基于LKJ 列车运行数据的机务安全运用风险在线预警监控研究

2020-11-27李君宇

商品与质量 2020年37期

李君宇

神华新朔铁路有限责任公司机务分公司内蒙古鄂尔多斯 010300

LKJ 投入运用多年，其产生的运行记录数据是非常宝贵的信息资源，尽管铁路部门机务系统在LKJ 运行记录数据分析方面做了大量细致而严谨的工作，通过对典型的简化作业问题和季节性惯性违章问题等进行汇总分析，并通报教育广大乘务员，逐步规范了乘务员作业行为。但是，当列车运行中遇非正常情况时，一些机车乘务员可能会因为精神紧张、非正常处理程序不清、简化作业程序、超劳时工作精神状态不佳等原因导致错误操作LKJ 或错误操纵机车等问题，

1 在线预警系统特点

系统特点实时的机车安全运用监测预警信息平台；采用可靠传输协议，支持断点续传，实现数字加密，保证数据通信的安全性：大规模实时数据挖掘、精细分析和智能报表。基于LAIS 平台建设机车运用安全的实时监测信息平台，综合机务安全监测、运用分析及应急支持领域，以保障机车安全运用，提高机车运用效率为目标的实时应用服务系统，这在我国路内尚属首次[1]。

2 LKJ 列车运行数据的机务安全运用风险在线预警监控

2.1 安全事故的发生究其主要原因为

人的不安全行为、物的不安全状态和作业环境等综合因素。其中，人的不安全行为是人非正常行为的表现，受生理、心理、个体差异、病理等内在因素的影响，或者在系统设计时存在缺陷，受外部因素影响会造成人自身与机器系统不协调而导致失误；物的不安全状态一般都会与人的不安全行为或人的操作、管理失误等有着千丝万缕的联系，并且一旦物的不安全状态与人的不安全行为出现交集，便具备了发生事故的时间和空间条件。因此，正确判断物的不安全状态，并对其采取有效措施进行控制，对预防和消除事故有直接现实意义。作业环境等综合因素包括：生产作业环境中的湿度、温度、照明、振动、噪音、粉尘、有毒有害物质等，都会影响人的情绪，进而影响人的行为。

2.2 预警和报警项点设定

列车运行状态信息系统是根据原铁道部六大干线建设标准线工程和铁路信息化建设要求，在列车上安装的车载设备，建立了机车和地面行车指挥部门间的信息传输网络。把列车运行中即将发生的非正常行车、正在发生的突发事件以及机车乘务员违章作业信息在线实时预警和报警。要实现上述目标，首先要根据实际情况设定预警和报警项点，这是实现预警、报警功能的根本基础；其次要选择适合的通讯方式，将LKJ 运行记录数据、视频文件等传回地面信息中心；最后要在地面设置信息中心，安排应急值守人员24 小时不间断的盯控，并通过系统的音频、视频功能，实现对机车乘务员现场作业过程的实时监控和在线技术指导。根据实时传输的LKJ 运行记录数据信息，从LKJ 操作使用、制动机使用、非正常行车、列车操纵、非正常情况（突发情况）等方面考虑设定预警、报警项点，以实现对机车乘务员库内（车站）作业、制动机试验、途中运行、遇非正常行车等情况时进行自动检测，对不符合规定及要求的项点进行预警、报警。旅客列车在LKJ 固定基础数据中己预先设置为“靠标停车困难特殊车站”的车站停车，对于停车标距出站信号机小于规定距离的股道，LKJ 提供了一次性解除停车控制条件的功能，机车司机应根据实际情况正确进行LKJ“股道号”、列车编组数据输入等操作。列车进站停车，遇车机联控不通等原因，进站前无法取得股道号时，应按该站接车进路最低道岔限速和在出站信号机前能够停车的速度进站，确认所进股道后再将股道号输入LKJ。如车站侧线股道停车，进站前机车乘务员错误输入侧线股道号（短输长，即实际进入股道线路较短，机车乘务员输入的股道线路较长）时，LKJ对出站信号机的防冒功能被减弱，易发生列车冒进出站信号机问题。

