摘" 要：該文聚焦于編組站綜合自動化系統(tǒng)（簡稱SAM系統(tǒng)）信號員人工排列進路的作業(yè)過程，為有效減少信號員的違章次數(shù)，根據(jù)信號員的工作職責(zé)和作業(yè)流程，提取信號員作業(yè)過程的安全關(guān)鍵風(fēng)險點，分析目前SAM系統(tǒng)已經(jīng)采取的安全卡控措施在安全標識顯示、安全卡控范圍、安全防護范圍方面存在的不足之處?；诩扔械腟AM系統(tǒng)架構(gòu)，設(shè)計信號員作業(yè)過程的安全卡控技術(shù)方案，可減少信號員作業(yè)違章次數(shù)，有利于保障車站作業(yè)安全。

關(guān)鍵詞：編組站綜合自動化系統(tǒng)；信號員；安全卡控；作業(yè)流程；方案設(shè)計

中圖分類號：U292.16" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2024）33-0191-06

Abstract： This paper focuses on the signalman position of Synthetic Automation of Marshalling Yard system（SAM system）. To effectively reduce the number of violations by signalmen， this paper extracts the key safety risk points in the signalman's operation process according to the signalman's job responsibilities and operation procedures. It analyzes the deficiencies of the existing safety control measures of the SAM system in terms of safety sign display， safety control range， and safety protection range. Based on the existing SAM system architecture， a safety control technical scheme for the signalman's operation process is designed to reduce the number of signalman's operation violations， which is conducive to ensuring station operation safety.

Keywords： Synthetic Automation of Marshalling Yard; signalman; safety - critical control; workflow; conceptual design

編組站綜合自動化系統(tǒng)（Synthetic Automation of Marshalling Yard，簡稱SAM系統(tǒng)）是近年來鐵路編組站建設(shè)中的核心技術(shù)之一，其通過集成管理和控制功能，實現(xiàn)了編組站作業(yè)的自動化和信息化[1]。SAM系統(tǒng)開通分為2步，前期先開通SAM人工模式，人工模式運行穩(wěn)定后再開通自動模式。目前SAM系統(tǒng)自動執(zhí)行過程的安全卡控已經(jīng)較為完善，SAM系統(tǒng)自動模式下可將作業(yè)計劃直接轉(zhuǎn)為辦理進路的指令，在滿足行車約束條件后自動下發(fā)到聯(lián)鎖設(shè)備，信號員無須人工辦理進路；但人工模式下信號員需要受車站值班員的領(lǐng)導(dǎo)，在操作控制終端上排列進路，此外，編組站到發(fā)線運用緊張，列車和調(diào)車交替作業(yè)，必然打亂車站原有的股道運用計劃和接發(fā)列車作業(yè)安排，導(dǎo)致自動模式下調(diào)車作業(yè)自動化率相對較低，時常需要信號員人工排路。

此外，隨著大型編組站信息化建設(shè)的逐漸完善，為了擴大SAM系統(tǒng)的應(yīng)用市場，SAM系統(tǒng)需要逐步考慮其他應(yīng)用場景，目前正在向地方鐵路推廣，比如港口鐵路、鋼鐵廠和化工廠等，這些地方鐵路主要以調(diào)車作業(yè)為主，調(diào)車作業(yè)的方式與國鐵差別很大，不同的車站作業(yè)規(guī)則不一樣，很難實現(xiàn)調(diào)車作業(yè)自動化的通用性，這些地方信號員人工排列進路仍占據(jù)重要地位。通過對車務(wù)一般交通事故進行分析發(fā)現(xiàn)，由信號員的責(zé)任導(dǎo)致的事故發(fā)生率可以達到30%左右[2]，所以，信號員仍屬于人工干預(yù)作業(yè)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵崗位，其安全性和效率成為影響系統(tǒng)整體性能的關(guān)鍵因素。因此，研究信號員人工排列進路的安全卡控技術(shù)具有重要意義。

