摘 要：近年來，高速鐵路在我國迅速發(fā)展，里程數(shù)穩(wěn)居世界第一。為了保障高鐵的正常運(yùn)行，各鐵路局下屬的工務(wù)部門必須每天對高鐵線路進(jìn)行檢查和維護(hù)，這是一項(xiàng)長期的、定期的并具有一定重復(fù)性的勞動(dòng)。伴隨著信息化、數(shù)字化的大潮，國內(nèi)外鐵路系統(tǒng)都加大了對鐵路管理信息化的投入，然而，當(dāng)前國內(nèi)的大部分信息化系統(tǒng)只能覆蓋到車間一級(jí)，下面工區(qū)的人員在實(shí)際上線作業(yè)過程中，還是依靠傳統(tǒng)的紙質(zhì)表格和攝像手電記錄數(shù)據(jù)和保障安全，不能納入到數(shù)字化鐵路的框架下。得益于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，本系統(tǒng)將移動(dòng)終端直接部署到高鐵工務(wù)上線作業(yè)的負(fù)責(zé)人和車輛上，提供了實(shí)時(shí)定位、通道門導(dǎo)航、作業(yè)管理、安全管理等實(shí)用功能，將工務(wù)作業(yè)的的最后一個(gè)也是最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)通過無線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來，為將來融合進(jìn)整個(gè)“數(shù)字鐵路”打下良好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞： 高鐵工務(wù)作業(yè)；信息化系統(tǒng)；數(shù)字鐵路

1 簡介

近年來，高速鐵路在我國迅速發(fā)展，里程數(shù)穩(wěn)居世界第一。為了保障高鐵的正常運(yùn)行，各鐵路局下屬的工務(wù)部門必須每天對高鐵線路進(jìn)行檢查和維護(hù)，這是一項(xiàng)長期的、定期的并具有一定重復(fù)性的勞動(dòng)。隨著信息化、數(shù)字化的大潮，國內(nèi)外鐵路部門都加大了對鐵路管理信息化的投入。然而，當(dāng)前國內(nèi)的大部分信息化系統(tǒng)只能覆蓋到車間一級(jí)，下面工區(qū)的人員在實(shí)際上線作業(yè)過程中，還是依靠傳統(tǒng)的紙質(zhì)表格和攝像手電記錄數(shù)據(jù)和保障安全，不能納入到數(shù)字化鐵路的整體中來。

“基于移動(dòng)終端的高速鐵路工務(wù)上線作業(yè)安全管理系統(tǒng)”是針對高鐵工務(wù)上線作業(yè)全過程而設(shè)計(jì)開發(fā)的一套安全管理系統(tǒng)。包括了實(shí)時(shí)位置管理、作業(yè)流程管理、遠(yuǎn)程門禁控制、通道門導(dǎo)航、信息反饋等五大主要功能。

實(shí)時(shí)位置管理可以有效地提高管理者對作業(yè)人員和車輛的掌控力——通過給作業(yè)人員和車輛配備裝載了GPS定位系統(tǒng)的移動(dòng)終端，管理者不僅能夠?qū)崟r(shí)的查看作業(yè)人員和車輛當(dāng)前的地理位置，還能獲取當(dāng)天的作業(yè)進(jìn)度信息。

本系統(tǒng)結(jié)合高鐵工務(wù)上線作業(yè)的流程，實(shí)現(xiàn)了全流程電子化、無紙化的作業(yè)流程管理，能夠通過系統(tǒng)下達(dá)和制定作業(yè)計(jì)劃，在作業(yè)過程中填寫作業(yè)信息并實(shí)時(shí)地上傳到服務(wù)器，以及隨時(shí)查看完成的作業(yè)計(jì)劃。其中，重點(diǎn)突出了對人員、工（機(jī)）具等可能存在安全風(fēng)險(xiǎn)的對象的監(jiān)管，將人員點(diǎn)名、工（機(jī)）具查漏功能融入了作業(yè)流程管理中。

針對進(jìn)出通道門這一高鐵上線作業(yè)的重要安全環(huán)節(jié)，本系統(tǒng)從硬件和軟件兩方面做出了改進(jìn)，代替了原來的鑰匙開門。硬件方面，將普通門鎖替換為電控鎖，并采用太陽能供電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了偏遠(yuǎn)地區(qū)門禁的自動(dòng)控制；另外，加裝的監(jiān)控?cái)z像頭提供了額外的安全保障。軟件方面，結(jié)合移動(dòng)終端的NFC掃描功能，實(shí)現(xiàn)了門禁狀態(tài)監(jiān)測、遠(yuǎn)程呼叫/開啟通道門、視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控和回放的功能。

