無線導(dǎo)引車機聯(lián)控智能交互系統(tǒng)應(yīng)用研究

摘 要：鐵路車站是城市交通的重要節(jié)點，其運輸效率對城市交通運輸具有較大的影響。車機聯(lián)控是鐵路車站指揮列車運行的一項重要作業(yè)，具體方式是車站作業(yè)人員通過手持無線終端進行點對點聯(lián)絡(luò)。這種聯(lián)絡(luò)方式效率低下，且存在較大的安全隱患。鑒于此，以廣州市內(nèi)某火車站為例，介紹一種基于無線技術(shù)的車站自動導(dǎo)引車機聯(lián)控系統(tǒng)，利用計算機技術(shù)和無線通信技術(shù)，提前采集車次信息和進路信息，并通過數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)進行合法性驗證，核對通過后，由車站值班員操作服務(wù)器終端發(fā)送給列車司機，導(dǎo)引列車前進。系統(tǒng)能夠嚴格按照鐵路行業(yè)作業(yè)規(guī)則，實現(xiàn)車機聯(lián)控功能，大大降低了工作人員的工作強度，提高了運輸效率，保證了作業(yè)安全。

關(guān)鍵詞：車機聯(lián)控；無線導(dǎo)引；智能交互；運輸效率；作業(yè)安全

中圖分類號：TP29" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2025）04-0026-05

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2025.04.007

0" " 引言

車機聯(lián)控作業(yè)是鐵路列車接發(fā)車作業(yè)中，為保障列車運行安全，工作人員進行的車與地之間、司機與車站值班員之間的信息交互作業(yè)[1]。傳統(tǒng)的車機聯(lián)控方式是工作人員之間嚴格按照相關(guān)規(guī)定作業(yè)，以手指口呼的方式進行信息傳輸?！惰F路車機聯(lián)控作業(yè)》詳細規(guī)定了鐵路車站作業(yè)的19個場景下行車相關(guān)作業(yè)人員的聯(lián)絡(luò)用語。隨著車次的增多，“呼叫人”與“被呼叫人”間呼叫次數(shù)也在增加，作業(yè)人員之間的溝通變得愈加復(fù)雜，這將大大增加作業(yè)人員的工作強度，出現(xiàn)失誤的概率也將大大增加[2]。由此可見，這種通過人工進行聯(lián)絡(luò)確認的方式給行車安全帶來了極大的隱患。

1" " 車機聯(lián)控研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

車機聯(lián)控是在鐵路行車作業(yè)中，車務(wù)、機務(wù)等行車有關(guān)人員使用列車無線調(diào)度通信設(shè)備，按照規(guī)章制度聯(lián)絡(luò)，提示行車安全信息、確認行車要求的互控方式[1]。文獻[2]介紹了TB/T 30003—2020《鐵路車機聯(lián)控作業(yè)》的制定背景和制定原則，通過新舊標準的比較，深入解析了主要技術(shù)內(nèi)容，為相關(guān)從業(yè)人員的標準化作業(yè)提供了參考；同時指出了在車機聯(lián)控作業(yè)過程中，作業(yè)人員占據(jù)主導(dǎo)地位，列車安全運行，很大程度上依賴于作業(yè)人員的業(yè)務(wù)水平。文獻[3]以車站車機聯(lián)控為研究背景，根據(jù)以往車機聯(lián)控經(jīng)驗，對車機聯(lián)控作業(yè)存在的問題進行了深入剖析，并針對廣深線提出了強化車機聯(lián)控的具體措施，為車機聯(lián)控作業(yè)改進提供了依據(jù)。文獻[4]介紹了京哈線秦沈段9個區(qū)段實施調(diào)度集中后，恢復(fù)執(zhí)行車機聯(lián)控制度，著眼于車機聯(lián)控作業(yè)中列車運行安全，對聯(lián)控地點、聯(lián)控內(nèi)容、聯(lián)控方式、聯(lián)控時機等方面存在的一些問題提出了相應(yīng)的改進意見或整改措施。文獻[5]以南昆鐵路百色高速場為例，對既有南昆線上行的普速客車與百色高速場之間車機聯(lián)控存在的問題，提出共享區(qū)間無線列調(diào)中繼器的技術(shù)方案，對方案進行調(diào)整優(yōu)化并檢測現(xiàn)場使用情況，驗證了方案可行性。文獻[6]針對車機聯(lián)控中聯(lián)控不及時、用語不標準、勞動強度大、容易導(dǎo)致疲勞等安全問題，提出了對標專業(yè)規(guī)章制度對既有車機聯(lián)控設(shè)備進行改造，采用人工智能模塊進行基礎(chǔ)軟件開發(fā)，并與無線對講語音截取技術(shù)相融合的解決措施。以上文獻通過技術(shù)手段對現(xiàn)有車機聯(lián)控作業(yè)進行優(yōu)化或改進，經(jīng)實踐驗證，取得了不錯的效果。

