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摘 要加强对铁路的防护是保障行车和人身安全的一项重要措施，现场施工作业中，如果不设防护或防护措施不到位，就会严重威胁铁路行车安全和作业人员的人身安全。以青藏线格拉段为例，提出了一种新的现场作业安全防护方法构想，并对安全防护平台和防护终端功能进行了设计。
关键词青藏线格拉段；安全防护平台；安全防护终端
中图分类号U298.1文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)061-0150-01
加强对铁路的防护是保障行车和人身安全的一项重要措施，现场施工作业中，如果不设防护或防护措施不到位，就会严重威胁铁路行车安全和作业人员的人身安全，目前采用的防护措施主要有以下弊端：①预警太迟会直接危及铁路维护人员的人身安全；②预警过早，会造成过早下线，从而影响作业效率尤其。而且随着铁路的不断提速，列车密度的日益增大，防护工作显得尤为重要。正确设置防护，对于满足施工作业的要求，保障铁路运输和国民经济发展，具有十分重要的战略意义。本文以青藏线格拉段为例，在分析现有的现场作业安全防护方法的基础上，提出了一种新的现场作业安全防护方法的构想并进行了相关的设计。
1常见防护方式
1）设置人员进行防护。设置人员进行防护是在维修作业区段两端设置防护人员，当列车到来或者接近时，防护人员对维修作业区段内的维修人员进行预警。此种防护方法是靠防护人员主观判断，所以无法做到预警信息的准确性和及时性；当防护人员大意或者疲惫时，维修人员就失去了防护，不符合故障—安全原则。
2）电台防护。电台防护是维修人员随身携带接收设备，列车上面设置有电台，电台不停断的发出列车到来的信号，维修人员可以通过接收设备接收到，从而达到预警的目的。此种方法也无法做到预警信息的准确性和及时性；由于是单向的传输，无法确认维修人员是否收到预警信息，在维修人员无法收到预警信息的情况下，失去了防护的意义，也不符合故障—安全原则。
3）防护方式总结。现有的防护措施具有两个鲜明的特点，即通信方式上采用车—人通信和预警信息产生时采用距离预警。现有的现场作业安全防护方法在一定程度上起到了防护作用，但是随着列车速度的不断加快，尤其随着高速铁路的快速发展，现有的现场作业安全防护方法已经不能保障工作人员的人身安全，很难满足铁路安全生产的需求。
2青藏线格拉段作业防护构想与设计
2.1新型作业防护系统总体构想
以青藏线格拉段为例，新型作业防护系统结构构想如下：在现有青藏线ITCS系统的基础上，调度中心增设现场作业安全防护平台，现场增设终端设备，其余设备可利用既有ITCS系统设备和网络。列控车载设备将列车当前位置和速度信息，通过GSM-R网络实时传送给调度中心的消息转发设备，局域网的通信前端机将消息转发设备的信息传送给现场作业安全防护平台。现场作业人员终端设备利用GPS或者公里标定位当前经纬度或者公里标，将位置信息通过GSM-R传送回现场作业安全防护平台。
平台对接收到的列车位置、速度等信息和现场作业人员的位置信息进行里程标转换，通过匹配数据库中电子地图的上的线路信息，实时计算出列车以当前速度下运行到作业位置的时间，将相距一定时间间隔隔归档，每当对应不同的预警级别，产生出不同的报文信息。
现场作业安全防护终端接收通过GSM-R网络传送过来的预警信息，针对不同的预警报文信息采用不用的预警信息，从而达到防护现场作业人员的目的。
2.2新型作业防护系统的功能设计
2.2.1现场安全作业防护平台功能设计
该防护平台主要是对接收到的信息进行处理，对运算级别进行计算，将接收到的数据转换为视图，形象地向调度人员表示，并给现场作业安全防护终端传送计算结果。该部分为本系统的核心，应实现如下几项功能：
1）分级预警命令计算。防护平台采用分级时间预警模式，即根据列车运行的速度及列车与维修人员之间的距离得到不同级别的预警。预警信息分为四个等级：①正常（蓝色表示）：告诉维护人员，可以正常维护，列车两分钟之内不会到达；②有情况（绿色）：列车两分钟内可能到达，准备下线；③紧急（黄色）：三十秒到一分钟之内可能到达，维修人员立刻下线；④非常紧急（红色）：列车30秒内到达，施工人员远离线路。
