鐵路裝卸作業(yè)移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張彥慶

(中國(guó)鐵路北京局集團(tuán)有限公司 貨運(yùn)部，北京 100045)

1 鐵路裝卸作業(yè)移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)架構(gòu)

1.1 現(xiàn)狀分析

鐵路裝卸作業(yè)移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)裝置是裝卸車(chē)作業(yè)重要安全防護(hù)措施[1]，可以有效防止在鐵路裝卸作業(yè)過(guò)程中由于機(jī)車(chē)車(chē)輛的沖撞而造成人員傷亡事故的發(fā)生，保護(hù)裝卸作業(yè)人員的人身安全和車(chē)輛設(shè)備安全。由于其安設(shè)位置的靈活性，廣泛應(yīng)用于鐵路貨物線裝卸作業(yè)的防護(hù)。移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)裝置由脫軌器、信號(hào)牌、立桿、鎖軌裝置等部分組成，裝卸作業(yè)前在作業(yè)車(chē)來(lái)車(chē)方向的左側(cè)鋼軌上安設(shè)，在裝卸車(chē)作業(yè)完成后撤除，并按規(guī)定履行相關(guān)登記簽認(rèn)手續(xù)。

移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)裝置的安裝與撤除由人工操作管理，安撤不及時(shí)易造成人身傷亡或調(diào)車(chē)作業(yè)掉道事故，并且由于程序繁瑣、裝置沉重、距離較大，完成防護(hù)信號(hào)安設(shè)或撤除所需時(shí)間較長(zhǎng)，延長(zhǎng)了裝卸車(chē)作業(yè)時(shí)間，同時(shí)增加車(chē)輛停時(shí)，降低了車(chē)輛周轉(zhuǎn)效率乃至運(yùn)輸效率，影響了鐵路正常的運(yùn)輸生產(chǎn)秩序。

由于移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)裝置的脫軌器具有導(dǎo)致機(jī)車(chē)車(chē)輛脫軌功能，被列為鐵路防溜防撞專(zhuān)用器材[2]，為防止不法人員利用鐵路防溜防撞專(zhuān)用器材實(shí)施破壞活動(dòng)，納入重要安全管理對(duì)象，要求做到萬(wàn)無(wú)一失，采取多種措施，確保移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)裝置的安全管理，不流失、不被盜。

目前，鐵路裝卸作業(yè)移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)裝置管理手段滯后，不能滿足安全管理要求，移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。鐵路裝卸作業(yè)移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)包括定位系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)掌控移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)的具體位置，并自動(dòng)判定是否在規(guī)定范圍內(nèi)，超出范圍自動(dòng)報(bào)警，確保移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)的安全；在控制室可監(jiān)控移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)安設(shè)、撤除狀態(tài)，省去了貨運(yùn)人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行確認(rèn)、安撤人員登記、確認(rèn)人員簽認(rèn)等過(guò)程，減輕了職工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了效率[3]。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

鐵路裝卸作業(yè)移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)由定位管理系統(tǒng)、操作管理系統(tǒng)和軟件管理系統(tǒng)3部分組成。移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)架構(gòu)圖Fig.1 The framework of the safety monitoring and management system of mobile protection signal

（1）定位管理系統(tǒng)。定位管理系統(tǒng)由前端定位設(shè)備、通訊設(shè)備、后臺(tái)監(jiān)控、客戶端等部分組成，前端定位設(shè)備定時(shí)采集GPS信息，將數(shù)據(jù)加密后上傳到阿里云通訊服務(wù)器，通訊服務(wù)器解析數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中，在通訊服務(wù)器上部署后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)PC機(jī)訪問(wèn)移動(dòng)防護(hù)信號(hào)系統(tǒng)，查看系統(tǒng)監(jiān)控的各個(gè)移動(dòng)防護(hù)信號(hào)在地圖上的實(shí)時(shí)情況[4]，當(dāng)防護(hù)信號(hào)位置超出設(shè)定的電子圍欄范圍時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，并推送消息到管理人員手機(jī)移動(dòng)端，接收到警報(bào)消息后可查看防護(hù)信號(hào)的位置及信息，為快速追蹤設(shè)備提供可靠手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的追蹤管理。

（2）操作管理系統(tǒng)。操作管理系統(tǒng)主要由對(duì)講裝置、圖像采集、指紋識(shí)別儀、無(wú)線傳輸、電池等設(shè)備組成，圖像采集用于防護(hù)信號(hào)安設(shè)、撤除狀態(tài)的確認(rèn)，安撤權(quán)限人將防護(hù)信號(hào)在軌道上安設(shè)或撤除時(shí)，圖像采集設(shè)備自動(dòng)對(duì)脫軌器位置拍照，并經(jīng)無(wú)線傳輸設(shè)備即時(shí)上傳，安撤權(quán)限人通過(guò)對(duì)講裝置申請(qǐng)確認(rèn)權(quán)限人進(jìn)行確認(rèn)，確認(rèn)權(quán)限人依據(jù)圖片，結(jié)合設(shè)備定位信息，確認(rèn)防護(hù)信號(hào)安設(shè)或撤除到位[5]。指紋識(shí)別儀用于防護(hù)信號(hào)安撤過(guò)程中記錄每個(gè)操作環(huán)節(jié)，包括操作人和操作時(shí)間。

