基于移動終端的信息化系統在高鐵工務上線作業中的應用

摘 要：近年來，高速鐵路在我國迅速發展，里程數穩居世界第一。為了保障高鐵的正常運行，各鐵路局下屬的工務部門必須每天對高鐵線路進行檢查和維護，這是一項長期的、定期的并具有一定重復性的勞動。伴隨著信息化、數字化的大潮，國內外鐵路系統都加大了對鐵路管理信息化的投入，然而，當前國內的大部分信息化系統只能覆蓋到車間一級，下面工區的人員在實際上線作業過程中，還是依靠傳統的紙質表格和攝像手電記錄數據和保障安全，不能納入到數字化鐵路的框架下。得益于移動互聯網的高速發展，本系統將移動終端直接部署到高鐵工務上線作業的負責人和車輛上，提供了實時定位、通道門導航、作業管理、安全管理等實用功能，將工務作業的的最后一個也是最基礎的環節通過無線網絡聯系起來，為將來融合進整個“數字鐵路”打下良好基礎。

關鍵詞： 高鐵工務作業；信息化系統；數字鐵路

1 簡介

近年來，高速鐵路在我國迅速發展，里程數穩居世界第一。為了保障高鐵的正常運行，各鐵路局下屬的工務部門必須每天對高鐵線路進行檢查和維護，這是一項長期的、定期的并具有一定重復性的勞動。隨著信息化、數字化的大潮，國內外鐵路部門都加大了對鐵路管理信息化的投入。然而，當前國內的大部分信息化系統只能覆蓋到車間一級，下面工區的人員在實際上線作業過程中，還是依靠傳統的紙質表格和攝像手電記錄數據和保障安全，不能納入到數字化鐵路的整體中來。

“基于移動終端的高速鐵路工務上線作業安全管理系統”是針對高鐵工務上線作業全過程而設計開發的一套安全管理系統。包括了實時位置管理、作業流程管理、遠程門禁控制、通道門導航、信息反饋等五大主要功能。

實時位置管理可以有效地提高管理者對作業人員和車輛的掌控力——通過給作業人員和車輛配備裝載了GPS定位系統的移動終端，管理者不僅能夠實時的查看作業人員和車輛當前的地理位置，還能獲取當天的作業進度信息。

本系統結合高鐵工務上線作業的流程，實現了全流程電子化、無紙化的作業流程管理，能夠通過系統下達和制定作業計劃，在作業過程中填寫作業信息并實時地上傳到服務器，以及隨時查看完成的作業計劃。其中，重點突出了對人員、工（機）具等可能存在安全風險的對象的監管，將人員點名、工（機）具查漏功能融入了作業流程管理中。

針對進出通道門這一高鐵上線作業的重要安全環節，本系統從硬件和軟件兩方面做出了改進，代替了原來的鑰匙開門。硬件方面，將普通門鎖替換為電控鎖，并采用太陽能供電系統，實現了偏遠地區門禁的自動控制；另外，加裝的監控攝像頭提供了額外的安全保障。軟件方面，結合移動終端的NFC掃描功能，實現了門禁狀態監測、遠程呼叫/開啟通道門、視頻實時監控和回放的功能。

針對高鐵通道門位置相對偏遠、施工便道經常變動的實際情況，本系統設計了一套專門的導航系統，在常規的路網導航功能之外，增加了司機自己采集的施工便道路徑，這樣就能夠靈活應對施工便道經常變動的情況。

在高鐵上線作業過程中，如遇到需要記錄的問題，本系統提供了多種形式的反饋通道，作業人員可以通過文字、語音、音頻和視頻的形式將問題記錄并反饋到服務器中，以便管理者進行查看。

得益于移動互聯網的高速發展，本系統將移動終端直接部署到高鐵工務上線作業的負責人和車輛上，將工務作業的的最后一個也是最基礎的環節通過無線網絡聯系起來，為將來融合進整個“數字鐵路”打下良好基礎。

2 作業人員和車輛的實時位置管理

本系統采用了鐵路專題電子地圖制作技術，為用戶提供包含鐵路設施信息的大比例尺電子地圖。作業人員的手持移動終端和汽車上的車載移動終端都裝有GPS定位模塊，能夠獲取人員和車輛的實時位置信息，然后系統通過無線網絡將該信息實時發送到服務器上，再通過地圖顯示技術，將人員、車輛的實時位置標注在網頁端和管理者移動端的地圖上，這樣管理人員就能隨時掌握人員和車輛的動向以及當前狀態，確保人員作業和行車安全，如圖1所示。

另外，系統會定時記錄人員和車輛的位置信息，這樣通過系統網頁端，管理人員還能查看特定人員和車輛的當前軌跡和歷史軌跡，讓其對作業過程有一個更全面的了解，及時發現安全隱患。如圖2所示，是通過網頁端查詢的作業車輛陜西省大荔縣行進的歷史軌跡。

