劉朝暉，趙 陽

(1.中國鐵路北京局集團(tuán)有限公司運(yùn)輸部，北京100860；2.中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司通信信號研究所，北京100081)

1 鐵路車站調(diào)車作業(yè)安全現(xiàn)狀分析

1.1 安全風(fēng)險(xiǎn)

車站調(diào)車作業(yè)是鐵路運(yùn)輸基本生產(chǎn)環(huán)節(jié),是運(yùn)輸組織工作中的重要組成部分,具有多工種聯(lián)勞協(xié)作、點(diǎn)多面廣、隨機(jī)性強(qiáng)等特點(diǎn)。由于受到調(diào)車作業(yè)地點(diǎn)多變、工作對象不固定、人員技能水平差別較大、天氣環(huán)境等多方面因素的影響,調(diào)車作業(yè)安全管理難度較大。車站調(diào)車作業(yè)安全防護(hù)主要依靠無線平面調(diào)車燈顯設(shè)備,由于無線調(diào)車燈顯設(shè)備的操作和使用效果很大程度取決于調(diào)車組和調(diào)車司機(jī)的人員技能和操作經(jīng)驗(yàn),受人的因素影響較大,同時(shí)機(jī)控器和調(diào)車電臺間通信還受無線場強(qiáng)和干擾的影響,容易出現(xiàn)性能不穩(wěn)定的情況,從而影響調(diào)車作業(yè)安全。

車站調(diào)車作業(yè)中需防護(hù)的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)包括：①調(diào)車慣性事故。在調(diào)車安全事故中,“調(diào)車脫軌、調(diào)車擠岔、調(diào)車沖突”是安全風(fēng)險(xiǎn)最高和最易發(fā)生的調(diào)車安全慣性事故。通過事故分析發(fā)現(xiàn),人為原因造成的事故比例遠(yuǎn)大于技術(shù)缺陷所占的比例。②調(diào)車作業(yè)與列車接發(fā)車作業(yè)間的沖突。隨著列車運(yùn)行速度的提高,車次密度的加大,出現(xiàn)調(diào)車作業(yè)等待接發(fā)車作業(yè)的時(shí)間增長,導(dǎo)致調(diào)車作業(yè)過程頻繁中斷的情況,尤其對于部分中間站具有股道較少、未設(shè)置專用調(diào)車牽出線等局限,造成到發(fā)線和咽喉區(qū)資源較緊張,調(diào)車作業(yè)需要頻繁穿越正線,導(dǎo)致車站值班員、調(diào)車組為了加快完成作業(yè)任務(wù),簡化標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程,發(fā)生“搶鉤”“搶點(diǎn)”等違規(guī)作業(yè)現(xiàn)象,存在影響列車進(jìn)路,造成機(jī)外停車或無法正點(diǎn)發(fā)車的安全隱患。③未按《車站行車工作細(xì)則》作業(yè)的安全隱患?！盾囌拘熊嚬ぷ骷?xì)則》對調(diào)車作業(yè)方法、作業(yè)區(qū)域、作業(yè)速度、特殊停車點(diǎn)進(jìn)行了規(guī)定,但由于調(diào)車人員業(yè)務(wù)水平參差不齊,執(zhí)行規(guī)定有緊有松,管理上存在疏漏,特別是部分調(diào)車作業(yè)量較少的車站,調(diào)車員配備數(shù)量較少,助理值班員等崗位人員需同時(shí)兼任調(diào)車員崗位,對崗位熟練程度不足。部分車站未配備專用調(diào)車機(jī)車,調(diào)車作業(yè)由本務(wù)機(jī)車臨時(shí)擔(dān)當(dāng),乘務(wù)員對車站設(shè)備情況和《車站行車工作細(xì)則》要求熟悉程度不足,容易產(chǎn)生作業(yè)安全隱患。