1" 信號員人工排路的作業(yè)現(xiàn)狀

1.1" 進路排列的數(shù)據(jù)流程

SAM系統(tǒng)的信息子系統(tǒng)與控制子系統(tǒng)相對獨立，采用集中和分布相結(jié)合的方式部署信息處理和作業(yè)控制設(shè)備，信息子系統(tǒng)把計劃和命令下達到控制子系統(tǒng)，控制子系統(tǒng)按計劃執(zhí)行并將結(jié)果實時返回管理子系統(tǒng)，實現(xiàn)管控有機結(jié)合[3]。SAM控制子系統(tǒng)的崗位包括值班員、助理值班員和信號員等，控制子系統(tǒng)排列進路的數(shù)據(jù)流程如圖1所示，SAM系統(tǒng)的作業(yè)監(jiān)控終端接收行調(diào)和站調(diào)下發(fā)的列車和調(diào)車階段計劃，車站值班員或助理值班員使用作業(yè)監(jiān)控終端組織車站列車作業(yè)和調(diào)車作業(yè)；集中操作終端實時顯示站場圖界面，在值班員的領(lǐng)導(dǎo)下，信號員使用集中操作終端排列進路。SAM系統(tǒng)進路排列的作業(yè)流程分為自動模式和人工模式2種。

在自動模式下，作業(yè)監(jiān)控終端將作業(yè)安排以指令的形式發(fā)送到集中控制服務(wù)器，集中控制服務(wù)器進行自律運算后將進路指令發(fā)送到聯(lián)鎖接口機，聯(lián)鎖接口機進行轉(zhuǎn)譯后把指令發(fā)送到聯(lián)鎖系統(tǒng)，自動開放進路，此模式下信號員只需要監(jiān)視集中操作終端，無須人工辦理進路。

在人工模式下，值班員使用作業(yè)監(jiān)控終端辦理閉塞手續(xù)，信號員根據(jù)值班員人工下發(fā)的指示在集中操作終端排列進路，集中操作終端將進路指令發(fā)送到聯(lián)鎖接口機，聯(lián)鎖接口機進行轉(zhuǎn)譯后把指令發(fā)送到聯(lián)鎖系統(tǒng)。

1.2" 人工排列進路的安全卡控現(xiàn)狀分析

信號員違章原因包括作業(yè)情況、管理制度、培訓(xùn)力度、系統(tǒng)安全卡控等方面，其中作業(yè)情況、管理制度、培訓(xùn)力度3個方面可通過提高培訓(xùn)力度、完善管理制度、引入先進的管理辦法來避免信號員出現(xiàn)違章問題[4]，系統(tǒng)安全卡控方面可通過完善SAM系統(tǒng)安全卡控邏輯來避免信號員出現(xiàn)違章問題，本文重點研究此方面。信號員人工排列進路時分為進路辦理前、進路辦理時、進路辦理完3個階段，任何一階段的安全提示或安全防護不足都可能會造成進路錯誤辦理，導(dǎo)致信號員違章作業(yè)。

1.2.1" 進路辦理前的安全風(fēng)險分析

信號員人工辦理進路前，需要及時準確掌握站內(nèi)的分路不良、施工區(qū)域、停電區(qū)域、無網(wǎng)區(qū)域、股道技術(shù)作業(yè)進度、列車位置和調(diào)機位置等信息，這些信息屬于信號員辦理進路前的重要依據(jù)，分析詳見表1。

1.2.2" 進路辦理時的安全風(fēng)險分析

信號員人工辦理進路時，安全風(fēng)險主要有接發(fā)車方向錯誤、電力機車進入停電區(qū)域、違反《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》第301條（以下簡稱《技規(guī)》301）、機車錯掛車輛提示功能、股道上有未完成的技術(shù)作業(yè)時開放發(fā)車進路等，分析詳見表2。

1.2.3" 進路辦理完的安全風(fēng)險分析

信號員人工辦理的進路執(zhí)行完成后，安全風(fēng)險主要為在作業(yè)完成后未將特定設(shè)備恢復(fù)到常規(guī)狀態(tài)，比如信號員在作業(yè)完成后未將特定信號機加封或道岔加鎖，分析詳見表3。

