團(tuán)結(jié)村 車站貨場(chǎng)作業(yè)安全防護(hù)研究

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摘要：由于團(tuán)結(jié)村車站現(xiàn)有移動(dòng)防護(hù)脫軌器及智能鐵鞋在使用管理過程中均需要人工進(jìn)行檢查與操作，不僅需要大量操作人員而且勞動(dòng)強(qiáng)度也較大。因此，借助于先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)設(shè)計(jì)了一套智能化監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控鐵鞋、移動(dòng)脫軌器以及土擋運(yùn)行情況，有效保證設(shè)備及人員的安全，進(jìn)而提升車站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：車站；安全監(jiān)控系統(tǒng)；報(bào)警系統(tǒng)；建設(shè)研究

針對(duì)團(tuán)結(jié)村車站站線長(zhǎng)、作業(yè)范圍廣、作業(yè)分散性強(qiáng)、作業(yè)環(huán)節(jié)多、工作量大、勞動(dòng)強(qiáng)度高和現(xiàn)場(chǎng)安全管控難度大等實(shí)際情況，基于對(duì)現(xiàn)有的移動(dòng)防護(hù)脫軌器及智能鐵鞋使用管理，及相關(guān)點(diǎn)狀系統(tǒng)現(xiàn)狀，均未能脫離人工操作、以人為主的管理模式。因此，有必要建設(shè)一套可用于移動(dòng)防護(hù)脫軌器、鐵鞋及作業(yè)人員安全防護(hù)及管理的智能化系統(tǒng)。

1車站貨場(chǎng)移動(dòng)防護(hù)脫軌器、鐵鞋及作業(yè)人員的管控現(xiàn)狀

1.1移動(dòng)防護(hù)脫軌器

團(tuán)結(jié)村車站貨場(chǎng)劃分為A、B兩個(gè)作業(yè)區(qū)（不含集裝箱中心站）。A區(qū)移動(dòng)防護(hù)脫軌器固定存放于快2線C庫貨運(yùn)值班員室，由作業(yè)班組中的安全員安撤，最先開始作業(yè)的班組負(fù)責(zé)安設(shè)，最后作業(yè)完畢的負(fù)責(zé)撤除；B區(qū)移動(dòng)防護(hù)脫軌器分兩處固定存放：裝卸食堂旁裝卸樓1-1房間，貨6線舊裝卸樓1-7，由1名專門人員負(fù)責(zé)安撤。需要安撤時(shí)，由貨調(diào)用對(duì)講機(jī)通知安撤人員，接到通知后，安撤人員從脫軌器存放室出發(fā)至作業(yè)地點(diǎn)進(jìn)行作業(yè)，到最遠(yuǎn)的作業(yè)線路需5min左右，同一條貫通線路安撤完畢需10min左右，盡頭線路安撤需要3min左右，同時(shí)作業(yè)的不同線路安撤時(shí)，根據(jù)貨調(diào)通知，分先后安撤，脫軌器安撤完畢后，安撤人員用對(duì)講機(jī)向貨調(diào)匯報(bào)，同時(shí)貨運(yùn)員也會(huì)用對(duì)講機(jī)向貨調(diào)匯報(bào)，撤除后的脫軌器由安撤人員安設(shè)在脫軌器固定存放室內(nèi)的短軌上。脫軌器狀態(tài)需要人工檢查確認(rèn)，不能適時(shí)掌握現(xiàn)狀。

1.2鐵鞋

鐵鞋分別固定存放于調(diào)車員室、調(diào)車機(jī)車及室外2個(gè)鐵鞋箱，調(diào)車組人員安撤好后通知信號(hào)樓內(nèi)勤助理值班員登記。一條線路安撤需要3~5min（含到發(fā)線、貨物線），撤出后由調(diào)車組人員放至固定存放地點(diǎn)并鎖閉，3～4h巡視一次。鐵鞋狀態(tài)需要人工檢查確認(rèn)，不能適時(shí)掌握現(xiàn)狀（目前試用的智能鐵鞋也需要大量的人工操作，并不能通過系統(tǒng)適時(shí)掌握其準(zhǔn)確情況）。