1.2 安全防護(hù)手段

針對調(diào)車作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn),近年來車站調(diào)車作業(yè)安全技防手段不斷豐富,為既有人防、物防手段提供了很好的補(bǔ)充,其中較有代表性的技防手段包括：①平面調(diào)車燈顯設(shè)備與LKJ機(jī)車監(jiān)控裝置間的“兩器連接”,實(shí)現(xiàn)了“人員—機(jī)車互控”,以及依據(jù)平調(diào)指令控車,防止了部分因人員操作不當(dāng)而造成的安全風(fēng)險(xiǎn)；②無線調(diào)車機(jī)車信號和監(jiān)控(STP)系統(tǒng)的推廣應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了“信號—機(jī)車聯(lián)控”,STP系統(tǒng)由地面控制設(shè)備和車載控制設(shè)備2部分組成,車載和地面間通過專用無線通信設(shè)備實(shí)現(xiàn)信息的安全傳輸[1]。地面控制設(shè)備與計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)通信獲取集中聯(lián)鎖車站的信號、道岔、軌道電路區(qū)段信息,車載控制設(shè)備與LKJ機(jī)車監(jiān)控裝置系統(tǒng)通信獲取機(jī)車工況、司機(jī)操作等信息,通過STP地面控制系統(tǒng)融合站場信號設(shè)備狀態(tài)、機(jī)車運(yùn)行工況、司機(jī)操作信息、站場靜態(tài)數(shù)據(jù)信息等,通過邏輯運(yùn)算形成控制命令,由STP車載控制設(shè)備通過LKJ監(jiān)控裝置實(shí)現(xiàn)控車。2種技防手段在設(shè)備上相互獨(dú)立,在功能上相互補(bǔ)充,有效提升了調(diào)車安全領(lǐng)域“人防、物防、技防”三位一體安全防護(hù)體系的整體水平[2]。

自技防設(shè)備推廣應(yīng)用以來,“兩器連接”和“STP系統(tǒng)”安裝范圍已覆蓋中國鐵路北京局集團(tuán)有限公司各干線鐵路主要車站和各大樞紐地區(qū),已安裝設(shè)備的調(diào)車機(jī)車達(dá)200余臺,在調(diào)車作業(yè)安全防護(hù)方面發(fā)揮了顯著作用,表現(xiàn)出以下優(yōu)點(diǎn)：①STP系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)調(diào)車作業(yè)視頻、音頻監(jiān)控設(shè)備“只監(jiān)不控”的功能進(jìn)行了升級,可自動實(shí)現(xiàn)對藍(lán)燈、道岔、土擋、站界及《車站行車工作細(xì)則》中所要求的限速道岔、限速區(qū)段、一度停車點(diǎn)等場景下的安全防護(hù),設(shè)備在使用過程中無需過多的人員操作,防護(hù)效果明顯,同時(shí)也避免了人員誤操作和頻繁報(bào)警導(dǎo)致人員警惕性下降等問題的出現(xiàn)[3]；②STP系統(tǒng)的信息來源于計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備,控車方式依托于LKJ設(shè)備,由于聯(lián)鎖設(shè)備和LKJ設(shè)備的安全級別較高,因而STP設(shè)備在控制的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、安全性等方面均較為突出[4]。

1.3 存在問題

（1）缺乏調(diào)車車列推進(jìn)入網(wǎng)作業(yè)的安全防護(hù)。非集中區(qū)進(jìn)入集中區(qū)推進(jìn)作業(yè)示意圖如圖1所示。調(diào)車車列在非集中區(qū)貨場或?qū)Ｓ镁€作業(yè)完成后,調(diào)車機(jī)車推進(jìn)車列進(jìn)入車站集中區(qū)時(shí),STP系統(tǒng)接收到安裝在集中區(qū)和非集中區(qū)間的應(yīng)答器T1信息后才能入網(wǎng)起控。但當(dāng)推進(jìn)的車列長度L2大于應(yīng)答器T1距信號機(jī)D1間距離L1時(shí),如果信號機(jī)D1為藍(lán)燈時(shí),調(diào)車機(jī)車入網(wǎng)后車列前端已越過D1信號機(jī),STP系統(tǒng)無法啟動報(bào)警及安全防護(hù)功能。對于該問題現(xiàn)主要的技術(shù)措施是增加應(yīng)答器的安裝距離L1,由于非集中區(qū)手扳道岔狀態(tài)無法獲得,調(diào)車推進(jìn)進(jìn)路無法確定,應(yīng)答器最大安裝距離為手扳道岔岔前,在許多站場條件下無法滿足L1 ＞ L2的要求。

圖1 非集中區(qū)進(jìn)入集中區(qū)推進(jìn)作業(yè)示意圖Fig.1 Pushing operation from non-centralized area to centralized area