2" 信號員人工排路的安全卡控技術(shù)研究

2.1" 總體框架

在信號員作業(yè)過程中，進路辦理前、進路辦理時以及進路辦理完這3個階段均存在一定風(fēng)險。當(dāng)前集中操作終端在安全標識顯示范圍、安全卡控范圍、安全防護范圍方面存在諸多不足之處，鑒于此，本文著重對信號員作業(yè)過程安全卡控技術(shù)展開研究，該技術(shù)基于既有的 SAM 控制子系統(tǒng)實現(xiàn)，在SAM控制子系統(tǒng)中，各個終端與后臺服務(wù)器通過環(huán)形網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)交互，本文所設(shè)計的信號員作業(yè)安全卡控方案也將以相同方式搭載到控制子系統(tǒng)的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)之上，包含顯示處理模塊、安全卡控模塊以及安全防護模塊。其中，顯示處理模塊主要面向信號員進路辦理前的階段，其功能在于為集中操作終端實時提供技術(shù)作業(yè)進度信息；安全卡控模塊重點針對信號員辦理進路時的階段，對信號員所下發(fā)的操作指令予以安全卡控；安全防護模塊主要針對信號員進路辦理完成后的階段，對已開放的進路開展實時監(jiān)測，以實現(xiàn)信號故障關(guān)閉預(yù)警，以及針對進路執(zhí)行完畢后特定設(shè)備未能恢復(fù)至規(guī)定狀態(tài)進行報警，總體框架如圖2所示。

2.2" 顯示處理模塊方案設(shè)計

針對目前信號員人工辦理進路前存在的作業(yè)風(fēng)險，從擴大安全標識顯示范圍方面保障信號員作業(yè)安全，在集中操作終端增加技術(shù)作業(yè)進度顯示的功能，減少信號員通過與外勤聯(lián)控來獲取技術(shù)作業(yè)進度的環(huán)節(jié)，避免信號員因作業(yè)強度高和交叉作業(yè)等外部因素影響而忘記聯(lián)控。SAM信息側(cè)的車站交互系統(tǒng)可對室外技術(shù)作業(yè)進行管理，可向SAM控制子系統(tǒng)提供技術(shù)作業(yè)進度數(shù)據(jù)源。為實現(xiàn)技術(shù)作業(yè)進度在集中操作終端上顯示的功能，本模塊設(shè)計列檢、列尾、貨檢和防溜等技術(shù)作業(yè)數(shù)據(jù)信息傳輸機制，通過控制側(cè)的計劃信息接口軟件定時讀取信息側(cè)由車站交互系統(tǒng)生成的技術(shù)作業(yè)狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將讀取的數(shù)據(jù)寫入控制側(cè)的數(shù)據(jù)庫；同時通過技術(shù)作業(yè)后臺處理模塊，將交互系統(tǒng)技術(shù)作業(yè)進度信息實時顯示在集中操作終端上。此設(shè)計框架如圖3所示。

集中操作終端界面上，在有技術(shù)作業(yè)的股道上顯示漢字“貨、列、號”等標記表示技術(shù)作業(yè)，顯示在車次窗右側(cè)，漢字底色應(yīng)參考車站交互系統(tǒng)作業(yè)的開始、進行、結(jié)束的狀態(tài)底色。以股道上的某項技術(shù)作業(yè)為例，當(dāng)某項技術(shù)作業(yè)已下達通知，但未開始作業(yè)，技術(shù)作業(yè)以灰底表示；當(dāng)交互系統(tǒng)上有技術(shù)作業(yè)正在執(zhí)行時，技術(shù)作業(yè)以粉底表示，需按分鐘進行計時提示，計時的時間由顯示處理模塊提供；當(dāng)交互系統(tǒng)上股道上的某個技術(shù)作業(yè)結(jié)束時，股道上這個技術(shù)作業(yè)漢字的底色變?yōu)榫G色，并顯示作業(yè)完成時間；當(dāng)交互系統(tǒng)上顯示該股道上有防溜裝置時，股道上顯示底色為紅色的“防溜”字樣，無防溜裝置時，無此標志，如圖4所示。