3 到達高鐵通道門的路徑導航

高速鐵路的應急通道門大都處在較為偏遠的地區，作業人員需要乘車前往。為了方便不熟悉道路的司機到達通道門，本系統移動終端的應用程序中加入了通道門導航功能。常見的導航設備或應用（如導航儀、百度地圖等）更加偏重于城市地區，在城市中的導航精度高，但由于高鐵通道門地處偏遠，普通導航地圖的分辨率不夠，則其能夠精確導航到的終點離目的地通道門還有很遠的距離，不能滿足司機的需要。

本系統從兩方面解決導航精度不夠的問題。提供分辨率更高的導航地圖。本系統從1：2000、1：500的航拍圖中提取路網信息，并制作了鐵路的專題電子地圖。另外，距離高鐵通道門幾百米甚至超過一千米范圍內的道路通常為鄉間土路和施工便道，這種道路不在路網中，卻經常由于下雨或人為因素被堵住或改道，是出工時司機最頭疼的問題。因此，本系統研發了一套自主路徑采集系統，用來解決這一問題。

根據實際出工需求，本系統將導航目的地固定為各個通道門，最終顯示的導航路徑由兩部分構成——路網路徑和采集路徑，如圖3所示：

其中，灰色線為路網路徑，通過Supermap提供的路徑規劃模塊，能夠算出從工區或其它地方到距離目的地通道門最近的路網上的點之間的路徑。而黑色的采集路徑是由系統的路徑采集功能生成的路徑。用戶使用時可以先根據語音提示到達離通道門最近的路網點，然后依據顯示的自采路徑到達通道門。

導航系統會根據用戶當前所處的位置，智能地顯示出路網路徑和采集路徑。基于移動終端的自主路徑采集功能是本項目的創新點之一，它能夠靈活地適應通道門附近小路經常性的變動，讓用戶可以自己添加和更新采集路徑。其流程分為兩步：第一步，用戶需要通過移動終端采集路徑點。第二步，用戶需要根據采集到的路徑點，通過網頁端繪制出完整的路徑線。

4 高鐵工務上線作業流程管理

為了保障高鐵線路的正常穩定運行，高鐵工務段各工區需要每天對其管轄的區段進行巡查維護。其中，要為每天的任務制定計劃，并嚴格按照計劃進行作業，最終將作業結果填入日寫實表中提交存檔。為了實現該過程的系統化管理，管理系統應該覆蓋從日計劃制定，到日寫實查看之間的全過程，不僅能夠控制工務上線作業按照流程分階段地進行，還能夠保障作業安全。通過調研得知，可以將一天的作業分為以下五個階段：班前準備階段、上道階段、作業階段、下道階段、作業完成階段。每天執行作業任務前，作業人員可以通過系統PC終端創建當天的日計劃表并輸入相關信息，如圖4所示，該日計劃會通過系統發送到作業人員的手持移動終端上，并指導作業人員按照計劃分階段完成當天的任務。

5 高鐵門禁的遠程控制

高鐵門禁安全系統將普通的門禁設備與遠程控制、地圖直觀顯示相結合，實時監控高鐵安全通道的狀態、人員進出情況，實現了高鐵安全通道的實時監控、有效管理。本系統加強了對作業人員上線作業的監控管理，防止出現違規上線施工的情況，同時避免因鑰匙丟失造成更大的安全隱患。

6 實時信息反饋系統

為了應對作業過程中可能出現的緊急情況，本系統提供了靈活的信息反饋系統，如圖5所示。作業人員可以通過移動終端實進行拍照、攝像、錄音和輸入文字，并實時地將得到的圖片、視頻、語音和文字上傳到服務器中保存下來。管理者能夠通過網頁端查看保存的反饋信息，并且能在電子地圖上看到反饋發生的位置。

7 結束語

當前高鐵工務上線作業的安全管理主要依靠工人的自覺性，不利于管理并且存在一定的安全風險，著眼于此，開發出一套可靠的高效的管理系統很有必要。地理信息系統是能夠最直接地反映出對象信息的平臺。首先，得益于移動設備和無線通信技術的高速發展，本系統實現了人員和車輛的實時定位以及信息的實時傳輸，能讓管理者隨時獲得人員和車輛的位置和工作狀態，有效加強了管理力度。其次，通過移動終端和服務器的互聯，本系統實現了全作業流程的安全管理系統化，使用移動終端進行點名、清點工機具、通道門導航、反饋信息和傳輸作業數據，并在發生疏漏時及時報警提示，能有效提高作業過程的可靠性和安全性。另外，針對高鐵通道門的安全管理，本系統設計并實現了能夠遠程自動控制的門禁系統，代替原來的鑰匙開門，使高鐵門禁管理更加科學安全。

作者簡介：謝斯（1987-），男，湖北新洲人，碩士，助理工程師，研究方向：遙感測繪、計算機應用。