礦區(qū)鐵路綜合預(yù)警與響應(yīng)信息系統(tǒng)平臺(tái)的研究

陶永宏，楊金輝

（淄博礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 濟(jì)寧北礦區(qū)鐵路運(yùn)銷處，山東 濟(jì)寧 272104）

1 礦區(qū)鐵路信息系統(tǒng)目前存在的問題

1.1 礦區(qū)鐵路信息系統(tǒng)概況

淄博礦業(yè)集團(tuán)礦區(qū)鐵路是為濟(jì)北礦區(qū)煤炭外運(yùn)服務(wù)的專用鐵路，位于國鐵新(鄉(xiāng))荷(澤)兗(州)日(照)鐵路北側(cè)，全長 26.17 km，年運(yùn)量 300 余萬 t。礦區(qū)鐵路設(shè)有東莊站、岱莊站、唐口站和許廠裝車場(chǎng)，依次呈縱列式布置，其中東莊站與兗州西站接軌。淄博礦業(yè)集團(tuán)鐵路運(yùn)銷處自 2007年起在車站運(yùn)輸設(shè)備和管理方面先后完成了智能運(yùn)輸系統(tǒng)的建設(shè)、車站遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)、機(jī)車 3 項(xiàng)設(shè)備、站間安全信息傳輸、車地聯(lián)控系統(tǒng)、貨車視頻監(jiān)控系統(tǒng)等生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)的升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)了各車站生產(chǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化操縱和智能控制；通過引進(jìn)列車防撞系統(tǒng)、智能電源屏等生產(chǎn)安全保障系統(tǒng)，提高了運(yùn)輸作業(yè)的安全保證能力，在機(jī)房環(huán)境監(jiān)測(cè)和供配電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸輔助設(shè)備和信息系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與故障報(bào)警。

1.2 礦區(qū)鐵路信息系統(tǒng)存在問題

通過上述生產(chǎn)信息系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)的引進(jìn)，在一定程度上提高了礦區(qū)鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩院涂煽啃?，?jié)省了企業(yè)生產(chǎn)成本。但是，由于受到技術(shù)設(shè)備和系統(tǒng)應(yīng)用平臺(tái)的限制，仍然存在以下問題。

（1）現(xiàn)有信息系統(tǒng)相對(duì)孤立。現(xiàn)有的設(shè)備故障信息不能及時(shí)有效地進(jìn)行監(jiān)控處理，如智能運(yùn)輸、微機(jī)聯(lián)鎖、道口預(yù)警、調(diào)度監(jiān)督、機(jī)車、供配電、機(jī)房等信息系統(tǒng)僅實(shí)現(xiàn)了設(shè)備故障信息的單一報(bào)警，不能實(shí)現(xiàn)信息共享，各系統(tǒng)間彼此信息孤立，只有現(xiàn)場(chǎng)人員可以掌握故障信息，形成了故障信息的傳輸瓶頸。由于控制中心不能直觀了解當(dāng)前設(shè)備的綜合安全狀態(tài)，也不能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)故障信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警，從而無法評(píng)估當(dāng)前設(shè)備的安全狀態(tài)，而系統(tǒng)報(bào)警的處理也主要依靠現(xiàn)場(chǎng)人員的自覺性及處理事件的能力。因此，礦區(qū)鐵路亟需構(gòu)建相應(yīng)的應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)報(bào)警數(shù)據(jù)的信息化、可傳輸化，方便管理部門對(duì)安全信息的掌握，同時(shí)提升現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行人員的責(zé)任感。

（2）應(yīng)急響應(yīng)與事件處置有待提高。根據(jù)國家對(duì)企業(yè)安全生產(chǎn)、應(yīng)急救援等工作的要求，淄博礦業(yè)集團(tuán)目前已經(jīng)完成車站聯(lián)鎖故障、道口交通事故及機(jī)車、車輛、列車脫軌事故等 13 類應(yīng)急救援預(yù)案的編制，并按照預(yù)案不定期展開應(yīng)急演練活動(dòng)。但是，在應(yīng)急演練中，現(xiàn)場(chǎng)救援不能按照預(yù)案的步驟、方法及重點(diǎn)對(duì)象展開，尤其在信息實(shí)時(shí)發(fā)布、事后回放、演練總結(jié)等方面缺乏技術(shù)支持，管理部門對(duì)應(yīng)急預(yù)案不熟悉，無法按照預(yù)先規(guī)劃的流程實(shí)施救援。因此，礦區(qū)鐵路亟需構(gòu)建相應(yīng)的應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)預(yù)案的數(shù)字化、執(zhí)行過程的自動(dòng)化和流程化，從而提高應(yīng)急指揮效率，減少事故損失。

