信息技術(shù)在鐵路行車安全方面的應(yīng)用及系統(tǒng)解決方案

中國鐵路實(shí)施六次大面積提速以來，鐵路建設(shè)全面展開，對鐵路運(yùn)輸安全的要求越來越高。因此，加快建設(shè)和完善鐵路行車安全保障體系，深入探索和把握安全管理規(guī)律，利用信息技術(shù)保障行車安全，實(shí)現(xiàn)事故管理從被動(dòng)到主動(dòng)、從事后到超前、從經(jīng)驗(yàn)到科學(xué)分析，是深入推進(jìn)安全基礎(chǔ)建設(shè)的關(guān)鍵性、基礎(chǔ)性工作。根據(jù)發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)和我國鐵路的實(shí)踐，采用信息技術(shù)建立健全鐵路安全保障體系，對確保鐵路持續(xù)安全具有重要意義。

1 信息技術(shù)在行車安全保障方面的應(yīng)用

1.1 在運(yùn)輸裝備安全保障方面的應(yīng)用

1.1.1 機(jī)車安全監(jiān)控系統(tǒng)

機(jī)務(wù)系統(tǒng)已將信息技術(shù)應(yīng)用于機(jī)車調(diào)度指揮、機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)檢測、檢測數(shù)據(jù)采集、檢修作業(yè)監(jiān)控等領(lǐng)域。車載智能設(shè)備已經(jīng)發(fā)展到覆蓋牽引、制動(dòng)、輔助系統(tǒng)、列車控制、司機(jī)室顯示器及其電器的監(jiān)測與控制等方面，通過對機(jī)車在線運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)測、分析，向地面提供機(jī)車在途運(yùn)行故障與狀態(tài)信息，以及地面向機(jī)車乘務(wù)員途中故障處理提供遠(yuǎn)程技術(shù)支持。充分利用車載設(shè)備的檢測記錄信息，為機(jī)車檢修，質(zhì)量及技術(shù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)檢修生產(chǎn)、設(shè)備管理等生產(chǎn)管理過程數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化提供信息支持。

機(jī)務(wù)安全監(jiān)控系統(tǒng)由車載設(shè)備、地面數(shù)據(jù)服務(wù)器、鐵路局通信服務(wù)器、地面查詢分析工作站等構(gòu)成，通過無線數(shù)據(jù)通信將機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)，機(jī)車監(jiān)控裝置、走行部檢測裝置等信息實(shí)時(shí)上傳鐵路局，實(shí)現(xiàn)對列車安全運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

1.1.2 動(dòng)車組與客車運(yùn)行安全系統(tǒng)

客車運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)（TCDS）利用車載安全監(jiān)控系統(tǒng)在客車運(yùn)行中，對客車運(yùn)行狀態(tài)的車下制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向架動(dòng)力系統(tǒng)、軸溫監(jiān)測系統(tǒng)、電子防滑器等運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過機(jī)車車載無線傳輸裝置將重要數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)回地面（運(yùn)行全過程數(shù)據(jù)到站后通過無線下載到地面）維修基地。經(jīng)專家系統(tǒng)分析處理，指導(dǎo)客車車輛維修以提高檢修效率。

1.1.3 車輛安全防范預(yù)警系統(tǒng)

截止2009年底，車輛紅外線軸溫智能探測系統(tǒng)（THDS）已在全路建立了個(gè)探測站，并實(shí)現(xiàn)了全路聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，通過配套故障智能跟蹤裝置，實(shí)現(xiàn)車次、車號跟蹤，熱軸貨車車號的精確預(yù)報(bào)，有效地防止了熱軸事故的發(fā)生。

車輛運(yùn)行品質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)（TPDS）從2001年開始，在京滬線安裝了8套，對車輛蛇行嚴(yán)重失穩(wěn)、車輛超偏載、車輪擦傷進(jìn)行有效的監(jiān)測，并且運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。該系統(tǒng)已在部分鐵路等鐵路干線安裝使用。