現(xiàn)有技術(shù)僅從簡單替代人工作業(yè)方面進行了改進，一定程度上減輕了作業(yè)人員的工作強度，但并沒有從根本上解決聯(lián)控作業(yè)質(zhì)量不高，容易出現(xiàn)失誤的問題。因此，設(shè)計一款能夠提高車機聯(lián)控質(zhì)量，進一步減輕作業(yè)人員工作強度的系統(tǒng)尤為必要。無線自動導(dǎo)引車機聯(lián)控系統(tǒng)利用傳感器技術(shù)、無線通信技術(shù)、計算機技術(shù)、自動導(dǎo)引技術(shù)等，按照鐵路相關(guān)作業(yè)標準，自動采集數(shù)據(jù)分析后形成作業(yè)任務(wù)的自動導(dǎo)引，并生成聯(lián)控信息進行顯示，經(jīng)人工審核確認后發(fā)送至行車現(xiàn)場，完成車站值班員與列車司機的車機聯(lián)控作業(yè)，利用自動導(dǎo)引技術(shù)指揮列車前進，提高了作業(yè)效率，保證了列車運行安全。

2" " 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)設(shè)備主要分為室內(nèi)設(shè)備和室外設(shè)備兩部分，其中室內(nèi)設(shè)備分布于行車室、信號機械室，室外設(shè)備設(shè)置在車站出入口等位置。室內(nèi)設(shè)備包括服務(wù)器、車機聯(lián)控單元和監(jiān)聽單元三個部分，主要部件按1+1或N+1熱備冗余配置；室外設(shè)有車次信息采集機和車機聯(lián)控中繼等。具體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.1" " 服務(wù)器

服務(wù)器是車機聯(lián)控系統(tǒng)的核心設(shè)備，設(shè)置于信號機械室，為確保系統(tǒng)工作穩(wěn)定性，采用雙機熱備模式。服務(wù)器由標準聯(lián)控數(shù)據(jù)庫、調(diào)度命令數(shù)據(jù)庫、車次號數(shù)據(jù)庫支撐運行。其中，標準聯(lián)控數(shù)據(jù)庫負責(zé)車機聯(lián)控作業(yè)執(zhí)行與監(jiān)督，根據(jù)調(diào)度命令，通過獲取列車相關(guān)進路條件，自動生成聯(lián)控內(nèi)容，并在服務(wù)器終端顯示；同時還可實現(xiàn)標準聯(lián)絡(luò)用語校核、聯(lián)控作業(yè)違規(guī)預(yù)警、工作人員標準化作業(yè)檢查等功能。調(diào)度命令數(shù)據(jù)庫負責(zé)調(diào)度指揮中心發(fā)布的調(diào)度命令執(zhí)行，可以完成對調(diào)度指揮命令的接收、核對及存儲等工作。車次號數(shù)據(jù)庫負責(zé)接收列車時刻表中的車次信息，并對接收到的車次號信息進行核對，確保列車識別正確。服務(wù)器具體可完成以下功能：

1）通過數(shù)據(jù)接收模塊，完成車次和進路信息接收，并對進路進行識別計算；

2）通過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊將聯(lián)控信息轉(zhuǎn)換成語音并發(fā)送；

3）通過審核操作處理模塊可實現(xiàn)人工干預(yù)呼叫功能；

4）通過語音識別及存儲模塊完成數(shù)據(jù)備份和監(jiān)聽回放功能。

服務(wù)器終端位于行車室，是服務(wù)器工作過程和工作結(jié)果的顯示裝置，車站值班員可通過服務(wù)器終端將獲取到的進路信息發(fā)送給列車司機，實現(xiàn)列車運行導(dǎo)引功能。同時，車站值班員可手動編輯臨時調(diào)度指揮命令。

以廣州江村車站為例，車機聯(lián)控智能交互顯示界面分別對京廣三線、廣珠上行線、京廣上行線、上到場和直通場等相應(yīng)的調(diào)度命令進行編輯，并生成文字指令，為車站值班員提供參考，通過“發(fā)送”按鈕將上述文字信息以語音的形式發(fā)送給司機或外勤人員。如圖2所示，針對京廣上行線X104次列車，根據(jù)調(diào)度命令內(nèi)容，生成“江村上到場機外停車”的文字提示，車站值班員點擊“發(fā)送”按鈕，完成指令傳送。