（2）缺乏在非集中區(qū)作業(yè)的安全防護(hù)功能。由于STP站場設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)來源的限制,使設(shè)備只能在集中控制區(qū)發(fā)揮作用。但是,在實(shí)際車站調(diào)車工作中,非集中區(qū)的調(diào)車作業(yè)占比很大。安全風(fēng)險(xiǎn)源主要包括：①扳道人員執(zhí)行計(jì)劃不認(rèn)真,扳動道岔位置不正確,錯(cuò)誤排列調(diào)車進(jìn)路的安全風(fēng)險(xiǎn)；②調(diào)車人員和司機(jī)間溝通不暢盲目推進(jìn),造成機(jī)車車列擠撞脫的安全風(fēng)險(xiǎn)；③手扳道岔未設(shè)內(nèi)外鎖閉裝置或密貼檢查裝置,造成當(dāng)尖軌和基本軌間加異物形成“假密貼”和車列走行振動引起的道岔“回彈”等安全風(fēng)險(xiǎn)。由于安全風(fēng)險(xiǎn)較為隱蔽,只依靠“人防”不能做到萬無一失,應(yīng)借助“技防”進(jìn)行補(bǔ)充。

（3）缺乏對區(qū)段分路不良情況的應(yīng)對措施。STP系統(tǒng)對車列的跟蹤主要依據(jù)走行進(jìn)路軌道電路的占用、出清變化,輔以調(diào)車機(jī)車速度和相對位移。當(dāng)有連續(xù)分路不良情況下將嚴(yán)重影響設(shè)備防護(hù)功能的實(shí)現(xiàn),具體表現(xiàn)為跟蹤誤差加大、頻繁報(bào)警、跟蹤丟失后退網(wǎng)、調(diào)車機(jī)車放風(fēng)制動等現(xiàn)象,由于車站線路分路不良情況動態(tài)變化,具有不確定性,在應(yīng)對和管理中難度較大。分路不良進(jìn)路作業(yè)示意圖如圖2所示。調(diào)車車列依次通過D1G、D3G、D5G將軌道電路占紅,STP接收到前方信號為D5信號機(jī),此時(shí)D3G因分路不良,軌道電路失去占用表示,STP系統(tǒng)會判定為進(jìn)行防溜作業(yè),判別車列依然在D1G,并將STP接收前方信號變?yōu)镈1信號機(jī),此時(shí)STP失去了對前方D5信號機(jī)藍(lán)燈的安全防護(hù)。當(dāng)車列繼續(xù)前進(jìn)從D1G出清后,D1信號燈變?yōu)樗{(lán)燈后,系統(tǒng)易引發(fā)緊急制動,這對調(diào)車列上的調(diào)車人員會造成較大的人身安全風(fēng)險(xiǎn)。分路不良對于STP系統(tǒng)正常防護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)影響很大,甚至喪失功能,在現(xiàn)場運(yùn)用中應(yīng)引起重視。

（4）缺乏對調(diào)車作業(yè)信息的有效利用。STP系統(tǒng)可實(shí)時(shí)跟蹤調(diào)車機(jī)車位置,調(diào)車區(qū)長可掌握調(diào)車機(jī)車工況和作業(yè)進(jìn)度,及時(shí)編制調(diào)車作業(yè)計(jì)劃并無線傳輸至調(diào)車機(jī)車,打通了“區(qū)長—調(diào)車組—司機(jī)”間的信息傳輸通道,可有效壓縮非生產(chǎn)時(shí)間,減少調(diào)車人員穿越線路的次數(shù)?，F(xiàn)階段STP系統(tǒng)在車站中主要應(yīng)用的功能為作業(yè)單遠(yuǎn)程打印,功能較為單一,調(diào)車的位置信息和作業(yè)信息的使用還很局限,應(yīng)打破信息孤島問題,更好地為運(yùn)輸生產(chǎn)自動化服務(wù)[5]。

圖2 分路不良進(jìn)路作業(yè)示意圖Fig.2 Shunting operation at poor shunting area

2 鐵路車站調(diào)車作業(yè)安全防護(hù)系統(tǒng)研究

2.1 安全防護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

面對車站在調(diào)車安全管理中待補(bǔ)強(qiáng)的問題,基于調(diào)車安全“物防”設(shè)備的現(xiàn)狀,立足利用成熟技術(shù)和既有裝備,將既有在用的無線調(diào)車燈顯設(shè)備、STP設(shè)備、股道表示器設(shè)備進(jìn)行功能上的結(jié)合,提出了調(diào)車作業(yè)安全防護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),在進(jìn)行少量投資和改造的前提下,對各調(diào)車防護(hù)設(shè)備的功能進(jìn)行了有效整合,綜合解決單一設(shè)備的功能局限和結(jié)合部問題,拓展STP系統(tǒng)調(diào)車作業(yè)信息使用的渠道和場景,為運(yùn)輸指揮和安全管理的信息化服務(wù)[6]。車站調(diào)車作業(yè)安全防護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