車輛滾動(dòng)軸承故障軌邊聲學(xué)診斷系統(tǒng)（TADS）從2004年起，在大秦線下莊站安裝試用，兌現(xiàn)率100％，運(yùn)行結(jié)果表明TADS對發(fā)現(xiàn)貨車滾動(dòng)軸承早期故障，消除安全隱患與保證列車運(yùn)行安全，確實(shí)起到很好作用?，F(xiàn)已在部分鐵路干線安裝使用。

貨車故障動(dòng)態(tài)圖像檢測系統(tǒng)（TFDS）2004年在大秦線茶塢站上行、下行到達(dá)列檢所安裝試用。

隨著列檢布局的調(diào)整，列檢保證區(qū)段的不斷延長，列檢安全責(zé)任更重、要求更高，采用該系統(tǒng)，將對提高列檢作業(yè)質(zhì)量，改變作業(yè)方式產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。通過聯(lián)網(wǎng)為列檢人員提供貨車運(yùn)行故障信息（包括數(shù)據(jù)和圖像），使貨車故障及時(shí)得到維修處理。

1.2 在基礎(chǔ)設(shè)施安全保障方面的應(yīng)用

1.2.1 工務(wù)安全檢測系統(tǒng)

工務(wù)系統(tǒng)安全保障主要包括3個(gè)方面：

（1）工務(wù)檢測信息系統(tǒng)。

（2）軌溫實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)。

（3）防洪水害信息系統(tǒng)。

工務(wù)檢測信息系統(tǒng)是為提高工務(wù)安全生產(chǎn)管理水平，將列車上晃車儀、添乘儀、軌檢車檢測裝置的實(shí)時(shí)檢測數(shù)據(jù)通過公網(wǎng)GPRS傳至檢測所，檢測所將收集的晃車儀、添乘儀、軌檢車、探傷車等信息，集中存入工務(wù)數(shù)據(jù)庫，供相關(guān)部門及時(shí)掌握病害和處理情況。

軌溫實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)是對軌道溫度和軌道所處地區(qū)的環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將采集的信息通過站段辦公系統(tǒng)網(wǎng)，VPN網(wǎng)傳送傳到工務(wù)段，由工務(wù)段傳到相關(guān)部門，以供分析和查詢。

防洪信息系統(tǒng)是對水害發(fā)生信息、水害慢行信息、暴雨封鎖區(qū)間、水害直接損失、危險(xiǎn)地點(diǎn)、看守地點(diǎn)、雨量計(jì)信息，沿線水庫、雨量警戒值，防洪備料機(jī)具及戰(zhàn)備粱等信息進(jìn)行收集整理，及時(shí)地掌握防洪、水害信息，以及對防洪、水害歷史信息進(jìn)行分析，發(fā)揮各類信息資源的優(yōu)勢，為鐵路科學(xué)防洪提供依據(jù)。

1.2.2 信號微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)

鐵路信號微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，基本實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)，取得了較好的應(yīng)用效果。主要功能是通過信號微機(jī)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，匯總各站的監(jiān)測信息并存儲(chǔ)，保證與車站基礎(chǔ)信息的同步，向各訪問終端提供信息查詢服務(wù)。鐵路信號微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)是保證行車安全、加強(qiáng)信號設(shè)備結(jié)合部管理，監(jiān)測信號設(shè)備狀態(tài)，提高電務(wù)部門維護(hù)水平和維護(hù)效率的重要行車設(shè)備。

車站、車場和區(qū)間的信號設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測以及車站、車場、機(jī)房等關(guān)鍵處所的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測，道岔動(dòng)態(tài)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)等亦列入應(yīng)用。

1.2.3 視頻安全監(jiān)控系統(tǒng)

視頻安全監(jiān)控以多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、視頻壓縮編解碼技術(shù)為核心，采用嵌入式操作系統(tǒng)以及內(nèi)置Web服務(wù)器技術(shù)，構(gòu)造視頻安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。目前主要應(yīng)用的有車站作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、客運(yùn)站視頻監(jiān)控系統(tǒng)、治安重點(diǎn)部位和復(fù)雜區(qū)段護(hù)路視頻監(jiān)控系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)化綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

