工务机械车运用安全信息化管理工作思路及探索

周 毅 上海铁路局工务处

1 工务机械车运用安全信息化管理需求

工务机械车运用安全是工务安全工作的"软肋"，近年来成为工务安全工作的关注点。上海铁路局在2010年曾连续发生了"1.11"南京东大机冒进挤岔、"3.18"京包线轨道平车脱线、"3.19"横福线大机火灾、"5.9"芜湖东轨道车冒进等4起C类以上行车事故。事故暴露出的问题有基础管理薄弱、长途运行管理不健全、作业标准不规范，也有技术业务不熟练、检查把关不到位…等等。痛定思痛，上海铁路局采取多种防控措施加强对工务机械车的运用安全管理，经过一个阶段的实践，工务机械车运用安全管理成效明显。在总结成功的同时，笔者发现各项工作的背后有一个共同的支点：信息化资源的应用。

(1)设备信息管理系统

主要通过大型机械、轨道车信息管理软件，掌握设备、检修与运用基本信息。

(2)调度集中信息管理

通过安全生产指挥中心，统一工务机械车运行与施工计划的管理、调度命令与运行揭示的管理，应急调度、抢险与指挥的管理。

(3)GYK运用信息管理

通过加强GYK运用管理，及时掌握工务机械车运行与违章违纪情况，初步实现趟车转储与当日运行数据分析。

(4)安全监督检查信息管理

建立自轮设备问题典库，通过安全监督检查信息管理系统，适时反馈现场安全不良信息，为纠正工务机械车工作偏差及掌握工务机械车安全质量效率情况提供了平台。

(5)司机培训信息管理

建立模块化培训教材、题库，借助网络、光盘、模拟教学设备以及跨专业集中教学（如参加机务新技术培训）等方式，组织司机业务技术培训，尤其针对行车知识以及运行交路行车设备与特点的教学，全面提高司机整体素质。

以上信息化管理的运用成效同时也印证了管理的核心要素就是信息的运用管理！由于工务机械车作业具有高流动、高分散的特点，借助现代信息化技术解决工务机械车运用安全管理显然具有突出的优势与效果，也逐步成为工务机械车运用安全管理的拓展方向。

2 工务机械车运用安全信息化管理思路

工务机械车运用安全管理，不外乎掌握车辆配置的技术要素；制订车辆运行、作业、修理制度，编制和执行车辆运行、作业、修理计划；合理安排教育培训计划，抓好运用、管理人员培养、考评；负责对所有设备质量、作业的运用状态控制与评定等。其中运用安全管理最为艰巨的任务是：设备质量、作业的动态控制与评定。

综合工务机械车运行与工作特点，与机车、车辆以及接触网作业车不同之处在于工作流动性大（其中跨局性集中修施工最为突出）；专业管理相对集中、简单（无法按机车、车辆的专业管理方式细分）。但作为上线列车之一，工务机械车的安全运用管理还需向机车车辆的管理理念靠齐，因而，借助于信息化管理手段，可有效解决管理效率，向信息化发展无疑是工务机械车发展的方向。

(1)扩展列车运行控制设备的功能

目前，轨道车、大型养路机械等自轮运转特种设备上均已安装了符合铁道部技术标准的运行控制设备（下简称"GYK"），能够实现防"两冒一超"。但GYK的设计模式从运用管理要求上还有许多尚待完善的地方，设备与运用亟需匹配或优化。其中将GYK在运行过程中产生的数据动态掌握与控制、GYK中的基础数据的设置与数据更新等逐步提升为运用安全管理工作的要点。

(2)作业安全信息化的拓展

工务施工普遍采取了夜间开综合天窗修的办法，各类大机、轨道车在封锁区间作业前一般采取联挂方式进入，在同一封锁区间，车辆除了有相对运行区域的控制，同一运行区域的车辆相互运行也需要进行控制。车辆防撞信息与控制是工务机械车作业安全的关注点。