在确定不同预警级别的同时，我们考虑到线路的弯曲、坡度等复杂因素，速度有可能变化较为剧烈，以低速运行，相对预警级别较低，突发变为高速运行，存在不能及时反映给现场人员的问题。因此，我们在防护平台中确定黄色和红色级别为不可降级预警，即黄色和红色预警为不可降级预警。
2）预警报文自动选择和发送。由于现场作业区的位置和距离作业位置长度均存在随机性，现场安全作业平台必须对采集到的列车速度、位置信息和现场作业人员的位置信息进行计算和分析，确定合理的预警级别，保证检索预警报文过程的正确性，及时向现场作业人员发送报文信息，同时将预警级别情况反馈给调度员。在预警级别发生变化后，防护平台应及时改变发送预警报文。
3）列车和人员信息实时采集。列车在线路上的位置和速度是随机的，这就决定预警级别的计算也是随机的。为了准确地计算预警结果，需要实时采集列车的位置和速度信息，及现场作业人员的位置信息。为保证计算的精度，不仅要采集到列车的位置和速度，还需要采集列车的载重、机车型号、线路的状况等信息；为了采集到更加精确的人员位置信息，防护平台还需要接收从防护终端反馈到平台的人员位置确认信息。
4）预警级别实时计算。线路上的临时限速、坡度、风速等情况直接影响着列车的实时速度，现场情况的复杂多变造成列车实际速度很难准确预测。为了能更加安全可靠地预警，本系统设定时间间隔为5秒，即每5秒对实时采集到的列车速度、位置和现场作业人员的位置等信息进行计算，得出实时的预警信息。
5）闭环接收终端反馈信息。现场作业人员的精确位置很难在施工前确定，作业人员是否接收到预警信号，这些信息能否准确的传送给平台直接影响到平台产生出的预警信息的准确性，所以安全防护平台必须能够接收终端反馈来的信息。
2.2.2现场作业安全防护终端实现及其功能
终端接收到由GSM-R网络发送过来的预警级别信号，对于不同级别发出不同的预警信息；现场人员需按压自复式按钮，向安全防护平台传递反馈预警级别接收报文。现场安全防护终端采用手提的方式，上面装有LED灯、喇叭、GPS设备、GSM-R接收设备。应实现如下几项功能：
1）声音提示预警。为防止现场工作人员不能及时看见灯光预警，设置声音预警功能。用不同的语音提示，表示不同级别预警。
2）灯光提示预警。考虑到铁路现场工作环境嘈杂，维修人员有可能听不到声音提示，故设置灯光提示预警。
3）震动提示预警。现场环境比较复杂，在声音预警和灯光预警的基础之上，我们增设了震动预警方式。震动提示预警在接收到绿色、黄色和红色级别预警时才会起到作用，同时此种预警方式也无法准确表示是哪一级别预警。
4）反馈接收预警。當现场人员接收到预警信息后，需及时按压自复按钮表示接收到信息，通过通信模块将接收的预警信息向平台反馈，使调度人员及时了解现场是否接受到预警。
5）GPS定位功能。现场施工人员通过防护终端的GPS定位功能确定所处位置，并将经纬度信息发回给安全防护平台，可以弥补公里标定位不精确的缺点。
3结束语
本文在青藏线格拉段的设备基础之上，提出一种科学实用的现场作业安全防护系统，新防护系统在调度中心增设现场作业安全防护平台，在现场增设终端设备，其余设备可利用既有ITCS系统设备和网络。
防护平台对列车、人员位置的信息进行实时采集和计算，并且自动发送预警信息报文，这样就解决了预警信息准确性和及时性的问题；为了保证工作人员及时收到预警信息，在防护装置上设置信息确认按钮，当工作人员接收到预警信息后，可以按下确认按钮，防护终端将确认信息传送给防护平台，这样防护平台就确认其已经收到预警信息；在防护终端装置上设置有正常工作指示灯按钮和非正常工作指示灯按钮，当防护装置正常工作时，正常工作指示灯亮，当防护装置发生故障时，非正常工作指示灯亮，此时现场的工作人员就需要采取其他的防护方法，从而达到故障-安全。
新型防护系统的设计能更好保障现场作业人员的人身安全，满足铁路安全生产的需要，对提高效率也有明显的效果。
参考文献
[1]邓国荣.铁路隧道施工中的安全防护[J].甘肃科技,2004,20(7):104-106.
[2]苟允昌.电气化铁路作业安全自动防护装置[P].中国专利:CN2226077,1996-05-01.