2.3 车运行监控在线预警系统硬件设计

在车载硬件方面，可以利用既有的列车运行状态信息系统（LAIS）车载设备，通过升级改造，实现机车车载设备产生的大量预警、报警信息实时采集和远程无线传输。为了实现车地通话和视频监控功能，还需要研究开发与其配套的无线传输设备的辅助设备。基于GPRS 的既有无线传输设备的改造与升级，需要支持对电源、监控摄像头等接口的热插拔，一旦车载主机及监控摄像头发生故障，确保监控装置、机车信号等设备仍能正常工作而不受影响。开发基于无线传输技术的无线传输设备的辅助设备，需要与既有无线传输车载主机配合工作。辅助设备要支持视频实时传输和视频硬盘录像功能，支持连接多路摄像机，可实现视频记录和实时传输乘务员作业过程、机车前方路况等多点实时视频监控；同时，考虑到网络的不稳定性，辅助设备要能够根据网络情况调整视频的发送帧率。综上，在技术要求方面，车载硬件采用标准航空连接器件，内部采用隔离技术，控制电路上采取短路保护措施支持系统在线升级，且可7X24 小时连续运行。具体如下：无线传输主机采用最新的数据通讯技术，可根据机车运行事件状况自动调整数据采集模式和采集频率，保障对机车预、报警信息实时、完整、准确地捕捉，适合各类机车车载设备数据采集的需求。在数据传输方面，无线传输主机及辅助设备均采用RCP 可靠传输协议，信号增强设计，数据传输稳定性高；支持断点续传，保证数据传输的顺序性、完整性；严格的无回复重传机制，确保数据不丢失；车地双向数字身份认证，数据加密传输技术，保障数据安全性[2]。

2.4 列车运行监控在线预警系统软件设计

本系统涉及数据信息的采集、传输、存储、分析处理和应用，需要以基础设施为依托实现数据信息的采集和传输，以业务应用和数据存储为核心，并通过应用展示为铁路机务各部门提供服务。因此，系统应采用多层构架的设计模式，总体设计架构可分为五层，系统架构由下至上分别为：基础设施层、基础数据库层、应用支撑层、业务处理层、应用展示层，每一层都是下一层的底层支持。整个架构集中体现：以基础设施层为依托，以应用支撑层为支撑，以业务应用层和数据存储层为核心，通过应用展示层为铁路机务各部门提供服务。为实现系统功能，数据库需设置数据包括：机车型号表、机车配属表、终端配属表、机车终端配属表、用户表、单位表、角色表、资源表、资源角色对应表、乘务员表、监控文件数据表、实时信息数据表、地面数据表、站名表、预报警事件表、参数表等。主要是根据列车运行监控在线预警系统”的预期目标从软件设计方面进行了的分析说明，对系统的框架设计、数据库设计和功能设计进行了论述，特别是对于系统功能设计，从车载设备和地面软件两个方面进行了详细的论述，并根据系统功能实现过程绘制了机务安全预、报警流程图。

3 应用前景

可以预见。将从本质上提升机务安全风险过程控制水平，由目前对LKJ 数据的安全项点事后分析，提前到对列车运行中发生非正常情况的实时预警、报警、现场监控、指导和指挥，体现了安全风险过程的安全监控，能够落实当前各级领导对安全管理提出的新要求，将产生巨大的安全效益。机车运用效益方面：提升了机车运用管理手段，智能自动预警和统计提供了机车运用分析支持，减少现场作业人员的工作量，缩短机车停留时间，优化机车运用管理，提高机车运用效率，降低运输成本。社会效益方面：机务管理人员能够更加及时、正确地掌握列车运行安全情况及机车运用状况，提高异常信息实时获取、设备故障处理能力，有效地提高管理水平及机务各级管理部门的信息化和自动化水平[3]。