（1）設(shè)置與股道表示器的信息接口。建立股道表示器控制柜與STP控制主機(jī)間的信息通道,股道表示器將采集到的非集中區(qū)道岔位置信息發(fā)送至STP控制主機(jī),信息傳輸使用安全通信協(xié)議,保證信息完整性。

（2）設(shè)置與TDCS/CTC調(diào)度中心的信息接口。在鐵路局集團(tuán)公司TDCS/CTC調(diào)度中心設(shè)置信息接口服務(wù)器,并建立接口服務(wù)器與STP控制主機(jī)間的信息通道,TDCS系統(tǒng)將車站的列車出發(fā)和到達(dá)信息發(fā)送至各車站的STP控制主機(jī)。STP控制主機(jī)將列車作業(yè)信息和調(diào)車作業(yè)信息進(jìn)行融合。

（3）設(shè)置站段調(diào)度中心監(jiān)控終端。在站段調(diào)車指揮中心設(shè)置信息接口服務(wù)器,各STP控制主機(jī)將車站調(diào)車作業(yè)信息送至站段監(jiān)控中心,形成調(diào)車作業(yè)監(jiān)控網(wǎng)。在調(diào)度指揮中心設(shè)置調(diào)車作業(yè)監(jiān)控終端,用于監(jiān)控人員查閱管內(nèi)各車站的調(diào)車計(jì)劃、進(jìn)路排列、調(diào)車機(jī)位置、作業(yè)工況等信息。

（4）設(shè)置車站能力查定統(tǒng)計(jì)終端。在車站統(tǒng)計(jì)室設(shè)置數(shù)據(jù)服務(wù)器,并建立與STP控制主機(jī)間的信息通道,數(shù)據(jù)服務(wù)器對STP主機(jī)發(fā)送的車站調(diào)車作業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲,在統(tǒng)計(jì)員崗位增設(shè)車站能力查定終端,用于車站運(yùn)輸能力指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)分析。

圖3 車站調(diào)車作業(yè)安全防護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 System structure of shunting operation protection system

2.2 安全防護(hù)系統(tǒng)功能需求分析

（1）通過信息融合實(shí)現(xiàn)非集中區(qū)及結(jié)合部安全防護(hù)。車站在非集中區(qū)陸續(xù)安裝了股道表示器設(shè)備,通過增加手扳道岔定反位狀態(tài)采集的位置傳感器,當(dāng)調(diào)車機(jī)車進(jìn)入某股道道岔進(jìn)路位置均排通到位時(shí),安裝在非集中區(qū)咽喉部位表示器燈光點(diǎn)亮,數(shù)碼屏顯示開通的股道號,乘務(wù)員和調(diào)車組通過人工確認(rèn)顯示后行車。但是,由于未形成“計(jì)劃—設(shè)備—人—機(jī)”間的聯(lián)控,仍無法避免進(jìn)路錯(cuò)排和盲目作業(yè)的情況。

通過建立STP系統(tǒng)與股道表示器間的通信通道,將股道表示器設(shè)備得到的非集中區(qū)股道表示信息送至STP地面控制主機(jī),STP系統(tǒng)結(jié)合股道表示信息、作業(yè)計(jì)劃、機(jī)車方向等條件進(jìn)行邏輯判斷,當(dāng)滿足條件時(shí)將“允許信號”送至STP車載控制設(shè)備,調(diào)車機(jī)車限速抬起至允許速度,當(dāng)條件不滿足時(shí)向調(diào)車機(jī)車發(fā)送停車指令。

STP系統(tǒng)通過獲取股道表示器系統(tǒng)發(fā)送的非集中區(qū)道岔開通狀態(tài)信息,可增加應(yīng)答器安裝的距離,使STP系統(tǒng)在進(jìn)入集中區(qū)前更早地切換至入網(wǎng)狀態(tài),當(dāng)車列由非集中區(qū)進(jìn)入集中區(qū)作業(yè)前方信號為阻擋信號時(shí)能提前啟動報(bào)警及安全防護(hù)。