（3）軟件管理系統(tǒng)。軟件管理系統(tǒng)由防護(hù)信號(hào)管理、歷史信息查詢、系統(tǒng)管理等模塊組成。防護(hù)信號(hào)管理模塊用于防護(hù)信號(hào)的基本信息管理，包括臺(tái)賬管理和位置管理等；歷史信息查詢模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)防護(hù)信號(hào)安撤信息、位置報(bào)警信息的存儲(chǔ)和查詢；系統(tǒng)管理模塊用于股道管理、用戶管理、權(quán)限設(shè)置，可查詢股道信息、添加股道、編輯股道信息、刪除股道，查詢用戶信息、添加用戶信息、編輯用戶信息、刪除用戶信息，設(shè)置系統(tǒng)軟件的使用權(quán)限，設(shè)定管理員、安撤權(quán)限人、確認(rèn)權(quán)限人等。

1.3 系統(tǒng)功能分析

（1）實(shí)時(shí)定位功能。在線顯示系統(tǒng)監(jiān)控的各個(gè)移動(dòng)防護(hù)信號(hào)位置的實(shí)時(shí)位置狀態(tài)，并能在地圖上準(zhǔn)確顯示在庫(kù)房、股道、貨場(chǎng)內(nèi)其他位置、出貨場(chǎng)報(bào)警位置等，實(shí)時(shí)了解移動(dòng)防護(hù)信號(hào)位置和使用狀態(tài)。

（2）防盜追蹤功能。在地圖中將貨場(chǎng)地域范圍設(shè)定為電子圍欄，移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)位置活動(dòng)范圍限定在電子圍欄內(nèi)，當(dāng)移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)位置超出電子圍欄或定位裝置與防護(hù)信號(hào)分離時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，并能將報(bào)警信息自動(dòng)發(fā)送至管理人員的移動(dòng)客戶端，及時(shí)發(fā)現(xiàn)移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)位置異常情況，第一時(shí)間內(nèi)追蹤收回移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)，確保防護(hù)信號(hào)的安全。

（3）集中管理控制功能。通過(guò)移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)集中管理控制，對(duì)移動(dòng)防護(hù)信號(hào)的基本信息管理、日常交接清點(diǎn)管理、安撤作業(yè)管理、位置管理等工作進(jìn)行有效管理，提高管理效率[6]。

（4）自動(dòng)統(tǒng)計(jì)功能。自動(dòng)存儲(chǔ)移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)出入庫(kù)、安設(shè)、撤除的操作記錄及移動(dòng)軌跡，并進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理，形成規(guī)范的記錄表，便于歷史數(shù)據(jù)追溯查詢。

2 鐵路裝卸作業(yè)移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

按照定位管理系統(tǒng)、操作管理系統(tǒng)和軟件管理系統(tǒng)3個(gè)組成部分的功能分別制訂技術(shù)設(shè)計(jì)方案，并有機(jī)融合為一個(gè)功能完備的整體技術(shù)設(shè)計(jì)方案，具體如下。

2.1 定位管理系統(tǒng)

運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線通訊、衛(wèi)星定位、光感傳感器、電池電源管理等技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)，服務(wù)器接收數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理及存儲(chǔ)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行移動(dòng)防護(hù)信號(hào)位置管理、防盜報(bào)警管理，從而形成完整的定位管理系統(tǒng)。移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)實(shí)景定位如圖2所示。

圖2 移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)實(shí)景定位圖Fig.2 Real location map of mobile protection signal

具體定位數(shù)據(jù)采集處理過(guò)程如下。

（1）采用GPS定位技術(shù)對(duì)移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)的位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，在地圖中實(shí)時(shí)顯示防護(hù)信號(hào)的準(zhǔn)確位置，便于管理人員掌握監(jiān)控防護(hù)信號(hào)的使用狀態(tài)。

（2）采用電子圍欄技術(shù)在地圖中劃定防護(hù)信號(hào)的移動(dòng)范圍，限定防護(hù)信號(hào)在劃定范圍內(nèi)使用，當(dāng)位置超出范圍時(shí)系統(tǒng)報(bào)警，同時(shí)報(bào)警信號(hào)發(fā)送至移動(dòng)客戶端。