2.3" 安全卡控模塊方案設(shè)計

安全卡控模塊主要依據(jù)進路數(shù)據(jù)、作業(yè)計劃信息、機車信息、站場基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、無網(wǎng)區(qū)數(shù)據(jù)、停電區(qū)域、施工區(qū)域和技術(shù)作業(yè)進度等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，當(dāng)信號員在集中操作終端下發(fā)進路操作指令時，此模塊會檢查進路指令，如排列的進路滿足檢查條件，則將進路指令下發(fā)到聯(lián)鎖系統(tǒng)；如果存在違反約束條件、車站細節(jié)（簡稱站細）條件或者存在與計劃不符的隱患，可將安全卡控信息傳送到集中操作終端，集中操作終端以聲光、文字報警2種方式進行提示。此模塊的設(shè)計框架如圖5所示，具備無效進路卡控功能、接發(fā)車方向卡控功能、區(qū)域卡控功能、《技規(guī)》301卡控功能、本務(wù)機作業(yè)卡控功能、調(diào)機作業(yè)卡控功能和技術(shù)作業(yè)卡控功能。

2.3.1 無效進路卡控功能

無效進路卡控功能可防止信號員排列的進路不在聯(lián)鎖表范圍內(nèi)。實現(xiàn)方法：SAM系統(tǒng)預(yù)先將車站作業(yè)需要的所有進路編制成進路集，進路集包括進路的始端信號機、變通按鈕、進路類型和進路方向等標志，進路集卡控了信號員排列進路的范圍，信號員下達到聯(lián)鎖的進路指令都需要與進路集進行匹配，當(dāng)匹配成功，將指令下發(fā)給聯(lián)鎖，當(dāng)進路集中無此條進路，則集中操作終端上應(yīng)提示“xx進路辦理無效”。

2.3.2 接發(fā)車方向卡控功能

接發(fā)車方向卡控功能可防止信號員人工排列進路導(dǎo)致接發(fā)車方向錯誤。接車方向卡控實現(xiàn)方法：首先，通過辦理進路的指令匹配進路集來確定進路的接車方向和接車場；其次，再根據(jù)接車方向和接車場匹配這個方向的第一個接車計劃；最后通過接車計劃與接車方向和股道進行匹配，如果接車方向或股道不匹配，則集中操作終端上應(yīng)提示“xx計劃接車方向或股道不匹配”。

發(fā)車方向卡控實現(xiàn)方法：在集中操作終端人工辦理發(fā)車進路時，發(fā)車股道需要有車次。首先，通過辦理進路的指令匹配進路指令集來確定進路的發(fā)車方向和發(fā)車場；其次，根據(jù)股道上的車次查找發(fā)車計劃；最后，根據(jù)發(fā)車作業(yè)計劃與發(fā)車方向和股道上的車次進行對比，如果不一致，則集中操作終端上應(yīng)提示“xx股道與xx計劃發(fā)車股道或方向不匹配”。

2.3.3 區(qū)域卡控功能

區(qū)域卡控功能可防止信號員人工排列的進路導(dǎo)致電力機車進入停電區(qū)域和無網(wǎng)區(qū)域或者電力機車和內(nèi)燃機車進入施工區(qū)域。實現(xiàn)方法：首先，通過下達的進路指令在進路集中獲取當(dāng)前進路的區(qū)段集合；其次，根據(jù)出發(fā)股道上獲取機車的牽引狀態(tài)；最后，根據(jù)進路上區(qū)段標識狀態(tài)判斷進路是否經(jīng)過卡控區(qū)域。例如，當(dāng)電力機車經(jīng)過停電、施工和無網(wǎng)區(qū)域，此時需要提示“xx電力機車不能進入停電/施工/無網(wǎng)區(qū)域?。?！”；當(dāng)內(nèi)燃機車經(jīng)過施工區(qū)域，此時需要提示“xx內(nèi)燃機車不能進入施工區(qū)域！??！”。

