地鐵車輛車頂作業(yè)指導及安全監(jiān)視系統(tǒng)的研究

祁勇　李賀　付杰

摘 要：地鐵車輛車頂檢修作業(yè)內容明確、作業(yè)空間獨立、作業(yè)的標準化易實現(xiàn)、作業(yè)人員固定，但作業(yè)勞動強度大、風險大、作業(yè)質量的影響較大。基于以上作業(yè)場景，本文提出并研究了一種可移動、可實時語音交互、可實時記錄數(shù)據、可進行網絡數(shù)據傳輸、可進行視頻監(jiān)視及預警的多功能智能化系統(tǒng)，該系統(tǒng)的使用可有效保障車輛車頂作業(yè)質量，提升作業(yè)人員工作效率，合理降低管理成本，具有較強的實用和推廣價值。

關鍵詞：地鐵車輛;車頂檢修;作業(yè)指導;安全監(jiān)視

1 車頂作業(yè)指導及安全監(jiān)視系統(tǒng)的研究需求及意義

地鐵車輛車頂作業(yè)，作業(yè)內容明確、作業(yè)空間獨立、作業(yè)的標準化易實現(xiàn)、作業(yè)人員固定，但作業(yè)勞動強度大、風險大、作業(yè)質量的影響較大?；谝陨献鳂I(yè)場景，研究了一套車頂作業(yè)智能作業(yè)指導及安全監(jiān)視系統(tǒng)，該系統(tǒng)一方面可以實現(xiàn)車頂不同檢修規(guī)程的標準化作業(yè)，及時指導和監(jiān)控員工的作業(yè)流程、作業(yè)內容，防止出現(xiàn)漏項、缺項，同時對所有的作業(yè)內容進行實時記錄，作業(yè)完成后可將作業(yè)報表實時上傳工作服務站，做到所有作業(yè)可以有據可查;另一方面可以實現(xiàn)車頂作業(yè)的安全繩吊掛、安全監(jiān)控、安全行為預警等，一旦作業(yè)人員發(fā)生不安全行為可以進行預警，一旦發(fā)生安全事故可以進行DCC聯(lián)動報警，第一時間進行應急處置[1]。該系統(tǒng)應用后，可以有效降低安全風險，提高作業(yè)質量，同時可以減少作業(yè)人數(shù)，減少安全管控人員，對于地鐵公司的車輛檢修管理和減員增效具有重要的實際意義。

2 車頂作業(yè)指導及安全監(jiān)視系統(tǒng)的研究

2.1 智能作業(yè)指導協(xié)同模塊

智能作業(yè)指導協(xié)同模塊主要包含遠程服務器、人機交互界面、人機語音交互系統(tǒng)等，該模塊可達到的目標是，設定車頂作業(yè)的全流程指導，包括作業(yè)前的任務接收、作業(yè)前提示、作業(yè)過程的標準化檢修、作業(yè)過程的全過程數(shù)據實時記錄。

作業(yè)前的任務接收，該功能可在任務下發(fā)后提前收到當日作業(yè)的具體檢修規(guī)程、作業(yè)人員信息、登頂作業(yè)前的斷送電情況等，為后續(xù)的作業(yè)進行預判斷和分析。作業(yè)提示，主要是對作業(yè)人員身份、作業(yè)內容、工器具及備品備件的確認和提示，作業(yè)人員確認無誤后，在人機交互界面上點擊確認按鍵，系統(tǒng)便可提示可以開始作業(yè)。作業(yè)標準化流程的指導，是指按照作業(yè)指導書的流程一一顯示作業(yè)內容，同時可以進行語音提示，作業(yè)人員每完成一項工作可在確認按鈕上進行完成確認，系統(tǒng)自動進入下一步作業(yè)指導。作業(yè)全過程的數(shù)據記錄，是指在作業(yè)過程中需要對數(shù)據進行實時記錄的，作業(yè)人員可以通過語音交互將數(shù)據實時報送給系統(tǒng)進行記錄，系統(tǒng)還可以將全過程的所有作業(yè)內容、時間、用時等進行實時記錄，便于臺賬管理及檢修制度的優(yōu)化。

2.2 安全防護及監(jiān)視模塊

安全防護及檢視模塊主要包含視頻攝像頭、視頻分析系統(tǒng)、安全帶懸掛及檢測裝置等，主要實現(xiàn)功能包括作業(yè)安全提示、作業(yè)過程的全視頻監(jiān)控、安全風險預警、安全事故聯(lián)動、安全帶懸掛及拉力檢測等。該模塊可達到的目標是，在作業(yè)前對安全要素進行確認和提示，在作業(yè)過程中通過機器視覺技術對安全行為進行監(jiān)視和提示，在作業(yè)后對安全要素進行確認和提示，可保障安全帶的安全懸掛，同時實時對拉力進行檢測和預警。

作業(yè)安全提示，比如勞保用品是否正確佩戴，動火作業(yè)是否已準備了消防器材等。作業(yè)過程的全視頻監(jiān)控，是指對作業(yè)全過程進行錄像并記錄。安全風險預警，可提前設定車頂作業(yè)的不安全行為，比如空調蓋板未正確打開、受電弓升弓后下部站人、安全帶拉力超過設定值等，系統(tǒng)進行自動預警提示，若一定時期內未恢復，則系統(tǒng)聯(lián)動至DCC進行報警。安全事故聯(lián)動，若視頻監(jiān)控到人員跌落、設備砸傷人員、火災等情況，系統(tǒng)第一時間聯(lián)動至DCC進行事故報警，需DCC人員第一時間趕往現(xiàn)場進行應急處置。安全帶懸掛，可保證2人同時進行安全帶懸掛作業(yè)，同時對拉力進行實時監(jiān)測，若拉力超限會進行預警或報警，以保證作業(yè)人員的安全。