（3）采用感光技術(shù)防止定位裝置與脫軌器分離而不能正確顯示防護(hù)信號(hào)位置，當(dāng)定位裝置與脫軌器分離時(shí)，感應(yīng)裝置感光發(fā)出報(bào)警信息，管理系統(tǒng)微機(jī)端和移動(dòng)客戶端同時(shí)報(bào)警。

（4）采用震動(dòng)傳感技術(shù)，當(dāng)移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)裝置產(chǎn)生震動(dòng)而位置發(fā)生改變時(shí)，立即喚醒電子設(shè)備并上傳數(shù)據(jù)。

（5）采用大容量電池，無(wú)需外接電源，電量可實(shí)時(shí)監(jiān)控，提醒及時(shí)充電，保證系統(tǒng)正常工作。防護(hù)信號(hào)靜止一定時(shí)間后進(jìn)入休眠狀態(tài)，執(zhí)行低功耗省電模式，定時(shí)發(fā)送定位信息。

2.2 操作管理系統(tǒng)

操作管理系統(tǒng)采用無(wú)線傳輸、觸發(fā)攝像、指紋識(shí)別、音頻采集處理等技術(shù)，對(duì)移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)裝置的安設(shè)、撤除工作進(jìn)行操作管理，在貨運(yùn)值班室可以對(duì)移動(dòng)防護(hù)信號(hào)移動(dòng)軌跡、安撤狀態(tài)、安設(shè)位置及操作環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控[6]，并自動(dòng)記錄儲(chǔ)存。移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)安撤操作界面如圖3所示。

操作管理系統(tǒng)主要工作內(nèi)容包括任務(wù)發(fā)布和移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)的出入庫(kù)、安設(shè)、撤除、交接清點(diǎn)等，具體操作管理內(nèi)容如下。

（1）任務(wù)發(fā)布。貨運(yùn)值班員根據(jù)裝卸車(chē)作業(yè)任務(wù)，在系統(tǒng)中發(fā)布作業(yè)任務(wù)，包括作業(yè)股道、作業(yè)班組、防護(hù)信號(hào)安設(shè)數(shù)量等。

圖3 移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)安撤操作界面Fig.3 Operation interface of mobile protection signal operation

（2）移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)出入庫(kù)。需要安設(shè)防護(hù)信號(hào)時(shí)，防護(hù)信號(hào)安撤權(quán)限人到防護(hù)信號(hào)存放處領(lǐng)取防護(hù)信號(hào)，并在系統(tǒng)中通過(guò)指紋識(shí)別進(jìn)行出庫(kù)登記；撤除防護(hù)信號(hào)后需要入庫(kù)時(shí)，防護(hù)信號(hào)安撤權(quán)限人將交回防護(hù)信號(hào)存放處，并在系統(tǒng)中通過(guò)指紋識(shí)別進(jìn)行入庫(kù)登記；系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示出入庫(kù)狀態(tài)，并自動(dòng)生成出入庫(kù)記錄。

（3）移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)安設(shè)。采用指紋識(shí)別技術(shù)，安撤權(quán)限人到值班室在系統(tǒng)中錄入指紋進(jìn)行安設(shè)登記，攜帶移動(dòng)防護(hù)信號(hào)到達(dá)指定地點(diǎn)按規(guī)定安設(shè)在股道上，利用觸發(fā)技術(shù)，攝像裝置自動(dòng)對(duì)脫軌器狀態(tài)拍照，與位置信息一并上傳到服務(wù)器，在監(jiān)控系統(tǒng)上顯示，通過(guò)對(duì)講裝置請(qǐng)求確認(rèn)權(quán)限人依據(jù)圖像進(jìn)行安設(shè)確認(rèn)，確認(rèn)權(quán)限人指紋進(jìn)行確認(rèn)，通知裝卸班組開(kāi)始作業(yè)。

（4）移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)撤除。裝卸作業(yè)結(jié)束，安撤權(quán)限人將防護(hù)信號(hào)從股道撤除，到值班室在系統(tǒng)中錄入指紋進(jìn)行撤除登記，攝像裝置自動(dòng)對(duì)脫軌器狀態(tài)拍照，上傳到服務(wù)器，在監(jiān)控系統(tǒng)上顯示，通過(guò)對(duì)講裝置請(qǐng)求確認(rèn)權(quán)限人依據(jù)圖像進(jìn)行撤除確認(rèn)，移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)入庫(kù)存放。

（5）移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)交接清點(diǎn)。交接班人員依據(jù)系統(tǒng)對(duì)防護(hù)信號(hào)的準(zhǔn)確定位功能，在值班室系統(tǒng)上進(jìn)行交接確認(rèn)，交接內(nèi)容包括位置和管理編號(hào)、數(shù)量等。

2.3 軟件管理系統(tǒng)

