万鑫兴

(中国铁路兰州局集团有限公司 银川车站，宁夏 银川750011)

0 引言

国内针对铁路施工维修作业安全及优化已有较多研究[1-2]，但仍具有一定的局限性。例如，在普速铁路车站日常工作中，施工维修作业(专指V型天窗区间的施工维修或天窗点外的施工维修，因为矩形天窗不涉及接发列车作业，文中所研究均指非矩形天窗)与接发列车作业往往产生交叉干扰影响彼此作业效率，同时降低作业安全系数。由于技术条件的限制，现场针对施工维修与接发列车作业同时进行的安全卡控提示，通常是施工方的驻站联络员联系现场联络员、车站值班员联控相关列车司机来实现的，卡控提示环节单一薄弱。

在施工维修与接发列车作业同时进行时，根据《铁路技术管理规程》[3]《兰州局集团公司铁路营业线施工管理实施细则》《兰州局集团公司车机联控管理细则》及《兰州局集团公司普速铁路人员上道作业安全防控办法》等规章制度，在施工维修期间遇接发以下3种情况的列车，均需车站值班员与该列车的司机联控防护：①区间内有人员上道作业时，本线及邻线的列车；②站内岔区有人员上道作业时，需经过该岔区或相邻区段的列车；③站内正线、到发线有人员上道作业时，本线及邻线(与有人员上道作业的正线、到发线间有硬隔离设施、站台或线间距在6 500 mm以上的除外)所接发的列车。

车站值班员在办理接发列车作业的过程中，需要判断施工维修地点与每趟列车排列的相关进路冲突与否的逻辑关系，并与列车司机进行联控防护，以确保作业安全。而这一过程使得车站值班员的工作量骤然加重，且容易出现漏报、误报的情况。在现场，值班员通常采用“逢车即报”的联控方式以避免施工命令漏报、漏传，但这样就容易使得所有司机在区间及咽喉区提前进行减速，进而影响车站的通过能力，最终将2类作业的干扰扩大。此外，现有电子占线板由于智能程度不高，需要内勤助理值班员频繁操控。

1 需求分析

从施工维修和接发列车作业交叉产生安全影响、作业效率及接发列车提示产生的工作量3个方面对系统的研发需求进行深入分析。

1.1 作业交叉产生的安全影响

采用驻站联络员联系现场防护员的单一防护体系时，现场施工维修作业人员的具体动态位置只有现场防护员与驻站防护员知晓，而车站值班员只能通过驻站联络员或施工维修计划表获取，无法直接从“电子占线板”或“站场示意图”中直接获悉，与相关列车司机联控防护缺少便利的图示参照和接发列车进路的逻辑推算时间，即车站值班员在防护体系中必须掌握所有驻站防护员需要掌握的全部施工动态信息。

由于现场使用的列车调度集中CTC3.0系统的站场示意图界面和《铁路接发列车作业》(TB/T 30001—2020)标准规定的占线板示意图界面上不存在针对施工维修地点及区间智能化精准即时提示和显示的功能[4-6]，也不存在施工维修地点与接发列车进路冲突与否的逻辑运算提示功能[7]，同时现有的施工电子登销类的软件也不具备上述功能[8-9]，这就使得在施工维修单位和地点较多、接发列车与调车作业非常繁忙的情况下，车站值班员因精力有限，难以精准掌握所有施工维修地点，因而降低了施工维修作业的安全系数。

此外，驻站防护员和现场防护员是目前施工维修作业安全最重要的一环，如果因为各种意外或不履职的行为，未及时将接发列车信息反馈给施工维修人员，则可能造成严重的后果。

综上分析，提高车站值班员的工作效率是降低安全风险的有效途径。因此，可以考虑研发施工维修智能提示系统，通过该系统以图形、文字、语音及计算出来的进路逻辑关系提示来辅助车站值班员的工作，同时还可以通过该系统实现驻站防护员间的补位防护。

1.2 作业效率的影响

由于在施工维修作业期间，车站值班员需要同时掌握多个单位的施工维修具体位置，而现场除了施工维修表之外没有可以快速获取施工维修具体位置的辅助工具或系统，车站值班员需要花费较多的时间来重复性地完成此项工作，接发列车与调车作业必然受到影响。此外，在作业过于繁忙时，车站值班员为保证安全，通常“逢车即报”，从而使得列车在区间或咽喉区提前减速，进而降低车站通过能力。

因此，决定车站值班员工作效率的2个新增要素为计算列车进路逻辑关系和与列车司机联控，研发的施工维修智能提示系统需要代替或转移这2个新要素。

1.3 接发列车工作量的影响

在施工维修作业过程中，车站值班员需要同时掌握所有施工单位的施工维修动态信息，与每趟途经施工维修地点或其邻线的列车进行联控防护，并判断施工维修地点与每趟列车排列的相关进路冲突与否的逻辑关系。显而易见，车站值班员工作量骤然加重。

