电务安全生产及应急指挥系统的研究与探讨

杨 默　石宝峰

（1.北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070；2.北京市高速铁路轨道交通运行控制系统工程技术研究中心，北京 100073）



电务安全生产及应急指挥系统的研究与探讨

杨 默1，2石宝峰1，2

（1.北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070；2.北京市高速铁路轨道交通运行控制系统工程技术研究中心，北京 100073）

随着高铁信号设备维护期的到来，铁路电务部门迫切需要构建一套信息化、网络化、智能化的电务安全生产及应急指挥系统，以提升电务生产管理水平，提高应急指挥效率，保障作业人员人身安全。系统应融合现有系统技术特点与功能优势，将设备监测、生产管理、应急指挥等功能进行联动，构成监测系统、生产管理系统、应急指挥系统的闭环，做到智能生成计划、有序组织生产、高效处理故障、有效保护人身安全。

电务；安全生产管理；应急指挥；闭环

1　概述

1.1研究背景

铁路是国家的重要基础设施，是国民经济发展的“大动脉”。信号系统作为铁路系统的“神经中枢”，是指挥列车运行、保障行车安全、提高运输效率、改善行车组织方式、实现行车指挥现代化的关键设施，为列车安全、高效地运行提供基础保障。

随着高铁信号设备大量投入使用及设备维护期的到来，为降低信号设备故障导致的人身安全及财产损失，一方面需要对设备日常运行状态进行有效监控，及时发现设备潜在隐患，进行合理、必要的状态修和预防修；另一方面，一旦发生设备故障，尤其是影响行车的设备故障，需要根据设备状态监测信息，快速、准确地定位故障部件，在保证行车安全的前提下，高效、有序地完成信号设备的抢修工作。

为实现以上功能，电务安全生产及应急指挥系统以电务生产管理和应急指挥两大功能作为切入点。其中电务生产管理功能主要负责信号设备的管理及日常维护，而应急指挥功能主要负责设备故障发生后的应急抢修指挥，并且两者可进行联动。系统对于提高电务工作效率，保障电务生产安全具有重要意义。

1.2国外研究概况

国际上，日本非常重视相关系统的研究，80年代就已研制了电子防护及报警设备。新干线开通运营后，JR东日本公司针对新干线运量大、速度快、运输密度高的特点，以安全预防为原则，以预防检修为前提，有计划地进行保养维护，建立了一套相对完善的电务安全生产及应急指挥系统，即维修管理系统。新干线维修管理系统将信息集中监视系统（CMS）与列车运行综合管理系统（COSMOS）的LAN网相联，并集成多种系统平台，采用手持终端进行作业请求、终止及进路控制，有效地防范安全事故，提升管理效率。目前，美国也已有公司利用人机工程学、系统工程学等知识建立维修管理及人身安全防护系统。

1.3国内研究概况

目前，我国相关系统的建设仍处于起步阶段。国内现有的生产管理系统已能够对信号维修流程及相关资料进行管理，而信号集中监测、综合视频监控、动力环境监测等系统能够辅助电务人员进行故障诊断，一定程度上提高了电务应急指挥调度的工作效率，取得了良好的应用效果。但现有系统在协作方面存在一些问题，由于各系统各自孤立，信息孤岛问题突出，大量故障处理工作仍依赖人工，信息化、网络化、智能化程度不高，系统资源整合不够，缺乏一套综合化的电务安全生产及应急指挥系统。

1.4系统研究的必要性

当前电务安全生产及应急指挥系统面临的主要问题体现在3个方面：一是电务生产管理系统自动化、智能化程度较低，尚未与信号监测系统实现联动。大量设备数据和管理数据仍依赖人工录入，使用者存在抵触情绪。作为上层管理和调度指挥系统，无法充分利用设备监测信息辅助决策，也无法根据历史监测数据指导日常生产、智能生成设备维修计划。当设备发生故障时，无法直接将设备报警信息实时发送至调度及维修人员作为决策参考；二是作业人员安全防护功能缺乏。现有的人身安全防护系统（如列车接近报警系统）独立于信号系统，列车接近报警通知尚未形成反馈机制，维修人员上道作业时，由于列车无法预先感知维修人员所在位置，如果人员未按照通知及时离开危险区域，列车来不及采取进一步的防范措施，将导致安全事故的发生；三是远程指挥与现场作业不同步。铁路信号设备种类多，且沿铁路线分布，某些设备所在位置周边人烟稀少，环境条件和地质情况复杂，维修人员到达故障现场困难，而远程指挥人员无法及时获取掌握现场第一手资料。现阶段依靠对讲机、电话进行沟通的方式即视性差，现场维修人员无法查看设备当前状态信息，远程指挥人员无法了解设备现场实际情况，沟通成本高，存在一定的故障分析和远程指导延时。