（2）增加區(qū)段狀態(tài)標(biāo)記提升對分路不良應(yīng)對能力。在車站終端設(shè)備中增加分路不良區(qū)段的標(biāo)記功能,車站對站內(nèi)穩(wěn)定的分路不良定期進(jìn)行標(biāo)記更新。當(dāng)調(diào)車作業(yè)車列前方進(jìn)路有連續(xù)一個(gè)區(qū)段為分路不良時(shí),車列途徑該區(qū)段時(shí),系統(tǒng)通過機(jī)車運(yùn)行的速度和相對位移值繼續(xù)進(jìn)行跟蹤。當(dāng)有連續(xù)2個(gè)及以上分路不良時(shí),系統(tǒng)僅采用速度積分方式進(jìn)行跟蹤時(shí),會出現(xiàn)累計(jì)誤差不斷增大進(jìn)而導(dǎo)致防護(hù)距離不準(zhǔn)的情況,系統(tǒng)應(yīng)在車列運(yùn)行至分路不良區(qū)段前的一個(gè)區(qū)段時(shí)觸發(fā)報(bào)警后退網(wǎng),并通過平面調(diào)車燈顯設(shè)備通知調(diào)車組人員,使調(diào)車人員提前預(yù)知并增強(qiáng)警惕,加強(qiáng)與司機(jī)間聯(lián)控進(jìn)行安全卡控。

（3）拓展調(diào)車作業(yè)信息應(yīng)用增強(qiáng)管理信息化水平。①在車站層面,在車站外勤室安裝終端,方便外勤值班員確認(rèn)站內(nèi)到發(fā)線占用情況及具體位置,及時(shí)準(zhǔn)確出場接車。②在運(yùn)輸站段層面,將STP調(diào)車作業(yè)信息引入安全生產(chǎn)調(diào)度指揮中心,方便實(shí)時(shí)掌握調(diào)車動態(tài),結(jié)合平面調(diào)車監(jiān)聽設(shè)備可全面監(jiān)控現(xiàn)場作業(yè),為簡化和優(yōu)化干部現(xiàn)場盯控作業(yè)提供手段。在非繁忙支線為站段調(diào)車作業(yè)的集中管理、區(qū)長等崗位人員合署辦公提供手段,實(shí)現(xiàn)作業(yè)進(jìn)度的遠(yuǎn)程監(jiān)控和作業(yè)計(jì)劃的遠(yuǎn)程編制傳輸。③在鐵路局集團(tuán)公司層面,通過獲取TDCS信息并與車站調(diào)車作業(yè)信息融合,使調(diào)車領(lǐng)導(dǎo)人能夠?qū)崟r(shí)掌握列車運(yùn)行情況及到發(fā)線使用情況,更有效地推算調(diào)車作業(yè)進(jìn)度[7]。

（4）利用調(diào)車大數(shù)據(jù)分析為運(yùn)輸管理精細(xì)化服務(wù)。優(yōu)化運(yùn)輸生產(chǎn)力布局、合理運(yùn)用站場基礎(chǔ)設(shè)備是提質(zhì)增效的有效手段,運(yùn)用STP系統(tǒng)存儲的調(diào)車作業(yè)數(shù)據(jù),一是可以統(tǒng)計(jì)出車站周期內(nèi)到、解、編、發(fā)的列車數(shù)或車輛數(shù),參考車站的能力查定指標(biāo),判斷車站調(diào)車作業(yè)的繁忙程度,在站段內(nèi)合理調(diào)節(jié)生產(chǎn)資源。二是通過對周期內(nèi)車站咽喉、到發(fā)線、牽出線、編尾、駝峰等關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)備占用時(shí)間的統(tǒng)計(jì),可以找出車站基礎(chǔ)設(shè)備對作業(yè)效率提升造成影響的瓶頸問題,為科學(xué)編制運(yùn)輸組織方案,減少設(shè)備條件限制提供參考,同時(shí)為車站改擴(kuò)建方案提供科學(xué)依據(jù)[8]。

3 結(jié)束語

隨著全路“人防、物防、技防”三位一體調(diào)車安全防護(hù)體系的建設(shè)和完善,車站在調(diào)車作業(yè)安全管理方面取得了積極進(jìn)展,但也需充分認(rèn)識到安全管理工作的長期性和持續(xù)性,應(yīng)堅(jiān)持依靠設(shè)備保安全的理念,不斷優(yōu)化技防設(shè)備功能?；谝延姓{(diào)車安全技防設(shè)備應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,積極推動平面調(diào)車燈顯設(shè)備、STP系統(tǒng)、股道表示器、智能鐵鞋、防溜設(shè)備等在內(nèi)的各類車站安全防護(hù)設(shè)備間的信息融合及互補(bǔ),充分發(fā)揮平面燈顯設(shè)備“人—車”間信息通道和STP系統(tǒng)“車—地”間信息通道的潛在價(jià)值,全面提升調(diào)車安全管理水平。