針對高鐵通道門位置相對偏遠(yuǎn)、施工便道經(jīng)常變動(dòng)的實(shí)際情況，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一套專門的導(dǎo)航系統(tǒng)，在常規(guī)的路網(wǎng)導(dǎo)航功能之外，增加了司機(jī)自己采集的施工便道路徑，這樣就能夠靈活應(yīng)對施工便道經(jīng)常變動(dòng)的情況。

在高鐵上線作業(yè)過程中，如遇到需要記錄的問題，本系統(tǒng)提供了多種形式的反饋通道，作業(yè)人員可以通過文字、語音、音頻和視頻的形式將問題記錄并反饋到服務(wù)器中，以便管理者進(jìn)行查看。

得益于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，本系統(tǒng)將移動(dòng)終端直接部署到高鐵工務(wù)上線作業(yè)的負(fù)責(zé)人和車輛上，將工務(wù)作業(yè)的的最后一個(gè)也是最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)通過無線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來，為將來融合進(jìn)整個(gè)“數(shù)字鐵路”打下良好基礎(chǔ)。

2 作業(yè)人員和車輛的實(shí)時(shí)位置管理

本系統(tǒng)采用了鐵路專題電子地圖制作技術(shù)，為用戶提供包含鐵路設(shè)施信息的大比例尺電子地圖。作業(yè)人員的手持移動(dòng)終端和汽車上的車載移動(dòng)終端都裝有GPS定位模塊，能夠獲取人員和車輛的實(shí)時(shí)位置信息，然后系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡(luò)將該信息實(shí)時(shí)發(fā)送到服務(wù)器上，再通過地圖顯示技術(shù)，將人員、車輛的實(shí)時(shí)位置標(biāo)注在網(wǎng)頁端和管理者移動(dòng)端的地圖上，這樣管理人員就能隨時(shí)掌握人員和車輛的動(dòng)向以及當(dāng)前狀態(tài)，確保人員作業(yè)和行車安全，如圖1所示。

另外，系統(tǒng)會(huì)定時(shí)記錄人員和車輛的位置信息，這樣通過系統(tǒng)網(wǎng)頁端，管理人員還能查看特定人員和車輛的當(dāng)前軌跡和歷史軌跡，讓其對作業(yè)過程有一個(gè)更全面的了解，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患。如圖2所示，是通過網(wǎng)頁端查詢的作業(yè)車輛陜西省大荔縣行進(jìn)的歷史軌跡。

3 到達(dá)高鐵通道門的路徑導(dǎo)航

高速鐵路的應(yīng)急通道門大都處在較為偏遠(yuǎn)的地區(qū)，作業(yè)人員需要乘車前往。為了方便不熟悉道路的司機(jī)到達(dá)通道門，本系統(tǒng)移動(dòng)終端的應(yīng)用程序中加入了通道門導(dǎo)航功能。常見的導(dǎo)航設(shè)備或應(yīng)用（如導(dǎo)航儀、百度地圖等）更加偏重于城市地區(qū)，在城市中的導(dǎo)航精度高，但由于高鐵通道門地處偏遠(yuǎn)，普通導(dǎo)航地圖的分辨率不夠，則其能夠精確導(dǎo)航到的終點(diǎn)離目的地通道門還有很遠(yuǎn)的距離，不能滿足司機(jī)的需要。

本系統(tǒng)從兩方面解決導(dǎo)航精度不夠的問題。提供分辨率更高的導(dǎo)航地圖。本系統(tǒng)從1：2000、1：500的航拍圖中提取路網(wǎng)信息，并制作了鐵路的專題電子地圖。另外，距離高鐵通道門幾百米甚至超過一千米范圍內(nèi)的道路通常為鄉(xiāng)間土路和施工便道，這種道路不在路網(wǎng)中，卻經(jīng)常由于下雨或人為因素被堵住或改道，是出工時(shí)司機(jī)最頭疼的問題。因此，本系統(tǒng)研發(fā)了一套自主路徑采集系統(tǒng)，用來解決這一問題。

根據(jù)實(shí)際出工需求，本系統(tǒng)將導(dǎo)航目的地固定為各個(gè)通道門，最終顯示的導(dǎo)航路徑由兩部分構(gòu)成——路網(wǎng)路徑和采集路徑，如圖3所示：

其中，灰色線為路網(wǎng)路徑，通過Supermap提供的路徑規(guī)劃模塊，能夠算出從工區(qū)或其它地方到距離目的地通道門最近的路網(wǎng)上的點(diǎn)之間的路徑。而黑色的采集路徑是由系統(tǒng)的路徑采集功能生成的路徑。用戶使用時(shí)可以先根據(jù)語音提示到達(dá)離通道門最近的路網(wǎng)點(diǎn)，然后依據(jù)顯示的自采路徑到達(dá)通道門。