本文提出的电务安全生产及应急指挥系统融合了现有系统的技术特点和优势，采用流程引擎等技术，能够智能地生成设备维修计划，便捷、灵活地维护管理流程，减轻电务部门工作负担；集成即时通讯和地理信息系统，能够将设备故障信息、历史维修信息、相关技术资料等自动发给相关人员，辅助决策、提高故障处理效率；系统配套的手持终端能够为现场人员提供任务提醒、即时视频和语音通话、上道点导航、设备曲线查看等功能，实现指挥中心和维修现场的远程同步。

2　系统构建方案

电务安全生产及应急指挥系统应部署于铁路总公司、铁路局、电务段，并辐射至车间、工区，形成三层五级的应用体系。系统部署时以电务段作为中心，对下属车间和工区的信息进行采集和汇总，并将汇总信息上传至铁路局，再由铁路局进一步汇总上传至铁路总公司。系统可使用现有2 Mbit/s的信号集中监测网通道连接。

系统采用B/S架构，通过浏览器即可访问，采用面向服务、分布式和分层等技术，易升级，易维护。系统具备与现有系统之间的接口，通过安全隔离设备保证系统接入和数据传输的安全性。通过用户、角色、权限管理模块实现安全访问，并对用户管理采用适当的加密技术，以进一步提高数据访问的安全性。

系统针对各级用户开发的功能点有所侧重。电务段作为监督和管理机构，其功能主要侧重于计划审批、数据统计、应急指挥、综合信息调阅等；车间作为工区的直接管理机构，除计划审批功能外，还需要对作业进度进行把控，统计作业完成情况；工区作为施工、维修作业的实际执行机构，在人员管理、作业管理和设备管理等基础功能之上，利用数据挖掘等关键技术智能生成维修计划和人员排班，同时能够在故障发生时自动调取相关抢修资料。系统为现场人员配备手持终端，功能主要包括作业任务接收与反馈、语音视频通话、列车接近提醒、系统状态查看及上道点导航等。系统具体功能如图1所示。

电务安全生产及应急指挥系统接入监测系统和综合视频监控系统，实现监控及报警信息的实时输入，系统根据监测数据自动调取资料、生成故障作业单，提高应急指挥效率。系统通过对历史监测数据的挖掘，对设备健康状态进行分析，指导下阶段电务生产工作，进一步提升电务工作水平。为保障作业人身安全，除手持终端的列车接近提醒功能之外，系统将针对人员未按照通知离开作业危险区域的情况进行声光报警。系统还预留接口，便于集成其他应用系统。未来，在系统具备足够安全性和可靠性的前提下，能够支持将人员的位置信息反馈给列车调度系统，使列车及时减速，形成列车的闭环控制，防范安全事故的发生。

3　系统功能

电务安全生产及应急指挥系统服务端负责提供电务安全生产及应急指挥相关资源，处理和计算复杂的业务逻辑，实现对设备、人员、生产过程的三维一体管控；手持终端负责采集、上传现场作业数据至服务端，辅助人员进行现场作业。系统主要包含以下子系统，其中应急指挥调度功能主要包含在状态监测子系统、地理信息子系统和即时通讯子系统中。

3.1生产管理子系统

生产管理子系统的管理对象主要包括在轨信号设备及备品备件、施工维修作业、问题库、上道点、应急处理预案、电务生产人员等。生产管理子系统对设备进行全生命周期的分层次、精细化管理，详细记录设备属性信息、状态变更信息、维护维修信息，为日常养护、设备检修提供依据，为故障抢修提供参考。维修人员可使用手持终端对备品备件进行盘点，系统将根据在轨设备的实际情况及时提醒补充备品备件。系统建立设备性能衰退模型库，根据设备性能衰退情况及时提醒电务人员安排维修，实现从计划修、故障修，到状态修、预防修的转变。当设备状态发生变化时，系统支持通过手持终端扫描二维码的方式对设备状态进行变更。如果发生故障报警，系统将自动弹出相关抢修资料，包括备品备件、设备最近上道点、应急处理流程、技术图纸和资料、故障处理经验、应急人员联系方式等，电务管理人员可直接下发故障作业单至维修人员的手持终端，系统将自动变更设备状态信息。