除此之外，基于工务机械车基本设备故障报警与提示，电化区段下作业机构安全警示、轴温报警与指示等均可依托同一信息化平台建立。

以下笔者基于以上思路，对其中部分信息化工作的实践作进一步交流。

3 工务机械车运用安全信息化管理的实践

3.1 工务机械车运行数据无线报警、传输与分析的实践

3.1.1 工作目标

⑴实现GYK记录数据自动无线转储、分析及远程报警功能；

⑵实现数据版本申请、审核与自动上传接收功能。

3.1.2 解决方式

⑴采用了GPRS无线网络传输、计算机控制处理、GPS卫星定位等多种技术，研究设计适合工作需要的GPRS无线数据传输板。系统是由车载终端、数据中心和web客户端组成，实现工务机械车远程实时工作预警与管理功能。

⑵采用断点续传技术，在遇到网络连接不好的情况下，保证完成整个文件的传输。

3.1.3 技术方案

利用GYK上的数据通信总线，并利用公用移动通信网络，将远程的多个监控点设备连接起来，传输到数据中心上。

⑴系统结构图见图1。

图1 工务机械车运行数据无线报警、传输与分析系统结构图

⑵系统构成

系统由车载终端、数据中心和web客户端三个部分构成。

车载终端由无线数传板（含GPS、GPRS模块）、无线发射与接收终端等组成。

无线数传板：包含了GYK数据通信接口、GPS模块和GPRS模块。GYK数据通信接口负责提取GYK运行信息，GPS模块负责提供高精度时钟信息和辅助的位置定位和运行速度信息，GPRS模块负责与数据中心实现无线数据通信。数据中心以服务管理为主，通过GPRS无线网络与车载终端进行信息交互和存储，实现状态数据、报警数据、监控记录文件等功能；同时为web客户端提供显示查询下载服务。

web客户端使得系统无须安装特定软件就可以对通过IE浏览器访问数据库的内容，提供界面按某个条件查询。

3.1.4 技术支持

⑴无线数传板可以与GYK设备相匹配，实现设备一体化；

⑵采用网络隔离与数据交互技术，满足办公管理要求；

⑶依据现有管理规定，在数据申请、审核与开放共享上需作相应管理补充。如工务机械车跨局施工前需通过铁道部获取部令，同时应具备向相关路局获取GYK数据版本的申请权，依据相关规定，电务部门可借助无线发射平台发布其相关数据，实现在线数据更新。

3.2 工务机械车区间作业防撞的实践

⑴实现区间作业车辆掌握前后车辆间距离、速度与报警信息；

⑵实现工务机械车在区间作业、编组时相互碰撞的控制，防止车辆在区间作业时超出施工作业范围。

3.2.2 解决方式

利用GPS卫星定位获得地理位置，利用无线电台接收和发送GPS坐标等数据，从而计算出车辆之间的距离，经过特定的算法转换成限速控制曲线，超过限速后实施制动，从而使本车掌握前后车运行要素，达到相互防撞的功能。

3.2.3 技术方案

⑴系统构成：系统由车载终端、数据中心两个部分构成。

⑵车载终端：车载终端由防撞主机、防撞显示器、无线数传板（含GPS、GPRS模块）等组成，其中防撞主机和防撞显示器负责防撞功能的实现；无线数传板除了继续负责提取GYK运行信息、提供高精度时钟信息和辅助的位置定位和运行速度信息、与数据中心实现无线数据通信之外，还负责把防碰主机的运算结果发给GYK执行。

⑶防撞主机：从无线数传板获得的GPS定位数据、管压、速度等数据转发给防撞显示器，通过电台接收其它车辆的数据发送给防撞显示器，通过电台发送本机的数据广播给其它车辆，负责从防撞显示器收到的制动命令转发给无线数传板。

车辆在高速运行过程中，车体外气流冲击门页与车体之间的缝隙和两门页之间的缝隙，形成了一种含有多种频率成分的空气漩涡。门缝隙大小的变化及车辆运行速度的变化引起气流的强弱变化，并在车厢内形成不同频率的啸叫声。