2 應(yīng)急響應(yīng)綜合信息系統(tǒng)目標(biāo)

2.1 實(shí)現(xiàn)機(jī)車運(yùn)行安全預(yù)警

礦區(qū)鐵路機(jī)車上安裝了信號(hào)裝置、列車運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置、無線調(diào)度電話等信息裝置，主要涉及車速信息、機(jī)車位置信息和機(jī)車壓力 3 個(gè)安全生產(chǎn)要素。車速和機(jī)車位置信息反映機(jī)車是否超速和冒進(jìn)，機(jī)車壓力反映機(jī)車是否處于緊急制動(dòng)狀態(tài)。上述信息集中存儲(chǔ)于機(jī)車和機(jī)房服務(wù)器，可以通過機(jī)車顯示屏、指示燈進(jìn)行可視化警示和語音警示。通過構(gòu)建應(yīng)急響應(yīng)綜合信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)房服務(wù)器的信息采集、分析與存儲(chǔ)。機(jī)車出現(xiàn)異常時(shí)該系統(tǒng)可以進(jìn)行報(bào)警并發(fā)布到信息查詢顯示終端。管理部門利用權(quán)限進(jìn)行安全信息查詢，全方位掌握機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)可以根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)機(jī)車運(yùn)行安全狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，從而提升鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩龋瑴p少機(jī)車運(yùn)行途中發(fā)生危險(xiǎn)的可能。

2.2 實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸系統(tǒng)的實(shí)時(shí)預(yù)警

淄博礦業(yè)集團(tuán)礦區(qū)鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)主要包含微機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備(如軌道電路、信號(hào)燈和室內(nèi)聯(lián)鎖設(shè)備等)、線路、貨運(yùn)、道口監(jiān)測(cè)設(shè)備，目前各類設(shè)備只能實(shí)現(xiàn)自我報(bào)警，由現(xiàn)場(chǎng)工作人員進(jìn)行監(jiān)視并執(zhí)行緊急狀況處理。通過構(gòu)建應(yīng)急響應(yīng)綜合信息系統(tǒng)，采取網(wǎng)絡(luò)、串口等多種通信手段，從各系統(tǒng)中采集接收安全信息，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。在接收到來自各運(yùn)輸子系統(tǒng)的報(bào)警信息時(shí)，該系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警并發(fā)布到信息查詢顯示終端。管理部門可以通過該系統(tǒng)獲取設(shè)備的運(yùn)行和報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路運(yùn)輸全過程的有效監(jiān)管。

2.3 實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸輔助設(shè)備的實(shí)時(shí)預(yù)警

運(yùn)輸輔助設(shè)備主要包括機(jī)房環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備和供配電系統(tǒng)(包括電源屏及高壓供配電)。通過構(gòu)建應(yīng)急響應(yīng)綜合信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以下功能。

（1）實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)房環(huán)境監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)預(yù)警。機(jī)房環(huán)境監(jiān)測(cè)主要監(jiān)測(cè)機(jī)房的通信狀態(tài)、供電狀況、溫濕度、消防及門禁等信息，目前采用 B/S 架構(gòu)，通過 IE瀏覽器直接登錄服務(wù)器對(duì)機(jī)房環(huán)境進(jìn)行查看，并自帶報(bào)警功能，在出現(xiàn)異常時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)向外發(fā)送報(bào)警數(shù)據(jù)，或自動(dòng)通過電話通知值班人員。但是，目前機(jī)房環(huán)境的預(yù)報(bào)警信息僅相關(guān)工作人員知道，通過構(gòu)建應(yīng)急響應(yīng)綜合信息系統(tǒng)將機(jī)房環(huán)境監(jiān)測(cè)及報(bào)警數(shù)據(jù)以網(wǎng)絡(luò)通信的方式進(jìn)行分析、存儲(chǔ)，使管理部門直接掌握機(jī)房運(yùn)行情況，而不局限于人員的匯報(bào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)房的有效監(jiān)管。

