大型客运站本务机防错办辅助系统

赵 玮，杨 斐，刘为民

（1、中国铁路兰州局集团有限公司 运输部，高级工程师，2、兰州安信铁路科技有限公司，工程师，3、兰州安信铁路科技有限公司，助理工程师 1、2、3，甘肃 兰州 730000）

0 引言

本务机车换挂作业，具有“跨时空、多环节、不可逆、高风险、大信息量”等特征，是一个复杂的综合性生产过程，对相关一线作业人员的技能水平和专业素质要求非常高。一旦发生现场作业人员操作失误，极易导致重大事故发生，不仅造成巨大的财产损失、人员伤亡和环境破坏，还会因运输中断造成路网运输秩序的紊乱，影响车站运输效率，所以铁路车站一线人员的换挂作业操作的规范性和正确性至关重要。针对以上出现的现实问题和困难，结合计算机联锁仿真技术，综合利用无线通信技术、计算机技术、视频采集技术和图像识别技术开发出一套集作业监控、防护、提醒和管理功能为一体的“大型客运站本务机车防错办辅助系统”，从而可以有效满足铁路大型客运站本务机车换挂作业的防护需求。［2-4］

1 本务机防错办现状分析

本务机车换挂作业一般均在运输繁忙的大型铁路客运站或编组场进行，生产过程复杂、工作量大、风险性高。目前，大型客运站本务机防错办现状有以下4方面。［1］

1.1本务机换挂作业量大铁路大型客运站承担办理乘客出行、货物装卸及相关运输作业繁重任务，具有机车台数多，机车换挂工作量大，现场作业强度高、内容复杂等特点。

1.2人工为主的本务机防错办控制可靠性差目前本务机车换挂作业的信息内容是通过人工方式获得并采取书面记录方式掌握，整体换挂作业自动化、智能化程度不高；同时，在大型客运站的计算机联锁控制台股道外，不具备机车号标注功能，只是以红光带方式显示机车占用，车站作业人员无法从作业控制台面获取机车信息和作业目的，更无法实时掌握站区各机车的动态信息，在此综合情况下，铁路车站作业人员极易发生本务机车换挂作业的错办、漏办等问题。［5,6］

1.3员工业务素质不高管理手段乏力一方面是部分负责本务机车换挂作业任务的员工，对《铁路技术管理规程》、《车站行车工作细则》学习不够执行不好［7］，另一方面是现场管理发现、解决问题能力不强，致使本务机车换挂作业隐患难除，威胁铁路运输及车站运营的安全和效率［6］。

1.4CTC等设备防错办作用未充分发挥目前，部分大型客运站采用调度集中控制（CTC）系统，实现了列车进路按计划自动触发和人工触发，进路触发前CTC通过设定条件和阶段计划，对股道、方向以及线路是否具备办理该列车作业等进行判别，可有效防止接发列车错办问题的发生。但是对本务机换挂作业错办提醒功能并不完善。

2 系统总体设计

2.1系统总体结构系统分为室外信息采集模块、CTC界面红光带识别跟踪模块，主控软件模块和人机交互界面模块组成。

2.2系统功能需求

1）室外机车信息采集功能：室外机车信息采集设备通过对车站重要节点（机待线、牵出线、出库线、入库线）的机车位置的动态采集，将机车信息（机车编号、机车停留位置、机车停留顺序）传输至室内信息终端进行处理。

2）CTC界面红光带识别跟踪功能：通过对室内的CTC界面监控分析，实时捕捉股道车次号、信号机显示、红光带、白光带，跟踪机车走行情况。

3）主控软件模块和人机交互界面功能：通过室外采集到的机车编号和室内采集到的股道车次号比对，提示值班员本务机车需要挂靠的股道。在主控界面牵出线、机待线显示停留机车编号、作业车次号、停留顺序等信息。

4）机车出入库状态显示功能:机车出库过程和机车入库过程示意图如图1和图2所示。

图1 机车出库示意图

图2 机车入库示意图

3 关键技术

3.1图像识别技术图像识别是指图形刺激作用于感觉器官，人们辨认出它是经验过的某一图形的过程，也叫图像再认。图像识别技术是以图像的主要特征为基础的。本防错办系统能够将接收到的高清图像进行定向图像处理，通过优化算法分析，可实现本务机车的机车号自动识别。该系统基于图像采集可以知道本务机车的停留位置，进而通过程序逻辑判断该机车的停留顺序、数量等信息。整体系统的本务机车机车号识别率高，并且能够区分回库列车与换挂列车。［8］