⑷防撞显示器：计算各车辆之间的距离并转换成限速，显示操作界面，报警提醒。

⑸无线数传板：包含了GPS模块，负责同步脉冲给防撞主机。

3.2.4 技术支持

需要共享GYK的部分数据信息。

3.3 工务机械车实现无线视频监控的实践

3.3.1 工作目标

⑴实现施工现场远程监控与指挥，减少管理投入，提高管理效能，同时降低安全风险；

⑵为管理部门提供了一份真实、可靠的现场资料，利于现场问题或事故分析，进一步减少施工作业违章。

3.3.2 解决方式

采用3G无线网络传输、计算机控制处理、GPS卫星定位，多幅视频图像解压缩等多种技术。系统是由车载终端、监控中心和监控客户端组成，实现对工务机械车状态和作业远程实时监控，并接入各级生产指挥平台统一监管。

3.3.3 技术方案

⑴系统结构图见图2。

图2 工务机械车无线视频监控系统结构图

⑵系统构成：系统由车载终端、监控中心和监控客户端三个部分构成。

⑶系统功能：

具有8路视频输入，其中4路视频可进行压缩存储，以及远程监控；另外4路视频用于扩展司机的视野。

可与列车运行控制设备联机，获取如车号、车次、交路、工务机械车所在位置的公里标、行车速度、风压、灯型等运行数据信息，并在监视器中显示。该信息与4路视频同步进行录像，使所录视频画面与自轮运转特种设备运行状况结合，方便事后查阅。

车外摄像头可带有控制云台，可通过驾驶室控制器或者远程控制摄像头的拉伸，向上，向下，左右控制。

车内采用红外摄像头，并带有语音同步记录功能，可对现场的语音、以及司机的操作进行监视。

地面中心可通过3G无线网络，远程实时监控现场施工或运行画面。并可控制车载云台，调整摄像头的方位。将地面工作人员的视野拉到现场。

3.3.4 技术支持

⑴采用网络隔离与数据交互技术，满足办公管理要求；

⑵基于生产指挥管理系统的平台，建立相关运用管理制度；

⑶图像信息经过压缩，成为共享信息资源，可根据需要通过无线移动通讯接口把实时图像传到办公电脑、手机、PDA等外在终端。

3.4 线路非接触式综合检测的实践

3.4.1 工作目标

⑴实现工务机械车运行、作业、检测一体化功能；

⑵建立站段级轨道检测信息及评价系统；

⑶实现工务线路综合检查、检测目标。

3.4.2 解决方式

采用高速摄像和图像处理或激光摄像式非接触测量技术技术，通过采集、过滤、编解码、比对、处理方式，实现钢轨全断面轮廓、钢轨断面磨耗、表面擦伤和异常光带、轨道板表面裂纹、轨道扣件缺失、轨底坡、等效锥度等精确测量，并进行超限统计分析、数据库存储和报表打印等。

3.4.3 技术支持

在工务机械车正常运行条件下，加装车载非接触式综合检测系统的精确定位和里程同步功能；综合检测信息存储、分析、共享功能。

3.5 管理资源信息共享的实践

3.5.1 工作目标

⑴建立分级信息共享平台，实现管理资源的共享；

⑵建立分级更新体系，共同担当资源维护的责任；

⑶实现工务机械车全路运行信息无障碍。

3.5.2 解决方式

采用办公网络平台，建立部、局、段公共管理IP地址或专用链接，根据管理职责，分别提供相关管理信息：如部、局、段各级管理办法、制度及安全措施等；设备生产、管理、维护、工作标准等；各分管线路区段的线路示意图、运行交路代码、操作示意图等，各级建立责任维护更新制度。

3.5.3 技术支持

办公资源共享支持。

4 结束语

各项信息化工作的实践基本围绕两个方面，其一是围绕GYK入手，需考虑在不违反既有GYK的技术规范的前提下，在共同完善或共享资源的基础上进行开发；其二是围绕公共办公网络，应以工务综合信息管理平台为接口，做好相应分支体系的拓展。

总之，工务机械车的运用安全管理是具有特殊专业特点的边缘化运用安全工作，容易受到忽视，安全控制难度较大。运用信息化管理思路，补充、完善其运用安全薄弱之处，将为保障工务机械车运用安全发挥重要作用。