2.2" " 車機聯(lián)控單元

車機聯(lián)控單元位于信號機械室，由車機聯(lián)控主機、無線信息傳輸模塊和進路信息采集模塊組成，主要功能是完成車次號信息和進路信息的采集，車站值班員可以通過服務(wù)器終端將以上信息轉(zhuǎn)發(fā)給列車司機，導(dǎo)引列車按照排列好的進路行進。

2.2.1" " 車機聯(lián)控主機

聯(lián)控主機是車機聯(lián)控系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，設(shè)置于信號機械室，同樣采用的是雙機熱備模式，可通過轉(zhuǎn)換開關(guān)進行主備切換。其主要功能是通過無線信息傳輸模塊接收來自站場的車次信息，通過進路信息采集模塊，采集排列進路相關(guān)繼電器接點狀態(tài)，進而判斷進路生成情況，并將以上采集到的信息傳輸至系統(tǒng)服務(wù)器。

2.2.2" " 無線信息傳輸模塊與室外車次信息采集天線

無線傳輸模塊是無線采集和發(fā)送信息的重要設(shè)備。當(dāng)鄰站有列車向本站發(fā)出時，位于鄰站室外的無線車次信息采集機與列車建立通信，獲取列車車次信息[3]，并將該信息轉(zhuǎn)發(fā)至本站無線傳輸模塊。根據(jù)兩站之間具體情況，若兩站之間距離較大，可再適當(dāng)設(shè)置車機聯(lián)控中繼[4]，擴大無線車次信息采集機的信息轉(zhuǎn)發(fā)范圍。

為確保車機聯(lián)控智能交互系統(tǒng)天線對車次信息采集的準確性，天線應(yīng)盡量避免安裝在大型金屬結(jié)構(gòu)上。一般安裝位置選擇在車站信號樓屋頂，其防雷標準按以下所述實施：

1）車機聯(lián)控智能交互系統(tǒng)天饋線安裝應(yīng)遠離信號機房屋頂正上方。天線支架和天線桿之間必須進行絕緣處理。樓頂天線支架應(yīng)與樓頂避雷帶至少有兩處焊接點。

2）天饋線屏蔽層在天線和支架連接處，通過地線卡子就近連接樓頂避雷帶，須確保接地卡子與天饋線屏蔽層連接處防水、防滲漏，防雷元件必須接地。

室外車次信息采集機和車機聯(lián)控中繼設(shè)置情況如圖3所示。

2.2.3" " 進路信息采集與列車導(dǎo)引模塊

進路信息采集與列車導(dǎo)引模塊通過采集進路相關(guān)繼電器接點狀態(tài)，明確進站列車即將行走線路，在進路建立后第一時間獲取進路建立信息，并將該信息傳遞給車機聯(lián)控主機，通過無線信息傳輸模塊為列車司機提供進路信息，導(dǎo)引列車行進。例如，當(dāng)成功排出Ⅰ股道接車進路時，與該進路相關(guān)的LXJ、ZXJ、DJ等繼電器吸起，前接點閉合，黃燈點亮[5]，確定排列的是正線接車進路。模塊采集上述繼電器狀態(tài)，并傳送至聯(lián)控主機，為列車運行提供依據(jù)。

2.3" " 監(jiān)聽單元

監(jiān)聽單元的核心設(shè)備是監(jiān)聽主機，設(shè)有數(shù)據(jù)備份存儲器和監(jiān)聽回放存儲器，對整個車機聯(lián)控過程的作業(yè)行為進行記錄，監(jiān)督作業(yè)人員工作。在行車室設(shè)有監(jiān)聽音箱、人工呼叫器和急停按鈕[6]等。行車值班員可通過監(jiān)聽音箱和人工呼叫器直接與列車司機實時對話。在突發(fā)緊急情況時，可觸發(fā)急停按鈕，第一時間關(guān)閉列車導(dǎo)引功能，向列車司機傳遞緊急停車信息。

3" " 工作過程

車機聯(lián)控系統(tǒng)工作過程也是為列車安全運行提供指揮的車、地信息交互過程。采集模塊將車次信息和進路信息傳輸至車機聯(lián)控主機，車機聯(lián)控主機將該信息發(fā)送至數(shù)據(jù)庫進行核對，比對結(jié)果通過服務(wù)器終端顯示，以便車站值班員進行車機聯(lián)絡(luò)操作。為確保作業(yè)安全，整個聯(lián)絡(luò)過程語音數(shù)據(jù)通過監(jiān)聽主機記錄存儲。

