矿区铁路综合预警与响应信息系统平台的研究

陶永宏，杨金辉

（淄博矿业集团有限责任公司 济宁北矿区铁路运销处，山东 济宁 272104）

1 矿区铁路信息系统目前存在的问题

1.1 矿区铁路信息系统概况

淄博矿业集团矿区铁路是为济北矿区煤炭外运服务的专用铁路，位于国铁新(乡)荷(泽)兖(州)日(照)铁路北侧，全长 26.17 km，年运量 300 余万 t。矿区铁路设有东庄站、岱庄站、唐口站和许厂装车场，依次呈纵列式布置，其中东庄站与兖州西站接轨。淄博矿业集团铁路运销处自 2007年起在车站运输设备和管理方面先后完成了智能运输系统的建设、车站远程集控系统、机车 3 项设备、站间安全信息传输、车地联控系统、货车视频监控系统等生产作业系统的升级改造，实现了各车站生产作业环节的自动化操纵和智能控制；通过引进列车防撞系统、智能电源屏等生产安全保障系统，提高了运输作业的安全保证能力，在机房环境监测和供配电监测系统上实现了运输辅助设备和信息系统的实时监控与故障报警。

1.2 矿区铁路信息系统存在问题

通过上述生产信息系统和辅助系统的引进，在一定程度上提高了矿区铁路运输的安全性和可靠性，节省了企业生产成本。但是，由于受到技术设备和系统应用平台的限制，仍然存在以下问题。

（1）现有信息系统相对孤立。现有的设备故障信息不能及时有效地进行监控处理，如智能运输、微机联锁、道口预警、调度监督、机车、供配电、机房等信息系统仅实现了设备故障信息的单一报警，不能实现信息共享，各系统间彼此信息孤立，只有现场人员可以掌握故障信息，形成了故障信息的传输瓶颈。由于控制中心不能直观了解当前设备的综合安全状态，也不能对现场故障信息进行实时监控和预警，从而无法评估当前设备的安全状态，而系统报警的处理也主要依靠现场人员的自觉性及处理事件的能力。因此，矿区铁路亟需构建相应的应急响应系统以实现报警数据的信息化、可传输化，方便管理部门对安全信息的掌握，同时提升现场执行人员的责任感。

（2）应急响应与事件处置有待提高。根据国家对企业安全生产、应急救援等工作的要求，淄博矿业集团目前已经完成车站联锁故障、道口交通事故及机车、车辆、列车脱轨事故等 13 类应急救援预案的编制，并按照预案不定期展开应急演练活动。但是，在应急演练中，现场救援不能按照预案的步骤、方法及重点对象展开，尤其在信息实时发布、事后回放、演练总结等方面缺乏技术支持，管理部门对应急预案不熟悉，无法按照预先规划的流程实施救援。因此，矿区铁路亟需构建相应的应急响应系统以实现预案的数字化、执行过程的自动化和流程化，从而提高应急指挥效率，减少事故损失。

2 应急响应综合信息系统目标

2.1 实现机车运行安全预警

矿区铁路机车上安装了信号装置、列车运行监控记录装置、无线调度电话等信息装置，主要涉及车速信息、机车位置信息和机车压力 3 个安全生产要素。车速和机车位置信息反映机车是否超速和冒进，机车压力反映机车是否处于紧急制动状态。上述信息集中存储于机车和机房服务器，可以通过机车显示屏、指示灯进行可视化警示和语音警示。通过构建应急响应综合信息系统实现对机房服务器的信息采集、分析与存储。机车出现异常时该系统可以进行报警并发布到信息查询显示终端。管理部门利用权限进行安全信息查询，全方位掌握机车运行状态，同时可以根据数据对机车运行安全状态进行统计、分析，从而提升铁路运输的安全度，减少机车运行途中发生危险的可能。

2.2 实现运输系统的实时预警

淄博矿业集团矿区铁路运输系统主要包含微机联锁设备(如轨道电路、信号灯和室内联锁设备等)、线路、货运、道口监测设备，目前各类设备只能实现自我报警，由现场工作人员进行监视并执行紧急状况处理。通过构建应急响应综合信息系统，采取网络、串口等多种通信手段，从各系统中采集接收安全信息，并进行数据分析及数据存储。在接收到来自各运输子系统的报警信息时，该系统将自动报警并发布到信息查询显示终端。管理部门可以通过该系统获取设备的运行和报警信息，实现对铁路运输全过程的有效监管。

2.3 实现运输辅助设备的实时预警

运输辅助设备主要包括机房环境监测设备和供配电系统(包括电源屏及高压供配电)。通过构建应急响应综合信息系统实现以下功能。

（1）实现对机房环境监测的实时预警。机房环境监测主要监测机房的通信状态、供电状况、温湿度、消防及门禁等信息，目前采用 B/S 架构，通过 IE浏览器直接登录服务器对机房环境进行查看，并自带报警功能，在出现异常时通过网络向外发送报警数据，或自动通过电话通知值班人员。但是，目前机房环境的预报警信息仅相关工作人员知道，通过构建应急响应综合信息系统将机房环境监测及报警数据以网络通信的方式进行分析、存储，使管理部门直接掌握机房运行情况，而不局限于人员的汇报，实现对机房的有效监管。