安全防護及檢視模塊，復合車頂關鍵部件檢測技術[2]，可以對作業(yè)人員的全過程進行監(jiān)控，及時對安全風險進行提示和監(jiān)視，保障作業(yè)人員的安全，進一步提高作業(yè)質量，降低管理成本。

2.3 系統(tǒng)架構及研究

2.3.1 系統(tǒng)架構

系統(tǒng)主要布置在車輛檢修平臺的三層平臺上，由走行部和智能作業(yè)指導協(xié)同模塊、安全防護及檢視模塊等組成[3]。系統(tǒng)可根據預設的模式對所有檢修規(guī)程或者臨時作業(yè)進行全程的過程作業(yè)指導和檢測，同時可根據人員的作業(yè)軌跡進行移動。系統(tǒng)強度除滿足設備的安裝要求外還需滿足至少3個成年人進行懸掛的拉力強度。

2.3.2 三月檢車頂作業(yè)場景設定

選定三月檢作為一個場景，在此展示一下該系統(tǒng)的功能。

具體流程包括以下4個步驟：

（1）作業(yè)任務的實時下發(fā)及接收：DCC下發(fā)作業(yè)任務，班組確定車頂作業(yè)人員，服務器將該信息發(fā)送至車頂該系統(tǒng)，系統(tǒng)判斷為三月檢任務，自動調取三月檢作業(yè)指導流程，同時系統(tǒng)判斷該列位斷送電、五防鎖情況，若各項條件滿足，開啟作業(yè)準備。

（2）作業(yè)提示：作業(yè)人員登頂后，系統(tǒng)開啟作業(yè)提示，比如對人員身份、作業(yè)內容、工器具和備品備件準備等進行確認，確認無誤后系統(tǒng)提示作業(yè)人員可懸掛安全帶開展登頂作業(yè)，若信息不符，則作業(yè)無法繼續(xù)進行。

（3）作業(yè)標準化流程的指導：系統(tǒng)按照三月檢作業(yè)指導書的流程對作業(yè)人員進行依次播報和指導，比如空調作業(yè)機組安裝狀態(tài)檢查、接地線檢查、更換混合風過濾網、清潔新風濾網、檢查并清潔蒸發(fā)器冷凝器等等16個步驟，受電弓作業(yè)外觀檢查、碳滑板檢查、受電弓弓頭轉動及位置傳感器檢查、靜態(tài)接觸壓力測量等等11個步驟。系統(tǒng)除了記錄作業(yè)過程中的測量數(shù)據、故障數(shù)據外，可以對作業(yè)人員、作業(yè)步驟、作業(yè)時長及視頻信息等進行全過程的數(shù)據記錄。

（4）作業(yè)完成：作業(yè)完成后，系統(tǒng)自動對作業(yè)人員進行作業(yè)內容提示，確認所有設備狀態(tài)正確，作業(yè)工器具已經撤清，作業(yè)人員安全帶撤離后，系統(tǒng)提示作業(yè)人員已完成工作，可以撤出作業(yè)區(qū)域。系統(tǒng)自動將今日的作業(yè)數(shù)據全部發(fā)送給服務器供管理人員使用。

2.3.3 人員跌落場景設定

具體流程包括以下3個步驟：

（1）系統(tǒng)檢測：系統(tǒng)檢測到安全帶拉力大于設定值，視頻監(jiān)視系統(tǒng)若發(fā)現(xiàn)人員在車頂作業(yè)，則報警3秒鐘，若拉力恢復，則系統(tǒng)恢復正常，若拉力未恢復或視頻監(jiān)視系統(tǒng)直接判定人員未在車頂畫面中，則系統(tǒng)直接報警至DCC，且報警器持續(xù)鳴響。

（2）DCC聯(lián)動：DCC工作人員收到報警信號好，第一時間趕往現(xiàn)場進行突發(fā)事件處理，預防高空作業(yè)人員跌落傷亡事件發(fā)生。

（3）系統(tǒng)恢復：工作人員處理完成突發(fā)事件后，復位系統(tǒng)報警模式，系統(tǒng)恢復正常，可繼續(xù)工作。

3 結論

綜上所述，研發(fā)車頂作業(yè)智能化作業(yè)指導及安全監(jiān)視系統(tǒng)，確保地鐵車輛車頂作業(yè)的標準化，確保車頂作業(yè)人員的安全行為，勢必會保障車輛車頂作業(yè)質量，同時降低管理成本，減員增效，對于地鐵行業(yè)來說，將具有重要的使用價值。

參考文獻：

[1]魏存祥，萬斌.城市軌道交通在線式車頂平臺安全管控系統(tǒng)[J].公路，2017（7）：345-348.

[2]李建龍，王亞柯.受電弓狀態(tài)及車頂異常動態(tài)監(jiān)視和預警系統(tǒng)研究與應用[J].機電信息，2020（14）：47-48.

[3]葉鵬君.地鐵車輛段檢修作業(yè)智能管控系統(tǒng)的研究與應用[J].電工技術，2019（18）：139-141.