以某車站列車接車進站作業(yè)場景為例，車站值班員、列車司機利用車機聯(lián)控系統(tǒng)進行標準化行車指揮作業(yè)，完成接車作業(yè)任務(wù)，具體信息交互流程如圖4所示。

1）系統(tǒng)初始化，為車機聯(lián)控作業(yè)做好準備，主要包括：設(shè)備上電、各部分建立通信連接、加載配置參數(shù)等。

2）當(dāng)鄰站發(fā)出列車經(jīng)過車次信息采集機時，通過無線通信采集到列車車次信息，將車次信息通過車機聯(lián)控中繼發(fā)送至車機聯(lián)控主機；當(dāng)本站為該列車進站排列接車進路時，通過進路信息采集模塊采集到相關(guān)繼電器狀態(tài)變化，由此確定即將行走路徑，并將進路生成信息發(fā)送至車機聯(lián)控主機。

3）車機聯(lián)控主機將車次信息和進路信息轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器，服務(wù)器主機通過標準聯(lián)控數(shù)據(jù)庫、調(diào)度命令數(shù)據(jù)庫和車次號數(shù)據(jù)庫對獲得信息進行校核。若校核失敗，則將失敗信息反饋至聯(lián)控主機，等待重新獲取數(shù)據(jù)。

4）當(dāng)數(shù)據(jù)信息核對成功時，車次及進路信息將在服務(wù)器終端車機聯(lián)控系統(tǒng)界面顯示。

5）車站值班員將服務(wù)器終端車機聯(lián)控系統(tǒng)顯示車次及進路信息發(fā)送給列車司機，列車司機根據(jù)接收到的進路信息對列車運行路徑進行監(jiān)督，實現(xiàn)列車導(dǎo)引功能。

6）列車司機按照車機聯(lián)控作業(yè)標準進行復(fù)述，復(fù)述語音信息最終發(fā)送至監(jiān)聽主機，進行存儲備份；與此同時，通過監(jiān)聽音箱反饋給車站值班員進行核對，車站值班員將根據(jù)監(jiān)聽音箱傳回信息，決定是否再次通過服務(wù)器終端與列車司機取得聯(lián)系。

7）車機聯(lián)控作業(yè)結(jié)束。

4" " 應(yīng)用效果

無線自動導(dǎo)引車機聯(lián)控系統(tǒng)在車站安裝試用的結(jié)果表明：相比于人工溝通聯(lián)絡(luò)通過手持終端進行呼叫、應(yīng)答的方式，車站值班員通過該車機聯(lián)控系統(tǒng)進行聯(lián)控作業(yè)，只需要對服務(wù)器終端聯(lián)控系統(tǒng)生成信息進行確認、發(fā)送，完成一次溝通聯(lián)絡(luò)，與此同時，將采集到的進路信息發(fā)送給列車司機，輔助司機進行列車行進引導(dǎo)。該系統(tǒng)使工作人員的勞動強度大大降低，在提高作業(yè)效率的同時，最大限度地避免了作業(yè)人員失誤導(dǎo)致的安全隱患，進而保障了列車運行安全。

在取得了良好應(yīng)用效果的同時，系統(tǒng)使用過程中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，具體如下：

1）未能完全實現(xiàn)自動化，在車機聯(lián)控過程中，仍然需要作業(yè)人員參與，作業(yè)效率仍有較大提升空間；

2）智能化程度不夠，列車導(dǎo)引是基于現(xiàn)有進路排列成功的前提實現(xiàn)的，系統(tǒng)在一些特殊情況下，不能完成列車導(dǎo)引工作；

3）語音識別能力需進一步提升，以適應(yīng)列車高噪聲的復(fù)雜運行環(huán)境，確保信息傳輸?shù)臏蚀_性。

5" " 結(jié)束語

無線自動導(dǎo)引車機聯(lián)控系統(tǒng)能顯著降低車站人員的工作強度，提高車站人員與司機的聯(lián)控質(zhì)量。目前，該系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于部分城市鐵路車站，從實際運用情況來看，該系統(tǒng)能規(guī)范工作人員作業(yè)行為，減少車站人員和司機的聯(lián)控呼叫用時，為列車運行提供導(dǎo)引，讓司機有更多的時間暸望線路狀況，核對列車行進線路，有效保障了車站接發(fā)車作業(yè)的列車運行安全。

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收稿日期：2024-10-16

作者簡介：佟景泉（1984—），男，黑龍江賓縣人，碩士，講師，研究方向：軌道交通設(shè)備維護與管理。