在自動(dòng)監(jiān)視模式下，能夠自動(dòng)對監(jiān)視區(qū)域進(jìn)行行為分析，實(shí)現(xiàn)對異物“入侵”的自動(dòng)跟蹤監(jiān)測；能夠結(jié)合行為分析功能以及與動(dòng)力和環(huán)境開關(guān)量監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)告警功能，告警時(shí)可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)視頻的切換、視頻的保存以及抓拍。查詢告警信息時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)查找告警時(shí)間及相應(yīng)時(shí)段保存的對應(yīng)視頻文件。

1.3 在固定設(shè)施綜合安全保障方面的應(yīng)用

綜合安全保障系統(tǒng)負(fù)責(zé)線路、橋梁、路基、接觸網(wǎng)、通信及信號等設(shè)施的動(dòng)態(tài)檢測和質(zhì)量狀態(tài)分析，相關(guān)固定設(shè)施日常安全檢測，提出相關(guān)的維修方案及建議。

固定設(shè)施貫徹預(yù)防性計(jì)劃維修和狀態(tài)修相結(jié)合的原則，綜合檢測及維修系統(tǒng)擬由綜合檢測中心、綜合維修段及下轄的綜合工區(qū)、保養(yǎng)點(diǎn)和大型養(yǎng)路機(jī)械段組成。鑒于客運(yùn)專線網(wǎng)及鐵路生產(chǎn)力布局調(diào)整的有關(guān)精神，綜合檢測中心暫按設(shè)置在北京、武漢，上海和廣州。檢測系統(tǒng)信息暫按綜合檢測中心、綜合維修段、綜合工區(qū)及下屬保養(yǎng)點(diǎn)三級結(jié)構(gòu)設(shè)置。

檢測中心配備綜合檢測列車、鋼軌探傷車、軌道彈性檢查車等設(shè)備，承擔(dān)管內(nèi)固定設(shè)施的綜合檢測作業(yè)，綜合維修段及下轄的綜合工區(qū)配備軌道確認(rèn)車、橋梁檢測車及限界檢測車等設(shè)備，負(fù)責(zé) 固定設(shè)施日常安全檢測。

2 鐵路行車安全保障系統(tǒng)解決方案

2.1 合理組網(wǎng)

現(xiàn)有安全檢測系統(tǒng)的種類多樣，檢測點(diǎn)的采集特點(diǎn)和采集數(shù)據(jù)格式各不相同。要將這些不同特點(diǎn)的信息統(tǒng)一收集，統(tǒng)一傳輸，統(tǒng)一管理，資源共享，就必須有統(tǒng)一的傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。統(tǒng)一傳輸安全檢測信息的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，要綜合考慮各方面需求，同時(shí)要兼顧特殊應(yīng)用的特殊需求。

根據(jù)鐵路行車安全保障信息的特點(diǎn)，信息傳輸網(wǎng)絡(luò)應(yīng)分為現(xiàn)場接入網(wǎng)和遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)?，F(xiàn)場接入網(wǎng)負(fù)責(zé)將安全信息從現(xiàn)場接入并傳輸?shù)骄徒囌?。該網(wǎng)絡(luò)應(yīng)盡量滿足不同系統(tǒng)的信息傳輸要求，便于統(tǒng)一維護(hù)和管理，與遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)的連接必須采用統(tǒng)一的接IZl標(biāo)準(zhǔn)，使用TCP／IP協(xié)議。遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)負(fù)責(zé)承載安全信息的遠(yuǎn)程傳輸。實(shí)現(xiàn)鐵路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的資源共享，遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)應(yīng)依附于現(xiàn)有的鐵路計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)場接入網(wǎng)經(jīng)過接口和協(xié)議的轉(zhuǎn)換后，選擇合理的接入方式與遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)連接。

安全信息網(wǎng)分為現(xiàn)場接入和遠(yuǎn)程傳輸總體示如圖1.