生产管理子系统能够自动检测作业冲突，减轻人工审批施工、维修作业的工作量。上道作业前，系统将通过手持终端提醒维修人员作业流程，以及需要携带的工具和安全物品；作业完毕下道后，现场人员可通过电脑终端或手持终端反馈现场作业信息，将尚未解决的问题纳入问题库中。管理人员可根据监测子系统获得的设备信息确认作业是否完成，以及人员是否已离开作业区域，系统将针对人员未按时离开的情况进行报警。系统自动对天窗修作业完成率进行统计，汇总未兑现原因，并将问题指定到相关责任人进行整改。

3.2状态监测子系统

状态监测子系统的数据来自于外部监测系统。电务人员可通过状态监测子系统调取监测系统的关键数据，如轨道电路接收入口主轨电压、道岔最近一次动作曲线、道岔缺口图像等，并下发至相关人员的手持终端，使维修人员在抢修现场或路途中即可获知设备当前状态信息，确认设备是否已恢复正常，节约故障分析和处理时间。此外，维修人员还可在现场扫描设备条码，查看设备实时曲线，辅助维修工作，提高故障处理效率。

3.3地理信息子系统

地理信息子系统将综合定位技术与地理信息系统结合，直观展示现场人员所在位置、历史行走路线、当前作业进度、天气预警信息，辅助电务管理人员进行应急指挥。作业人员携带手持终端外出作业时，系统将自动记录其所在位置，并实时上传至系统服务器。电务管理人员可在电脑终端和手持终端查询人员历史行进路线，对作业进行盯控。指挥人员还可根据现场人员所在位置，结合天气预警信息提醒作业相关注意事项。系统能够自动查询或计算距离故障设备最近的上道点，并发送至维修人员手持终端，将其导航至相应上道点进行作业，调度人员可将人员定位信息作为人身安全防护辅助信息。手持终端能够离线存储人员定位数据，待网络恢复时自动上传。

3.4即时通讯子系统

即时通讯子系统使现场作业人员能够通过手持终端与应急指挥人员进行语音和视频通话，将故障信息与现场作业情况及时反馈给应急指挥人员，并实时接收指挥人员的调度和操作指令，更为直观，降低沟通成本，实现维修现场与远程指挥的实时同步。指挥人员能够在地理信息系统界面直接联系当前所有维修作业人员，更好地把控作业进度。即时通讯子系统除语音和视频通话功能外，还支持发送附件、图片、语音文字、短消息等多媒体信息，并在服务端留存关键数据。

4　技术难点

设备性能管理功能需要对设备历史监测数据进行深度分析和挖掘，根据不同设备的性能衰退机理建立相应的性能衰退模型库，智能判断设备何时需要检修或更换，并进行自动提示。由于设备类型多样、设备性能衰退影响因素繁多、衰退机理复杂，现阶段暂时难以建立完善的设备性能衰退模型库。因此系统迭代开发，在实际应用中逐步完善该功能。

5　小结

本文介绍的电务安全生产及应急指挥系统遵循“融合资源、信息贯通、集成创新、实际应用”的原则，与监测系统进行联动，提供开放接口，可集成现有监测系统、视频监控系统等，打破信息孤岛，实现多种系统间的资源共享，有效解决了电务安全生产管理、远程指挥与现场作业同步、维修人员人身安全防护等问题，符合未来铁路信号综合运维技术“一体化、综合化、智能化、服务型”的发展方向，具有广阔的市场应用前景。

［1］姜锡义.电务调度指挥中心的建设与应用.铁道通信信号，2013，49（3）：1-2.

［2］岳春华.广铁集团电务调度指挥中心的建设与运用.铁道通信信号，2013，49（3）：2-7.

［3］黎江，刘正自，石先明.新干线信号通信设备的维修管理体制.铁道通信信号，2005， 41（10）：45-47.

With the arrival of the maintenance period of high-speed railway signaling equipment， there is an urgent need of constructing an information-based， networked and intelligent C&S （communication and signaling） safety production management and emergency command system to enhance the safety production management level， improve the emergency command effi ciency and to guarantee the safety of operating personnel. The system should be integrated with technical features and functional advantages of existing systems such as the monitoring system， safety production management system and emergency command system and make them interact with a closed loop， in order to intelligently generate maintenance plans， orderly organize operation， effi ciently handle faults， and effectively guarantee the personal safety.

communication and signaling； safety production management； emergency command；closed loop

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.02.002

2016-02-29）