導(dǎo)航系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶當(dāng)前所處的位置，智能地顯示出路網(wǎng)路徑和采集路徑?；谝苿?dòng)終端的自主路徑采集功能是本項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)之一，它能夠靈活地適應(yīng)通道門附近小路經(jīng)常性的變動(dòng)，讓用戶可以自己添加和更新采集路徑。其流程分為兩步：第一步，用戶需要通過移動(dòng)終端采集路徑點(diǎn)。第二步，用戶需要根據(jù)采集到的路徑點(diǎn)，通過網(wǎng)頁端繪制出完整的路徑線。

4 高鐵工務(wù)上線作業(yè)流程管理

為了保障高鐵線路的正常穩(wěn)定運(yùn)行，高鐵工務(wù)段各工區(qū)需要每天對其管轄的區(qū)段進(jìn)行巡查維護(hù)。其中，要為每天的任務(wù)制定計(jì)劃，并嚴(yán)格按照計(jì)劃進(jìn)行作業(yè)，最終將作業(yè)結(jié)果填入日寫實(shí)表中提交存檔。為了實(shí)現(xiàn)該過程的系統(tǒng)化管理，管理系統(tǒng)應(yīng)該覆蓋從日計(jì)劃制定，到日寫實(shí)查看之間的全過程，不僅能夠控制工務(wù)上線作業(yè)按照流程分階段地進(jìn)行，還能夠保障作業(yè)安全。通過調(diào)研得知，可以將一天的作業(yè)分為以下五個(gè)階段：班前準(zhǔn)備階段、上道階段、作業(yè)階段、下道階段、作業(yè)完成階段。每天執(zhí)行作業(yè)任務(wù)前，作業(yè)人員可以通過系統(tǒng)PC終端創(chuàng)建當(dāng)天的日計(jì)劃表并輸入相關(guān)信息，如圖4所示，該日計(jì)劃會(huì)通過系統(tǒng)發(fā)送到作業(yè)人員的手持移動(dòng)終端上，并指導(dǎo)作業(yè)人員按照計(jì)劃分階段完成當(dāng)天的任務(wù)。

5 高鐵門禁的遠(yuǎn)程控制

高鐵門禁安全系統(tǒng)將普通的門禁設(shè)備與遠(yuǎn)程控制、地圖直觀顯示相結(jié)合，實(shí)時(shí)監(jiān)控高鐵安全通道的狀態(tài)、人員進(jìn)出情況，實(shí)現(xiàn)了高鐵安全通道的實(shí)時(shí)監(jiān)控、有效管理。本系統(tǒng)加強(qiáng)了對作業(yè)人員上線作業(yè)的監(jiān)控管理，防止出現(xiàn)違規(guī)上線施工的情況，同時(shí)避免因鑰匙丟失造成更大的安全隱患。

6 實(shí)時(shí)信息反饋系統(tǒng)

為了應(yīng)對作業(yè)過程中可能出現(xiàn)的緊急情況，本系統(tǒng)提供了靈活的信息反饋系統(tǒng)，如圖5所示。作業(yè)人員可以通過移動(dòng)終端實(shí)進(jìn)行拍照、攝像、錄音和輸入文字，并實(shí)時(shí)地將得到的圖片、視頻、語音和文字上傳到服務(wù)器中保存下來。管理者能夠通過網(wǎng)頁端查看保存的反饋信息，并且能在電子地圖上看到反饋發(fā)生的位置。

7 結(jié)束語

當(dāng)前高鐵工務(wù)上線作業(yè)的安全管理主要依靠工人的自覺性，不利于管理并且存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，著眼于此，開發(fā)出一套可靠的高效的管理系統(tǒng)很有必要。地理信息系統(tǒng)是能夠最直接地反映出對象信息的平臺(tái)。首先，得益于移動(dòng)設(shè)備和無線通信技術(shù)的高速發(fā)展，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了人員和車輛的實(shí)時(shí)定位以及信息的實(shí)時(shí)傳輸，能讓管理者隨時(shí)獲得人員和車輛的位置和工作狀態(tài)，有效加強(qiáng)了管理力度。其次，通過移動(dòng)終端和服務(wù)器的互聯(lián)，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全作業(yè)流程的安全管理系統(tǒng)化，使用移動(dòng)終端進(jìn)行點(diǎn)名、清點(diǎn)工機(jī)具、通道門導(dǎo)航、反饋信息和傳輸作業(yè)數(shù)據(jù)，并在發(fā)生疏漏時(shí)及時(shí)報(bào)警提示，能有效提高作業(yè)過程的可靠性和安全性。另外，針對高鐵通道門的安全管理，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了能夠遠(yuǎn)程自動(dòng)控制的門禁系統(tǒng)，代替原來的鑰匙開門，使高鐵門禁管理更加科學(xué)安全。

作者簡介：謝斯（1987-），男，湖北新洲人，碩士，助理工程師，研究方向：遙感測繪、計(jì)算機(jī)應(yīng)用。