據中心以服務管理為主，通過GPRS無線網絡與車載終端進行信息交互和存儲，實現狀態數據、報警數據、監控記錄文件等功能；同時為web客戶端提供顯示查詢下載服務。

web客戶端使得系統無須安裝特定軟件就可以對通過IE瀏覽器訪問數據庫的內容，提供界面按某個條件查詢。

3.1.4 技術支持

⑴無線數傳板可以與GYK設備相匹配，實現設備一體化；

⑵采用網絡隔離與數據交互技術，滿足辦公管理要求；

⑶依據現有管理規定，在數據申請、審核與開放共享上需作相應管理補充。如工務機械車跨局施工前需通過鐵道部獲取部令，同時應具備向相關路局獲取GYK數據版本的申請權，依據相關規定，電務部門可借助無線發射平臺發布其相關數據，實現在線數據更新。

3.2 工務機械車區間作業防撞的實踐

⑴實現區間作業車輛掌握前后車輛間距離、速度與報警信息；

⑵實現工務機械車在區間作業、編組時相互碰撞的控制，防止車輛在區間作業時超出施工作業范圍。

3.2.2 解決方式

利用GPS衛星定位獲得地理位置，利用無線電臺接收和發送GPS坐標等數據，從而計算出車輛之間的距離，經過特定的算法轉換成限速控制曲線，超過限速后實施制動，從而使本車掌握前后車運行要素，達到相互防撞的功能。

3.2.3 技術方案

⑴系統構成：系統由車載終端、數據中心兩個部分構成。

⑵車載終端：車載終端由防撞主機、防撞顯示器、無線數傳板（含GPS、GPRS模塊）等組成，其中防撞主機和防撞顯示器負責防撞功能的實現；無線數傳板除了繼續負責提取GYK運行信息、提供高精度時鐘信息和輔助的位置定位和運行速度信息、與數據中心實現無線數據通信之外，還負責把防碰主機的運算結果發給GYK執行。

⑶防撞主機：從無線數傳板獲得的GPS定位數據、管壓、速度等數據轉發給防撞顯示器，通過電臺接收其它車輛的數據發送給防撞顯示器，通過電臺發送本機的數據廣播給其它車輛，負責從防撞顯示器收到的制動命令轉發給無線數傳板。

車輛在高速運行過程中，車體外氣流沖擊門頁與車體之間的縫隙和兩門頁之間的縫隙，形成了一種含有多種頻率成分的空氣漩渦。門縫隙大小的變化及車輛運行速度的變化引起氣流的強弱變化，并在車廂內形成不同頻率的嘯叫聲。

⑷防撞顯示器：計算各車輛之間的距離并轉換成限速，顯示操作界面，報警提醒。

⑸無線數傳板：包含了GPS模塊，負責同步脈沖給防撞主機。

3.2.4 技術支持

需要共享GYK的部分數據信息。

3.3 工務機械車實現無線視頻監控的實踐

3.3.1 工作目標

⑴實現施工現場遠程監控與指揮，減少管理投入，提高管理效能，同時降低安全風險；

⑵為管理部門提供了一份真實、可靠的現場資料，利于現場問題或事故分析，進一步減少施工作業違章。

3.3.2 解決方式

采用3G無線網絡傳輸、計算機控制處理、GPS衛星定位，多幅視頻圖像解壓縮等多種技術。系統是由車載終端、監控中心和監控客戶端組成，實現對工務機械車狀態和作業遠程實時監控，并接入各級生產指揮平臺統一監管。

3.3.3 技術方案

⑴系統結構圖見圖2。

圖2 工務機械車無線視頻監控系統結構圖

⑵系統構成：系統由車載終端、監控中心和監控客戶端三個部分構成。

⑶系統功能：

具有8路視頻輸入，其中4路視頻可進行壓縮存儲，以及遠程監控；另外4路視頻用于擴展司機的視野。

可與列車運行控制設備聯機，獲取如車號、車次、交路、工務機械車所在位置的公里標、行車速度、風壓、燈型等運行數據信息，并在監視器中顯示。該信息與4路視頻同步進行錄像，使所錄視頻畫面與自輪運轉特種設備運行狀況結合，方便事后查閱。

車外攝像頭可帶有控制云臺，可通過駕駛室控制器或者遠程控制攝像頭的拉伸，向上，向下，左右控制。

車內采用紅外攝像頭，并帶有語音同步記錄功能，可對現場的語音、以及司機的操作進行監視。

地面中心可通過3G無線網絡，遠程實時監控現場施工或運行畫面。并可控制車載云臺，調整攝像頭的方位。將地面工作人員的視野拉到現場。

3.3.4 技術支持

⑴采用網絡隔離與數據交互技術，滿足辦公管理要求；

⑵基于生產指揮管理系統的平臺，建立相關運用管理制度；

⑶圖像信息經過壓縮，成為共享信息資源，可根據需要通過無線移動通訊接口把實時圖像傳到辦公電腦、手機、PDA等外在終端。

3.4 線路非接觸式綜合檢測的實踐

3.4.1 工作目標

⑴實現工務機械車運行、作業、檢測一體化功能；

⑵建立站段級軌道檢測信息及評價系統；

⑶實現工務線路綜合檢查、檢測目標。

3.4.2 解決方式

采用高速攝像和圖像處理或激光攝像式非接觸測量技術技術，通過采集、過濾、編解碼、比對、處理方式，實現鋼軌全斷面輪廓、鋼軌斷面磨耗、表面擦傷和異常光帶、軌道板表面裂紋、軌道扣件缺失、軌底坡、等效錐度等精確測量，并進行超限統計分析、數據庫存儲和報表打印等。

3.4.3 技術支持

在工務機械車正常運行條件下，加裝車載非接觸式綜合檢測系統的精確定位和里程同步功能；綜合檢測信息存儲、分析、共享功能。

3.5 管理資源信息共享的實踐

3.5.1 工作目標

⑴建立分級信息共享平臺，實現管理資源的共享；

⑵建立分級更新體系，共同擔當資源維護的責任；

⑶實現工務機械車全路運行信息無障礙。

3.5.2 解決方式

采用辦公網絡平臺，建立部、局、段公共管理IP地址或專用鏈接，根據管理職責，分別提供相關管理信息：如部、局、段各級管理辦法、制度及安全措施等；設備生產、管理、維護、工作標準等；各分管線路區段的線路示意圖、運行交路代碼、操作示意圖等，各級建立責任維護更新制度。

3.5.3 技術支持

辦公資源共享支持。

4 結束語

各項信息化工作的實踐基本圍繞兩個方面，其一是圍繞GYK入手，需考慮在不違反既有GYK的技術規范的前提下，在共同完善或共享資源的基礎上進行開發；其二是圍繞公共辦公網絡，應以工務綜合信息管理平臺為接口，做好相應分支體系的拓展。

總之，工務機械車的運用安全管理是具有特殊專業特點的邊緣化運用安全工作，容易受到忽視，安全控制難度較大。運用信息化管理思路，補充、完善其運用安全薄弱之處，將為保障工務機械車運用安全發揮重要作用。