1.3作業(yè)人員

防護(hù)脫軌器涉及現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員有安撤人員、貨運(yùn)員；鐵鞋涉及現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員有調(diào)車長(zhǎng)、連結(jié)員?，F(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員中調(diào)車組人員每班分為兩個(gè)調(diào)別，各設(shè)一調(diào)四連，基本固定分別負(fù)責(zé)各自作業(yè)區(qū)域調(diào)車相關(guān)作業(yè)，貨裝人員中每班每條貨物線設(shè)1～2名貨運(yùn)員、平過道看守人員2名、脫軌器安撤人員2名、貨運(yùn)值班員2名[1]。以上人員目前存在作業(yè)、巡視檢查不能及時(shí)到位或不到位情況、不按固定徑路行走情況，在安全管控上不能完全、適時(shí)掌握其真實(shí)狀態(tài)?，F(xiàn)場(chǎng)安全管控具有風(fēng)險(xiǎn)大、勞效比低且不可控等特點(diǎn)。

2智能化系統(tǒng)建設(shè)方案

2.1系統(tǒng)構(gòu)架

如圖1所示，整個(gè)系統(tǒng)分為三個(gè)部分：前端感知系統(tǒng)、中端控制系統(tǒng)、后端報(bào)警系統(tǒng)。其中前端改制平臺(tái)又分為地磁監(jiān)控系統(tǒng)，UWB監(jiān)控系統(tǒng)及其他監(jiān)控系統(tǒng)。這些監(jiān)控系統(tǒng)將車場(chǎng)里頭的三大件土擋、鐵鞋、脫軌器的信息傳遞給中端控制系統(tǒng)。中端控制系統(tǒng)結(jié)合自己的地圖及電子圍欄信息與前端感知平臺(tái)的信息進(jìn)行交叉比對(duì)，作出邏輯分析判斷。如果邏輯分析判斷的結(jié)果是異常，則傳遞給后端的報(bào)警系統(tǒng)[2]。2.1.1系統(tǒng)特點(diǎn)1）安全性。該系統(tǒng)運(yùn)用5G專網(wǎng)數(shù)據(jù)與公眾用戶完全隔離，是一個(gè)完全的內(nèi)部局域網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)資源可管可控。同時(shí)該系統(tǒng)獨(dú)立于鐵路既有設(shè)備及相關(guān)系統(tǒng)。2）可靠性。核心網(wǎng)功能下沉本地機(jī)房，只要內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)正常，可不受外部網(wǎng)絡(luò)影響，保障通信功能正常運(yùn)行。運(yùn)用成熟的地圖技術(shù)、電子圍欄技術(shù)、定位技術(shù)等，能夠保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。3）有效性。該系統(tǒng)能有效防止行車和勞安事故發(fā)生和實(shí)現(xiàn)作業(yè)人員精準(zhǔn)管控，進(jìn)一步減少作業(yè)環(huán)節(jié)，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高作業(yè)效率。4）開放性。系統(tǒng)預(yù)留功能的拓展和外部系統(tǒng)共享接口，能夠保證后續(xù)維護(hù)、開發(fā)和共享數(shù)據(jù)。5）推廣性。該系統(tǒng)均可在所有車站使用，還可以個(gè)性化設(shè)置。6）智能化。系統(tǒng)無需人工操作和干預(yù)，所有信息均自動(dòng)收集和發(fā)布。2.1.2系統(tǒng)功能1）及時(shí)報(bào)警功能。系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)在出現(xiàn)危及安全及超出管控區(qū)域時(shí)，室內(nèi)外及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警。2）精準(zhǔn)定位功能。系統(tǒng)能夠?qū)υO(shè)施設(shè)備及作業(yè)人員（作業(yè)人員使用手環(huán)匹配）進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，軌跡回放等，精準(zhǔn)掌握其所處位置。3）姿態(tài)掌握功能。系統(tǒng)能夠?qū)υO(shè)施設(shè)備的安裝穩(wěn)定狀態(tài)、壓實(shí)狀態(tài)、在線狀態(tài)、離線狀態(tài)、電池電量及充電狀態(tài)等進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。4）統(tǒng)計(jì)分析功能。系統(tǒng)能夠運(yùn)用收集信息數(shù)據(jù)，適時(shí)進(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析，便于管控人員及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)、及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題，為進(jìn)一步科學(xué)決策提供參與依據(jù)。5）系統(tǒng)更新功能。系統(tǒng)能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用情況，及時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。