（2）实现对供配电系统的实时预警。淄博矿业集团目前的 2 处高压配电间均无远程监控功能，仅可通过供配电设备本身的仪表盘进行查看，除现场工作人员外，管理部门无法直接得到设备信息。通过构建应急响应综合信息系统，增加供配电的网络监测模块，实现数据采集数字化，通过网络传输进行分析及报警，使管理部门实现对供配电设备的有效监管。

2.4 企业铁路安全应急响应系统建设

为便于应急预案与应急事件的管理与辅助决策，实现对应急事件的快速处理，以信息收集集中化、通信指挥一体化、指挥处置可视化、应急预案数字化、资源管理统一化、应急管理流程化、过程记录自动化及数据统计标准化为建设目标构建应急响应综合信息系统，形成具有企业铁路应急管理能力的核心业务系统。通过该系统的应急指挥平台，实现铁路安全管理部门对应急管理及指挥过程中的决策、协商、资源调配及现场任务信息反馈等功能。

（1）实现应急预案的管理。完成应急预案的分类、添加、删除、修改和评价，建成科学完整的应急预案库。

（2）实现应急预案的查询。借助于企业铁路局域网，满足企业铁路各部门的查询和学习需求。

（3）实现应急事件的处理。实现应急事件的处理主要包括应急事件信息的接受和自动处理。前者负责从局域网中收集应急事件信息，并及时提交至应急事件自动处理模块；后者根据预案库的内容，自动启动应急事件处理的决策支持系统，并发送给处理人员。

3 综合预警与响应信息系统平台构建

矿区铁路综合预警与响应信息系统是以安全管理科学、安全决策科学与安全信息技术为基础，集安全信息采集、传输、处理、决策分析为一体，综合监控、分析和处理铁路运输生产系统的人、机、环境、管理 4 个方面的安全属性，辅助铁路安全监察部门进行科学安全管理决策的安全管理信息系统。

3.1 综合预警与响应平台设计

通过采用系统集成、可视化中控、同步和双缓冲等技术，对车站联锁、机车运行、供配电等生产现场的海量数据进行模块化设计、整合和分类，矿区铁路构建集安全信息自动采集、预警条件智能判断、预案自动触发及救援处置情况实时发布为一体的综合预警与响应信息系统，如图1 所示。

3.2 平台功能

综合预警与响应信息系统采取事故树预警、安全评价预警、定量预测预警等方法，通过预先设定的设备和作业预警规则自动判断事件，一旦符合设定规则即发送相应设备和作业的事件报警，相关人员收到预警信息提前采取处置措施，避免事故发生。具体实现功能如下。

（1）实现对机车紧急制动、冒进信号、运行超速等安全信息的采集和分析。通过实时传输报警信息，统一存储于中央数据库，实现安全信息管理系统的采集处理。

（2）实现对微机联锁设备、线路、货运、道口监测设备等分离系统报警信息的采集和分析。通过对报警信息进行实时传输，统一存储于中央数据库，实现安全信息管理系统的采集处理。

图1 多系统集成综合预警与响应信息平台设计构思

（3）实现对运输辅助设备报警信息的采集和分析。通过对报警信息的实时传输，统一存储于中央数据库，便于实现安全信息管理系统的采集处理。

（4）提供数据的统计与分析。实现对调度中心、安全管理部门及生产主要场所安全管理信息的统计，准确地反映历史和目前的安全管理状况，如存在问题、安全天数、设备状态及故障率等，同时提供系统内部横向与纵向数据的对比、排序和分析。

（5）实现调度中心对相关安全信息的实时发布。放置于各工作地点的显示终端可以实时接收信息并提示阅览，方便职工实时查询统计。

通过构建综合预警与响应信息系统，建立应急指挥平台和事故救援专家库，实现对突发事件的监控、预警、应急指挥、善后恢复等信息的全过程数字化、可视化、集中化、自动化、流程化管理，从而提高应急指挥效率，打破各个应急指挥系统的孤立传输。

4 综合预警与响应信息系统平台效益分析

4.1 社会效益

综合预警与响应信息系统社会效益分析如下。

（1）实现智能运输系统、车站远程集控系统等生产系统与供配电等辅助生产系统的安全信息集成。通过建立综合安全信息平台，实现调度中心对预警信息的实时监督。

（2）有效提高淄博矿业集团的安全保障能力。能够有效降低铁路事故的发生，避免因事故救援不力带来严重后果，为企业稳定可持续发展打下基础。

（3）实现安全管理文件的上传、下载。各部门通过服务器连接实现对数据的共享与协作，对人员信息、施工情况、各种报表、安全隐患及处理情况等安全管理信息进行统一管理。改变传统的安全生产管理模式，提供全新的信息化管理，提高信息化水平和工作效率，增强安全信息的公共监督力，在行业内有较好的推广价值。

4.2 安全效益

综合预警与响应信息系统安全效益分析如下。

（1）通过各项信息系统的实时监控预警，矿区铁路变“事后处理”为“事前预防”，大大降低了事故的发生，避免人员伤害和经济损失。

（2）通过数字化应急响应系统的建立，矿区铁路一旦发生事故可以实现快速响应和有序救援，方便指挥机构指导救援，有效减少损失。