軟件管理系統(tǒng)是整個(gè)防護(hù)信號(hào)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的中樞，實(shí)施防護(hù)信號(hào)的用戶分級(jí)、基本信息、位置信息、權(quán)限人設(shè)定、使用信息等管理。

（1）用戶分級(jí)管理。集團(tuán)公司、貨運(yùn)中心、營(yíng)業(yè)部、營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)實(shí)行分級(jí)管理，分配相應(yīng)權(quán)限，在權(quán)限內(nèi)進(jìn)行監(jiān)控操作。

（2）防護(hù)信號(hào)基本信息管理。包括防護(hù)信號(hào)管理編號(hào)、出廠編號(hào)、生產(chǎn)廠商、購(gòu)置日期等。

（3）位置信息管理。繪制貨場(chǎng)股道，依據(jù)地圖設(shè)定電子圍欄，綁定防護(hù)信號(hào)，實(shí)時(shí)顯示防護(hù)信號(hào)位置，超出范圍立即報(bào)警。

（4）權(quán)限人設(shè)定管理。采用指紋識(shí)別技術(shù)設(shè)定系統(tǒng)管理權(quán)限人、防護(hù)信號(hào)安撤權(quán)限人和確認(rèn)權(quán)限人，系統(tǒng)管理權(quán)限人有行系統(tǒng)設(shè)定操作，安撤權(quán)限人有權(quán)進(jìn)行防護(hù)信號(hào)安撤作業(yè)，確認(rèn)權(quán)限人有權(quán)對(duì)防護(hù)信號(hào)安撤狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)。

（5）使用信息管理。對(duì)防護(hù)信號(hào)使用信息數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行整理，隨時(shí)查詢防護(hù)信號(hào)安撤作業(yè)的時(shí)間、安撤人、確認(rèn)人、安設(shè)股道、安設(shè)數(shù)量，以及位置報(bào)警等歷史信息，便于事件分析。

2.4 應(yīng)用效果分析

移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)在唐山貨運(yùn)中心進(jìn)行了應(yīng)用，并取得良好效果，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)裝置的有效監(jiān)管，保障了移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)安全，減輕了職工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了作業(yè)效率[7]，具體如下。

（1）移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)安全得到進(jìn)一步保障。采用定位和電子圍欄技術(shù)，限定了移動(dòng)式防護(hù)的位置移動(dòng)范圍，超范圍時(shí)自動(dòng)報(bào)警，增強(qiáng)了移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)的日常安全管理，消除了移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)丟失、被盜的安全隱患。

（2）移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)安撤效率得到提高。應(yīng)用該系統(tǒng)，省去了安撤確認(rèn)人到現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)過(guò)程，通過(guò)上傳圖片即可確認(rèn)；采用指紋識(shí)別技術(shù)，省去了防護(hù)信號(hào)安撤、確認(rèn)人工登記的過(guò)程，由系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行記錄統(tǒng)計(jì)，工作效率明顯提高。

（3）移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)的管理途徑得到優(yōu)化。按要求每日對(duì)移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)進(jìn)行交接清點(diǎn)，由于防護(hù)信號(hào)實(shí)物分布不定，對(duì)實(shí)物進(jìn)行清點(diǎn)耗費(fèi)人力、時(shí)間，往往清點(diǎn)要求落實(shí)不到位。該系統(tǒng)采用定位技術(shù)，通過(guò)定位進(jìn)行交接清點(diǎn)既簡(jiǎn)便又能落實(shí)到位，減輕了職工勞動(dòng)強(qiáng)度，保證了移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)的日常安全。

（4）移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)安撤程序得到有效落實(shí)。由于該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便，程序自動(dòng)記錄，減少了人為因素，因而避免了簡(jiǎn)化程序、代登代簽等現(xiàn)象，消除了因程序落實(shí)不到位而產(chǎn)生的安全隱患。

3 結(jié)束語(yǔ)

移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，突破了移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)傳統(tǒng)使用管理模式，提供了對(duì)移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)的有效監(jiān)控管理手段，實(shí)現(xiàn)了安撤作業(yè)過(guò)程的自動(dòng)記錄、出現(xiàn)異常情況自動(dòng)報(bào)警及集中控制，減輕了職工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了職工落實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的自覺(jué)性，解決了由于管理手段滯后而帶來(lái)的作業(yè)及運(yùn)輸效率低的問(wèn)題，消除了使用管理中的漏洞，保證了移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)的使用安全，特別是滿足了作為鐵路防溜防撞專(zhuān)用器材的安全管理要求。移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的應(yīng)用得到了現(xiàn)場(chǎng)的高度認(rèn)可，具有廣闊推廣應(yīng)用前景。移動(dòng)式防護(hù)信號(hào)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)可引入到行車(chē)室，便于實(shí)時(shí)了解貨物線防護(hù)信號(hào)的安設(shè)情況，確保調(diào)車(chē)作業(yè)的安全[8]。