（2）實(shí)現(xiàn)對(duì)供配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)預(yù)警。淄博礦業(yè)集團(tuán)目前的 2 處高壓配電間均無遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，僅可通過供配電設(shè)備本身的儀表盤進(jìn)行查看，除現(xiàn)場(chǎng)工作人員外，管理部門無法直接得到設(shè)備信息。通過構(gòu)建應(yīng)急響應(yīng)綜合信息系統(tǒng)，增加供配電的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集數(shù)字化，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸進(jìn)行分析及報(bào)警，使管理部門實(shí)現(xiàn)對(duì)供配電設(shè)備的有效監(jiān)管。

2.4 企業(yè)鐵路安全應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)建設(shè)

為便于應(yīng)急預(yù)案與應(yīng)急事件的管理與輔助決策，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)急事件的快速處理，以信息收集集中化、通信指揮一體化、指揮處置可視化、應(yīng)急預(yù)案數(shù)字化、資源管理統(tǒng)一化、應(yīng)急管理流程化、過程記錄自動(dòng)化及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化為建設(shè)目標(biāo)構(gòu)建應(yīng)急響應(yīng)綜合信息系統(tǒng)，形成具有企業(yè)鐵路應(yīng)急管理能力的核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)的應(yīng)急指揮平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)鐵路安全管理部門對(duì)應(yīng)急管理及指揮過程中的決策、協(xié)商、資源調(diào)配及現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)信息反饋等功能。

（1）實(shí)現(xiàn)應(yīng)急預(yù)案的管理。完成應(yīng)急預(yù)案的分類、添加、刪除、修改和評(píng)價(jià)，建成科學(xué)完整的應(yīng)急預(yù)案庫。

（2）實(shí)現(xiàn)應(yīng)急預(yù)案的查詢。借助于企業(yè)鐵路局域網(wǎng)，滿足企業(yè)鐵路各部門的查詢和學(xué)習(xí)需求。

（3）實(shí)現(xiàn)應(yīng)急事件的處理。實(shí)現(xiàn)應(yīng)急事件的處理主要包括應(yīng)急事件信息的接受和自動(dòng)處理。前者負(fù)責(zé)從局域網(wǎng)中收集應(yīng)急事件信息，并及時(shí)提交至應(yīng)急事件自動(dòng)處理模塊；后者根據(jù)預(yù)案庫的內(nèi)容，自動(dòng)啟動(dòng)應(yīng)急事件處理的決策支持系統(tǒng)，并發(fā)送給處理人員。

3 綜合預(yù)警與響應(yīng)信息系統(tǒng)平臺(tái)構(gòu)建

礦區(qū)鐵路綜合預(yù)警與響應(yīng)信息系統(tǒng)是以安全管理科學(xué)、安全決策科學(xué)與安全信息技術(shù)為基礎(chǔ)，集安全信息采集、傳輸、處理、決策分析為一體，綜合監(jiān)控、分析和處理鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)系統(tǒng)的人、機(jī)、環(huán)境、管理 4 個(gè)方面的安全屬性，輔助鐵路安全監(jiān)察部門進(jìn)行科學(xué)安全管理決策的安全管理信息系統(tǒng)。

3.1 綜合預(yù)警與響應(yīng)平臺(tái)設(shè)計(jì)

通過采用系統(tǒng)集成、可視化中控、同步和雙緩沖等技術(shù)，對(duì)車站聯(lián)鎖、機(jī)車運(yùn)行、供配電等生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)、整合和分類，礦區(qū)鐵路構(gòu)建集安全信息自動(dòng)采集、預(yù)警條件智能判斷、預(yù)案自動(dòng)觸發(fā)及救援處置情況實(shí)時(shí)發(fā)布為一體的綜合預(yù)警與響應(yīng)信息系統(tǒng)，如圖1 所示。

3.2 平臺(tái)功能

綜合預(yù)警與響應(yīng)信息系統(tǒng)采取事故樹預(yù)警、安全評(píng)價(jià)預(yù)警、定量預(yù)測(cè)預(yù)警等方法，通過預(yù)先設(shè)定的設(shè)備和作業(yè)預(yù)警規(guī)則自動(dòng)判斷事件，一旦符合設(shè)定規(guī)則即發(fā)送相應(yīng)設(shè)備和作業(yè)的事件報(bào)警，相關(guān)人員收到預(yù)警信息提前采取處置措施，避免事故發(fā)生。具體實(shí)現(xiàn)功能如下。