通过对本务机车的实时动态监控，系统将按机车出入顺序在监控中心终端显示出机车的前后位置，实现车站一线人员对本务机车位置的准确掌握。图像识别的过程如图4所示。

图4 图像识别过程

3.2数据库技术数据库技术是通过研究数据库的结构、存储以及应用的基本理论和实现方法，并利用这些理论来实现对数据库中的数据进行处理、分析和理解的技术。数据库技术研究和解决了计算机信息处理过程中大量数据有效地组织和存储的问题，在数据库系统中减少数据存储冗余、实现数据共享、保障数据安全以及高效地检索数据和处理数据。数据库技术的应用使系统的管理更加方便有序，将数据库技术较好地应用在铁路领域。［9］

4 系统设计与实现

4.1机车信息采集功能系统在大型客运站关键位置如机待线、牵出线、出库线及入库线设置高清摄像头装置，该摄像头可以根据室内监控中心的命令自动采集相应区域的本务机车信息。同时，通过室外无线通信基站可将高清图像传输至室内系统监控中心，并在监控终端电脑上面实时显示。系统能对接收到的高清图像做定向图像处理，通过优化算法分析，可实现本务机车的机车号自动识别。该系统基于对关键点的图像采集能知道本务机车停留位置，进而通过程序逻辑判断该机车的停留顺序、数量等信息。通过对一组测距传感器的触发顺序，系统自动判定机车走行方向。

4.2室内外通信功能室外设备采用太阳能电池板加蓄电池供电，无需室外铺设电源电缆供电；系统室内、外设备无线通信设备采用4G DTU模式，独立组网，将本地串口数据利用TD-LTE或FDD-LTE的4G网络实现与网络端服务器双向数据长距离传输；具有通信数据量大，通信速度快，信息传输安全等特点。

4.3红光带采集跟踪功能系统通过采集CTC界面显示信息，实时捕捉界面红光带、白光带、信号机显示，跟踪机车走行情况。通过优化算法分析，系统能自动识别股道车次号。

4.4人机交互模块系统人机交互界面主要是根据站场数据文件显示站场界面，并根据红光带采集跟踪模块识别信息，实时反映界面红光带、白光带、信号机显示、股道车次号等信息，实现与CTC界面显示同步。界面设置出库登记窗口，替代了既有纸质“机车出入库登记”，当室外机车信息采集模块采集到机车信息后，系统自动将出库登记窗口中的机车信息自动带入到本务机车显示列表中，并且可以查看机车的实时位置显示、要挂靠的车次号、作业时间等作业信息。系统存车记录窗口将牵出线、机待线位置根据实际存车顺序、机车信息实时显示，方便值班员对本务机车位置的准确掌握。［10］

4.5换挂作业提醒功能模块系统能自动按照当天设定的机车号与股道车次逻辑，在实际工作人员指导列车需要挂车时，对应的股道会有相应的闪烁提示，以便提醒现场人员进行观察和核对，保证机车号与股道号保持一致。

4.6防错办功能模块本系统具有提前预防功能，当识别作业人员排列的当前进路与作业任务顺序不一致时，能在显示终端进行声光报警提醒。该本务机车防错办辅助系统，不会出现误报、漏报、延迟报警的情况，确保信息的准确性；同时，在本务机车挂车计划不变的情况下，尽量避免人工干预，辅助现场人员完成作业任务。

5 结束语

在数字化、信息化技术广泛运用的大背景下，为保障车站行车安全、提高作业效率、降低劳动强度、改善作业环境，安全管理已经从原来单一的“反馈控制模式”转变成为“事故预防”的现代化管理模式，它的核心就是要提前预防事故隐患，防止事故发生，做到防患于未然。必须坚持依靠设备保安全、依靠科技进步保安全，积极推进以设备自动办理替代人工作业，减少人工作业可能带来的接发列车错办风险。通过人防、物防和技防的有机结合提高本务机车防错办水平，保证行车安全，提高车站作业效率。