虽然占线板不断更新改进[3]，但现有电子占线板需要内勤助理值班员对每趟列车操作至少8次，而每趟列车内勤助理值班员排列进路2次，占工作频率近八成，过分占用和耗费内勤助理值班员的精力和时间。在作业特别繁忙的多条接发列车进路与调车进路同时存在又同时涉及行车、调车联控的关键时段，排列进路和盯控站场示意图上的光带、进路显示对安全行车的作用极为重要，而此时的电子占线板还需要内勤助理值班员不断分心去更改操控，一方面造成内勤助理值班员的工作负担，另一方面也存在一定的安全隐患。

因此，在研发施工维修系统时，可将现有电子占线板系统集成其中，将繁琐的人工重复操控工作交给系统去完成。为此，需要研发一套具备接发列车进路与施工维修冲突与否的逻辑计算，利用图形、文字和语音来智能辅助提示车站值班员的施工维修及接发列车智能提示系统，以此达到提高施工维修安全系数，降低车站值班员工作量，提高车站通过能力的目的。

2 系统设计思路

针对系统构建的需求分析，以大幅降低现场行车工作人员的劳动强度作为设计理念，对施工维修及接发列车智能提示系统进行设计。即首先利用较低频次提前输入的施工维修和接发列车数据表，通过系统运算从而高频次精确即时智能地输出工作所需提示的文字、图形和语音，从而减轻现场工作人员的劳动强度，施工维修及接发列车智能提示思路架构如图1所示。其次，将接发列车进路与施工维修的道岔、信号机的逻辑计算关系以JavaScripe脚本语言编入系统，在系统智能提示时计算调用，系统逻辑计算流程如图2所示。最后，将行车工作中的防溜交接簿、客运作业提示、交接班簿也集成在施工维修与接发列车智能提示系统之中，提高数据信息的重用率，减轻工作人员的工作量。

图1 施工维修及接发列车智能提示思路架构Fig.1 Framework of the intelligent prompt system for construction/maintenance and train arrivals/departures

图2 系统逻辑计算流程Fig.2 Logical flow chart of the system

为实现上述系统，首先需配置系统运行的环境，搭建局域网服务器环境；第二，编写静态网页，对网页界面进行规划和美工；第三，在静态网页上调试连接数据库，形成动态网页；最后，对整个系统所有功能的实现进行梳理调试。

3 系统的构建

系统的构建首先考虑系统工作所需的硬件配置，以及系统工作的服务器及网络环境。然后依据系统的构建需求，实现系统根据时间变化智能地提取数据库中的数据进行运算，并将运算结果通过文字、图形和语音方式输出在主界面之上的功能，同时实现与其他子系统共享数据的功能。

3.1 系统硬件的构成及服务器的选择

该系统属于安全提示性系统，为方便现场使用和节约系统软件的研发成本，系统硬件由系统服务器和连接在同一局域网络的若干计算机共同组成，即系统服务器可以为所有连接在同一局域网络的计算机提供系统服务。系统使用时只需系统服务器24 h开机服务，然后在其他计算机上通过各种浏览器访问系统服务器的IP地址即可获取系统主界面网页，并通过账户登录后对系统服务器中的数据进行读写操作，进而实现施工维修及接发列车智能提示等研发目标。

系统硬件的构成决定系统必须具备自己的服务器。由于PHP编程语言能够很方便地调用MySql数据库，且能够与HTML超文本标记语言、JavaScript编程脚本语言混合使用，使得编程控制更加灵活。因此，选择搭建IIS+PHP+MySql网站服务器[10]。以Windows操作系统为基础，然后加载IIS服务器并配置PHP环境，最后将MySql数据库安装在服务器上，完成系统环境的配置。

3.2 系统编程语言的组合

在系统服务器的支持下，为快速简洁地实现系统所需求的功能，系统编程语言的组合主要通过以下3种方式来实现。第一，在数据交互操作时，利用PHP编程语言连接MySql数据库，并通过PHP结合表单工具将控制动态网页的数据储存在数据库中，并随时被动态网页写入、修改和删除，而数据库中的数据作为动态网页中图形、文字、语音控制的唯一元素，可保证动态网页的精准提示。第二，在PHP编程语言从MySql数据库中获取数据的过程中，这些数据同时用以控制JavaScript编程语言中相关函数的执行，完成系统在接发列车进路与施工地点的逻辑计算，并将计算结果反馈显示在主界面上。第三，在动态绘制车站站场示意图时，以HTML超文本标记语言为载体，通过JavaScript编程语言控制Canvas元素[11]实现车站站场示意图的智能动态绘制，而通过Canvas元素动态绘制的站场示意图不仅美观大方，而且对服务器负荷小，网页加载速度快、流畅度也高。