（1）實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)車緊急制動(dòng)、冒進(jìn)信號(hào)、運(yùn)行超速等安全信息的采集和分析。通過實(shí)時(shí)傳輸報(bào)警信息，統(tǒng)一存儲(chǔ)于中央數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)安全信息管理系統(tǒng)的采集處理。

（2）實(shí)現(xiàn)對(duì)微機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備、線路、貨運(yùn)、道口監(jiān)測(cè)設(shè)備等分離系統(tǒng)報(bào)警信息的采集和分析。通過對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，統(tǒng)一存儲(chǔ)于中央數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)安全信息管理系統(tǒng)的采集處理。

圖1 多系統(tǒng)集成綜合預(yù)警與響應(yīng)信息平臺(tái)設(shè)計(jì)構(gòu)思

（3）實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸輔助設(shè)備報(bào)警信息的采集和分析。通過對(duì)報(bào)警信息的實(shí)時(shí)傳輸，統(tǒng)一存儲(chǔ)于中央數(shù)據(jù)庫，便于實(shí)現(xiàn)安全信息管理系統(tǒng)的采集處理。

（4）提供數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析。實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)度中心、安全管理部門及生產(chǎn)主要場(chǎng)所安全管理信息的統(tǒng)計(jì)，準(zhǔn)確地反映歷史和目前的安全管理狀況，如存在問題、安全天數(shù)、設(shè)備狀態(tài)及故障率等，同時(shí)提供系統(tǒng)內(nèi)部橫向與縱向數(shù)據(jù)的對(duì)比、排序和分析。

（5）實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心對(duì)相關(guān)安全信息的實(shí)時(shí)發(fā)布。放置于各工作地點(diǎn)的顯示終端可以實(shí)時(shí)接收信息并提示閱覽，方便職工實(shí)時(shí)查詢統(tǒng)計(jì)。

通過構(gòu)建綜合預(yù)警與響應(yīng)信息系統(tǒng)，建立應(yīng)急指揮平臺(tái)和事故救援專家?guī)欤瑢?shí)現(xiàn)對(duì)突發(fā)事件的監(jiān)控、預(yù)警、應(yīng)急指揮、善后恢復(fù)等信息的全過程數(shù)字化、可視化、集中化、自動(dòng)化、流程化管理，從而提高應(yīng)急指揮效率，打破各個(gè)應(yīng)急指揮系統(tǒng)的孤立傳輸。

4 綜合預(yù)警與響應(yīng)信息系統(tǒng)平臺(tái)效益分析

4.1 社會(huì)效益

綜合預(yù)警與響應(yīng)信息系統(tǒng)社會(huì)效益分析如下。

（1）實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)輸系統(tǒng)、車站遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)等生產(chǎn)系統(tǒng)與供配電等輔助生產(chǎn)系統(tǒng)的安全信息集成。通過建立綜合安全信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心對(duì)預(yù)警信息的實(shí)時(shí)監(jiān)督。

（2）有效提高淄博礦業(yè)集團(tuán)的安全保障能力。能夠有效降低鐵路事故的發(fā)生，避免因事故救援不力帶來嚴(yán)重后果，為企業(yè)穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展打下基礎(chǔ)。

（3）實(shí)現(xiàn)安全管理文件的上傳、下載。各部門通過服務(wù)器連接實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的共享與協(xié)作，對(duì)人員信息、施工情況、各種報(bào)表、安全隱患及處理情況等安全管理信息進(jìn)行統(tǒng)一管理。改變傳統(tǒng)的安全生產(chǎn)管理模式，提供全新的信息化管理，提高信息化水平和工作效率，增強(qiáng)安全信息的公共監(jiān)督力，在行業(yè)內(nèi)有較好的推廣價(jià)值。

4.2 安全效益

綜合預(yù)警與響應(yīng)信息系統(tǒng)安全效益分析如下。

（1）通過各項(xiàng)信息系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)警，礦區(qū)鐵路變“事后處理”為“事前預(yù)防”，大大降低了事故的發(fā)生，避免人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失。

（2）通過數(shù)字化應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)的建立，礦區(qū)鐵路一旦發(fā)生事故可以實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)和有序救援，方便指揮機(jī)構(gòu)指導(dǎo)救援，有效減少損失。