2.2改進(jìn)方案的實(shí)施

2.2.1脫軌器方案如圖2所示，脫軌器的改造主要通過安裝UWB標(biāo)簽以及姿態(tài)傳感器來檢測(cè)設(shè)備的位置及判斷是否安裝到位。傳感器系統(tǒng)主要安裝在脫軌器下端側(cè)面，并做防爆、防破壞處理，可以有效保障傳感器設(shè)備的安全。同時(shí)系統(tǒng)還采用耐壓防爆合成鋰電池，保證一次充電使用10d左右，整體采用可拆卸設(shè)計(jì)，方便對(duì)脫軌器進(jìn)行升級(jí)優(yōu)化。2.2.2鐵鞋方案如圖3所示，鐵鞋的改造方案與脫軌器的基本相似。但是鐵鞋的空間有限，如果在實(shí)現(xiàn)時(shí)有難度建議去掉姿態(tài)傳感器或者將電池的單次使用時(shí)常降低到5d。如有對(duì)使用者監(jiān)控的需求，可將鐵鞋的儲(chǔ)藏柜改造，將使用者記錄，以達(dá)一人一鞋的記錄目的。脫軌器和鐵鞋的定位主要是采用UWB技術(shù)對(duì)這兩類設(shè)備定位。UWB技術(shù)具有系統(tǒng)復(fù)雜度低、發(fā)射信號(hào)功率譜密度低、對(duì)信道衰落不敏感、截獲能力低、定位精度高等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于室內(nèi)等密集多徑場(chǎng)所的高速無線接入。2.2.3盡頭線土擋方案土擋方案的本質(zhì)是要測(cè)量土擋到列車頭的實(shí)際距離，是一種絕對(duì)測(cè)距，通過對(duì)該方案的實(shí)施比現(xiàn)有的通過傳感器測(cè)量盡頭距離更可靠和精確。所以兩者距離公式：相對(duì)距離=列車位置-土擋位置（如圖4所示）。其中列車位置的定位主要是采用地測(cè)檢測(cè)系統(tǒng)，在團(tuán)結(jié)村車站貨場(chǎng)內(nèi)的線路中間，每隔10m放置一個(gè)地磁傳感器（以下簡(jiǎn)稱地磁設(shè)備）。當(dāng)機(jī)車車輛經(jīng)過地磁設(shè)備上方時(shí)，地磁設(shè)備可以感應(yīng)到列車的經(jīng)過。當(dāng)機(jī)車車輛尾部離開地磁設(shè)備上方時(shí)，地磁設(shè)備能夠感應(yīng)到列車的離開。綜上所述，前端感知系統(tǒng)通過對(duì)設(shè)備及人員進(jìn)行監(jiān)控并將相關(guān)信息傳輸至中端控制系統(tǒng)中進(jìn)行邏輯分析，最終由中端系統(tǒng)將結(jié)果傳輸至末端系統(tǒng)。中端控制系統(tǒng)主要是利用電子圍欄技術(shù)將被監(jiān)控設(shè)備（例如帶有定位裝置的鐵鞋或工作人員）為有源設(shè)備，實(shí)時(shí)發(fā)送自身的定位信息給定位基站，并由定位基站把數(shù)據(jù)傳輸給中心主機(jī)，由中心主機(jī)用軟件方式判斷是否位置偏移出虛擬的邊界外，最終將分析結(jié)果發(fā)生至端報(bào)警系統(tǒng)。

3結(jié)語

經(jīng)實(shí)踐分析，該智能化監(jiān)控系統(tǒng)圖2脫軌器方案圖3鐵鞋的改造方案圖4盡頭線土擋方案安裝在脫軌器下端側(cè)面，做防爆、防破壞處理。UWB標(biāo)簽姿態(tài)傳感器電池可以實(shí)時(shí)監(jiān)控鐵鞋、移動(dòng)脫軌器以及土擋運(yùn)行情況，具有智能化高、安全可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以有效保障設(shè)備及人員的安全，進(jìn)而提升車站的安全穩(wěn)定運(yùn)行，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

作者：湯世全 馬超 單位：中國(guó)鐵路成都局集團(tuán)有限公司興隆場(chǎng)車站