2.3.4 《技規(guī)》301卡控功能

《技規(guī)》301卡控功能可防止信號員人工排列的進路違反《技規(guī)》301，如圖6所示，違反《技規(guī)》301的情形分為以下4種情況。

情況1：調(diào)車進路的延伸線與旅客列車進路正面對沖（調(diào)車進路1的情形）。

情況2：調(diào)車進路的延伸線與旅客列車進路正面?zhèn)葲_（調(diào)車進路2 的情形）。

情況3：調(diào)車進路的延伸線與旅客列車進路背面?zhèn)葲_（調(diào)車進路3的情形）。

情況4：調(diào)車進路的延伸線與旅客列車進路背面對沖（調(diào)車進路4的情形）。

實現(xiàn)方法：《技規(guī)》301卡控模塊的工作流程大致可分為5個步驟。第一步，獲取同意預(yù)告的旅客列車進路的進路設(shè)備序列，包括始端列車按鈕、變更按鈕、終端列車按鈕、始端列車信號機、終端列車信號機、途經(jīng)的道岔、途經(jīng)的無岔區(qū)段、接近區(qū)段和終端區(qū)段。第二步，找到旅客列車進路中的分歧道岔，根據(jù)分歧道岔當(dāng)前的定位/反位表示，確定沖突調(diào)車進路的搜索起點。第三步，對站場設(shè)備連接關(guān)系建模，以旅客列車進路中的分歧道岔為起點，根據(jù)設(shè)備連接關(guān)系，開始向不同方向進行深度優(yōu)先搜索，搜索可能的調(diào)車進路設(shè)備序列，包括左向調(diào)車終端按鈕、左向調(diào)車信號機、右向調(diào)車終端按鈕、右向調(diào)車信號機、途經(jīng)的道岔、途經(jīng)的無岔區(qū)段和途經(jīng)的股道。第四步，記錄搜索出來的違反《技規(guī)》301的調(diào)車終端按鈕和違反《技規(guī)》第301條的調(diào)車信號機。第五步，若違反《技規(guī)》301的調(diào)車信號機集合中，至少有1架處于信號開放狀態(tài)（白燈），則禁止辦理旅客列車進路（鎖列車進路始端按鈕），并提示開放信號的調(diào)車信號機名稱；若違反《技規(guī)》301的調(diào)車信號機全部處于信號關(guān)閉狀態(tài)（藍燈），則將搜索出來的違反《技規(guī)》301的調(diào)車終端按鈕全部鎖?。ㄦi調(diào)車進路終端按鈕）。

2.3.5 本務(wù)機作業(yè)卡控功能

本務(wù)機作業(yè)卡控功能可防止信號員人工排列的進路導(dǎo)致本務(wù)機掛機作業(yè)出現(xiàn)掛錯車的情況[5]。實現(xiàn)方法：首先，通過辦理進路的指令匹配進路集來確定進路的始端股道和終端股道，如果始端股道有本務(wù)機信息，終端股道有車次信息，則認定為本務(wù)機掛機作業(yè)；其次，通過車次信息匹配相應(yīng)的掛機作業(yè)計劃；最后，通過作業(yè)計劃確定機車信息，判斷是否與當(dāng)前始發(fā)股道的機車信息一致，如不一致，則集中操作終端上提示“注意xx計劃車次，所掛機車信息與計劃不匹配”。

2.3.6 調(diào)機作業(yè)卡控功能

調(diào)機作業(yè)計劃復(fù)雜，當(dāng)前計劃沒完成，調(diào)機可能先去干其他計劃的工作，一臺調(diào)車機可能同時對應(yīng)多個調(diào)機作業(yè)計劃，調(diào)機作業(yè)卡控功能可防止信號員人工排列的進路與勾計劃不符。實現(xiàn)方法：值班員通過作業(yè)監(jiān)控終端管理當(dāng)前調(diào)機對應(yīng)的作業(yè)計劃，當(dāng)前調(diào)機正在作業(yè)計劃為執(zhí)行狀態(tài)，其他計劃則為暫停狀態(tài)，信號員排列進路后，首先，通過辦理進路的指令匹配進路集來確定進路的始端股道和終端股道；其次，如果始端股道有調(diào)機信息，通過調(diào)機信息匹配當(dāng)前處于執(zhí)行狀態(tài)的調(diào)機作業(yè)計劃；最后，通過始終端股道與調(diào)機作業(yè)的當(dāng)前勾計劃進行匹配，如不一致，則集中操作終端上提示“注意xx調(diào)當(dāng)前作業(yè)路徑與xx計劃不匹配”。