2.1.1 現(xiàn)場接入傳輸網(wǎng)

安全檢測信息現(xiàn)場接入傳輸網(wǎng)應(yīng)采用統(tǒng)一傳輸通道，采用總線型（優(yōu)先）或星型結(jié)構(gòu)與車站匯接設(shè)備相連，并接入車站局域網(wǎng)。按照就近接入的原則，將各安全檢測設(shè)備接入最近的車站。避免不同應(yīng)用的安全檢測設(shè)備分別租用長途或區(qū)間通道與鐵路局直連，造成運(yùn)營成本的增加。

2.1.2 遠(yuǎn)程共享傳輸網(wǎng)

現(xiàn)有鐵路計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是以鐵道部為核心，涵蓋全國所有鐵路局以及絕大部分站段的三層四級星型網(wǎng)絡(luò)。鐵道部到鐵路局之間為骨干網(wǎng)，鐵路局到基層站段之間為基層網(wǎng)。鐵路局范圍內(nèi)的基層網(wǎng)中又部署了網(wǎng)絡(luò)匯接點(diǎn)，基層站段先上聯(lián)到網(wǎng)絡(luò)匯接點(diǎn)，然后由匯接點(diǎn)再上聯(lián)鐵路局。鐵路各新建線路都按照這個(gè)結(jié)構(gòu)擴(kuò)展新建線路范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，新建客運(yùn)專線計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)和組網(wǎng)模式與現(xiàn)有鐵路計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基本一致。

安全檢測信息接入鐵路計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以達(dá)到全路范圍內(nèi)的資源共享與利用，可以滿足各種應(yīng)用的需求。

2.2 資源整合與信息共享

行車安全保障信息共享平臺(tái)是跨系統(tǒng)信息交換和共享的樞紐，是一個(gè)為各專業(yè)信息系統(tǒng)與本系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)信息交互、信息共享服務(wù)及功能共享服務(wù)的平臺(tái)。該平臺(tái)能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行集中存儲(chǔ)、分析加工、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和處理，按照用戶的權(quán)限和服務(wù)優(yōu)先級，滿足數(shù)據(jù)交換和共享需求，并保證信息交換和共享的安全性和可靠性。

信息共享平臺(tái)可提供兩種信息交換和共享方式：

（1）數(shù)據(jù)庫級共享。

（2）應(yīng)用系統(tǒng)級共享。另外部分專業(yè)系統(tǒng)的信息展現(xiàn)可通過復(fù)示的方法來實(shí)現(xiàn)。

數(shù)據(jù)庫級共享將從各系統(tǒng)獲取的報(bào)警數(shù)據(jù)和相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，進(jìn)行集中存儲(chǔ)，形成共享數(shù)據(jù)庫，以支持系統(tǒng)功能應(yīng)用和各系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換，由共享數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一發(fā)給有共享需求的業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)，或業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)到共享數(shù)據(jù)庫提取。

應(yīng)用系統(tǒng)級共享直接從應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換和服務(wù)共享。應(yīng)用系統(tǒng)級共享可根據(jù)服務(wù)方式的不同，分為信息直接交換方式和服務(wù)共享方式。對于信息直接交換方式，信息共享平臺(tái)通過接收原系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接，完成格式轉(zhuǎn)換和協(xié)議轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)間的快速信息交換。對于服務(wù)共享方式，信息共享平臺(tái)通過對業(yè)務(wù)系統(tǒng)所需的功能提煉，按標(biāo)準(zhǔn)格式對單一功能模塊或重新組合的功能模塊進(jìn)行封裝，對外提供數(shù)據(jù)查詢服務(wù)和應(yīng)用功能服務(wù)。

3 結(jié)語

探索和把握提速安全規(guī)律，確保提速持續(xù)安全穩(wěn)定，任務(wù)異常艱巨。

按照專業(yè)建設(shè)、專業(yè)管理、專業(yè)運(yùn)用的原則，構(gòu)建全方位、立體化的鐵路行車安全保障體系，提升鐵路行車安全管理水平，是我們永無止境的研究課題。