3.3 系统功能的实现

施工维修及接发列车智能提示系统主要通过文字、图形和语音的方式进行智能提示。此外还有防溜交接簿、客运作业提示、交接班簿3个共享了数据库数据的子系统的相关功能。系统主界面效果图如图3所示，图中绘制了所有股道、股道编号、股道车次栏、道岔、道岔编号、区间、施工文字提示栏、区间车次提示栏、客运提示字样等图形和文字。

图3 系统主界面效果图Fig.3 System main interface

（1）施工维修智能提示。系统文字提示功能主要通过系统的逻辑计算将数据库的数据信息转换成文字信息并智能显示在对应的文字提示栏内，以便直接快速地提示车站值班员。系统图形提示功能主要通过系统的逻辑计算将数据库的数据信息转换成图形信息并突出显示(红色加粗)在对应道岔、信号机所在位置。系统语音提示功能主要通过系统的逻辑计算将数据库的数据信息转换成语音信息并智能地精准提示车站值班员、内勤助理值班员以及驻站联络员等行车及施工相关人员。通过文字具体提示、图形直观提示及语音强行提示的三重提示方式，确保施工维修地点的最新信息被所有人熟知以保证施工安全防护万无一失。

（2）接发列车智能提示。系统主界面内的股道车次栏、区间车次提示栏内的车次信息，在列车正点时，应能根据每季度调整的列车运行图，依据时间变化动态更新于股道车次栏、区间车次提示栏内。列车晚点时也可以直接通过界面对数据库中的列车车次、到发时间进行增删查改，进而提高接发列车智能提示系统操控的灵活性。

（3）数据库共享子系统。客运提示操控界面能够灵活更改主界面车次栏内车次的工作状态，如客运作业、上水作业、行包装卸作业、列检作业。铁鞋防溜交接簿操控界面能够操控主界面车次栏两侧的铁鞋号码和铁鞋防溜状态，并可以通过该界面查询所有的防溜交接簿的防溜记录。行车交接班簿则可以智能生成电子交接班簿以节约交接班时间和交接班簿的纸质资源。

3.4 系统实施效果

从车站施工维修与接发列车作业的安全系数、作业效率及作业人员的工作量3个方面对系统实施前后进行效果评估。

（1）施工维修与接发列车作业的安全系数。通过对施工维修及接发列车作业同时进行的安全卡控环节进行分析，安全卡控关系图如图4所示，蓝色线条为未实施该系统时安全卡控流程，红色箭头为实施该系统后新增的安全卡控流程，图中举例的施工单位为3个。

图4 安全卡控关系图Fig.4 Diagram of safety control

以一条能够将“施工维修作业地点”到“车站值班员”之间相互流转的施工维修提示信息作为安全传送线，并设其安全系数τ为1。则未实施该系统前整个安全卡控系统的安全系数τ为2，而实施该系统后整个安全卡控系统的安全系数τ为5，施工维修与接发列车作业的安全系数大幅增加。此外，将驻站联络员补位防护计算在内，系统的整体安全系数τ将为2+3×n，其中n为驻站联络员的数量。

（2）接发列车作业效率。对影响接发列车作业效率的列车在区间平均速度、列车在咽喉区平均速度、机外停车时间、车站值班员计算判断时间4个因素进行统计计算，对比该系统实施前后的数据指标变化，接发列车作业效率对比如表1所示，容易得出该系统提高了车站的接发列车作业效率，进而提高了车站的通过能力。

表1 接发列车作业效率对比Table.1 Comparison of operation efficiencies upon train arrivals/departures

（3）行车人员的工作量。对影响行车人员工作量的内勤助理值班员操控鼠标平均频次、内勤助理值班员操控键盘平均频次、车站值班员获取施工信息的平均时间、车站值班员推算进路逻辑时间、车站值班员通知防护员的时间5个因素进行了统计计算，行车人员工作量前后对比如表2所示，可知该系统大幅减轻了行车人员的工作量。

表2 行车人员工作量前后对比Table.2 Comparison of the staff workload

4 结束语

银川站施工维修及接发列车智能提示系统将施工维修系统与接发列车控制系统合二为一，并集成了其他与行车相关的子系统，最终组合成为一个功能强大的轻量级系统。该系统投入使用后明显减轻了现场工作人员的劳动量，大幅提高了施工维修的安全系数(尤其是天窗点外的施工维修)，并在一定程度上提高了车站的通过能力，保障了车站的畅通性。该系统通过PHP编程语言、JavaScript编程脚本语言以及SQL查询语句的混合使用，实现了系统的低成本研发、高稳定性输出的效果，且对普速铁路适用性强，具有较高的推广价值。系统设计中充分利用了数据智能运算技术，对后续类似系统的研发在技术和思路上具有重要的参考价值。