2.3.7 技術(shù)作業(yè)卡控功能

技術(shù)作業(yè)卡控功能可防止信號員因作業(yè)繁忙，忘記通過與外勤作業(yè)人員聯(lián)控掌握當(dāng)前股道技術(shù)作業(yè)情況就開放進路的情況發(fā)生。實現(xiàn)方法：在集中操作終端人工開放發(fā)車進路時，首先，通過辦理進路的指令匹配進路集來確定進路始發(fā)股道；其次，通過顯示處理模塊獲取此股道作業(yè)狀態(tài)；最后，當(dāng)作業(yè)未完成提示或者防溜未撤除，則提示“xx道有正在進行的技術(shù)作業(yè)”或“xx道防溜未撤除”。

2.4 安全防護模塊方案設(shè)計

為了保證作業(yè)安全，站場中有些設(shè)備需要經(jīng)常處于某種狀態(tài)[6]，比如保證安全線和與到發(fā)線連接段的管線、專用線的道岔在規(guī)定位置，并且有的時候還需要在規(guī)定位置加鎖；在貨物牽出線、維修基地處的信號機，為防止錯誤開放進路，日常需要加封這類信號機；分路不良的道岔區(qū)段日常需要確認分路不良，當(dāng)信號員排列了經(jīng)過分路不良區(qū)段的進路時，分路不良的區(qū)段由“確認空閑”狀態(tài)轉(zhuǎn)為“未確認空閑”狀態(tài)，此時道岔區(qū)段處于不安全狀態(tài)，為保證作業(yè)安全，需要及時將分路不良道岔區(qū)段加鎖，若一定時間內(nèi)未將進路上分路不良的道岔區(qū)段加鎖，需要及時給出提示。

安全防護模塊主要依據(jù)當(dāng)前的進路數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)信息，通過實時監(jiān)測當(dāng)前進路執(zhí)行情況，當(dāng)進路執(zhí)行完成后，檢查特定設(shè)備的狀態(tài)是否恢復(fù)到規(guī)定狀態(tài)，如道岔定位（或反位）未加鎖、信號機未加封、分路不良區(qū)段作業(yè)道岔漏加鎖等提示信息，當(dāng)一定時間設(shè)備狀態(tài)未恢復(fù)到規(guī)定狀態(tài)，安全防護模塊將報警信息傳輸?shù)郊胁僮鹘K端，此模塊框架如圖7所示。為實現(xiàn)模塊檢查的通用性，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的類型、狀態(tài)和時機做成可配置的。

3" 應(yīng)用效果分析

基于對編組站綜合自動化系統(tǒng)信號員人工排列進路的安全卡控技術(shù)研究，本文開發(fā)出了信號員作業(yè)安全卡控模塊，將此樣機搭建在既有的SAM系統(tǒng)環(huán)境，經(jīng)過對信號員進路辦理前、進路辦理時和進路辦理完3個作業(yè)階段的流程測試，由表4可知，在信號員人工排列進路的安全卡控方案實施后，信號員人工排列進路辦理前，信號員無須與外勤聯(lián)控，集中操作終端可實時顯示技術(shù)作業(yè)進度，避免“漏聯(lián)控”風(fēng)險；進路辦理時，對信號員在集中操作終端下發(fā)的進路指令進行安全卡控；此外，進路辦理完成后，檢查特定設(shè)備的狀態(tài)是否恢復(fù)到規(guī)定狀態(tài)，進而降低信號員違章作業(yè)的次數(shù)，保障了車站作業(yè)安全。

4" 結(jié)論

本文通過對SAM系統(tǒng)信號員人工作業(yè)過程的深入研究，提出了相應(yīng)的技術(shù)優(yōu)化方案，研究結(jié)果表明，通過加強SAM系統(tǒng)軟件層面的安全卡控措施，可以顯著提高信號員人工作業(yè)過程的安全性和效率，保障車站作業(yè)的穩(wěn)定運行。未來，隨著SAM系統(tǒng)信號員人工排列進路的安全卡控技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用的深入推廣，SAM 系統(tǒng)在編組站的車站作業(yè)中發(fā)揮著保障效率與安全的重要作用，除此之外，其在港口鐵路、鋼鐵廠和化工廠等地方鐵路建設(shè)中也有著不可忽視的價值，并且隨著行業(yè)發(fā)展，在這些領(lǐng)域?qū)l(fā)揮更為關(guān)鍵的作用。

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