作者简介
张国霞（1983—）女，青海西宁人，青藏铁路公司西宁电务段职工教育科，助理工程师。
关键词青藏线格拉段；安全防护平台；安全防护终端
中图分类号U298.1文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)061-0150-01
加强对铁路的防护是保障行车和人身安全的一项重要措施，现场施工作业中，如果不设防护或防护措施不到位，就会严重威胁铁路行车安全和作业人员的人身安全，目前采用的防护措施主要有以下弊端：①预警太迟会直接危及铁路维护人员的人身安全；②预警过早，会造成过早下线，从而影响作业效率尤其。而且随着铁路的不断提速，列车密度的日益增大，防护工作显得尤为重要。正确设置防护，对于满足施工作业的要求，保障铁路运输和国民经济发展，具有十分重要的战略意义。本文以青藏线格拉段为例，在分析现有的现场作业安全防护方法的基础上，提出了一种新的现场作业安全防护方法的构想并进行了相关的设计。
1常见防护方式
1）设置人员进行防护。设置人员进行防护是在维修作业区段两端设置防护人员，当列车到来或者接近时，防护人员对维修作业区段内的维修人员进行预警。此种防护方法是靠防护人员主观判断，所以无法做到预警信息的准确性和及时性；当防护人员大意或者疲惫时，维修人员就失去了防护，不符合故障—安全原则。
2）电台防护。电台防护是维修人员随身携带接收设备，列车上面设置有电台，电台不停断的发出列车到来的信号，维修人员可以通过接收设备接收到，从而达到预警的目的。此种方法也无法做到预警信息的准确性和及时性；由于是单向的传输，无法确认维修人员是否收到预警信息，在维修人员无法收到预警信息的情况下，失去了防护的意义，也不符合故障—安全原则。
3）防护方式总结。现有的防护措施具有两个鲜明的特点，即通信方式上采用车—人通信和预警信息产生时采用距离预警。现有的现场作业安全防护方法在一定程度上起到了防护作用，但是随着列车速度的不断加快，尤其随着高速铁路的快速发展，现有的现场作业安全防护方法已经不能保障工作人员的人身安全，很难满足铁路安全生产的需求。
2青藏线格拉段作业防护构想与设计
2.1新型作业防护系统总体构想
以青藏线格拉段为例，新型作业防护系统结构构想如下：在现有青藏线ITCS系统的基础上，调度中心增设现场作业安全防护平台，现场增设终端设备，其余设备可利用既有ITCS系统设备和网络。列控车载设备将列车当前位置和速度信息，通过GSM-R网络实时传送给调度中心的消息转发设备，局域网的通信前端机将消息转发设备的信息传送给现场作业安全防护平台。现场作业人员终端设备利用GPS或者公里标定位当前经纬度或者公里标，将位置信息通过GSM-R传送回现场作业安全防护平台。
平台对接收到的列车位置、速度等信息和现场作业人员的位置信息进行里程标转换，通过匹配数据库中电子地图的上的线路信息，实时计算出列车以当前速度下运行到作业位置的时间，将相距一定时间间隔隔归档，每当对应不同的预警级别，产生出不同的报文信息。
现场作业安全防护终端接收通过GSM-R网络传送过来的预警信息，针对不同的预警报文信息采用不用的预警信息，从而达到防护现场作业人员的目的。
2.2新型作业防护系统的功能设计
2.2.1现场安全作业防护平台功能设计
该防护平台主要是对接收到的信息进行处理，对运算级别进行计算，将接收到的数据转换为视图，形象地向调度人员表示，并给现场作业安全防护终端传送计算结果。该部分为本系统的核心，应实现如下几项功能：
1）分级预警命令计算。防护平台采用分级时间预警模式，即根据列车运行的速度及列车与维修人员之间的距离得到不同级别的预警。预警信息分为四个等级：①正常（蓝色表示）：告诉维护人员，可以正常维护，列车两分钟之内不会到达；②有情况（绿色）：列车两分钟内可能到达，准备下线；③紧急（黄色）：三十秒到一分钟之内可能到达，维修人员立刻下线；④非常紧急（红色）：列车30秒内到达，施工人员远离线路。
在确定不同预警级别的同时，我们考虑到线路的弯曲、坡度等复杂因素，速度有可能变化较为剧烈，以低速运行，相对预警级别较低，突发变为高速运行，存在不能及时反映给现场人员的问题。因此，我们在防护平台中确定黄色和红色级别为不可降级预警，即黄色和红色预警为不可降级预警。
2）预警报文自动选择和发送。由于现场作业区的位置和距离作业位置长度均存在随机性，现场安全作业平台必须对采集到的列车速度、位置信息和现场作业人员的位置信息进行计算和分析，确定合理的预警级别，保证检索预警报文过程的正确性，及时向现场作业人员发送报文信息，同时将预警级别情况反馈给调度员。在预警级别发生变化后，防护平台应及时改变发送预警报文。
3）列车和人员信息实时采集。列车在线路上的位置和速度是随机的，这就决定预警级别的计算也是随机的。为了准确地计算预警结果，需要实时采集列车的位置和速度信息，及现场作业人员的位置信息。为保证计算的精度，不仅要采集到列车的位置和速度，还需要采集列车的载重、机车型号、线路的状况等信息；为了采集到更加精确的人员位置信息，防护平台还需要接收从防护终端反馈到平台的人员位置确认信息。
4）预警级别实时计算。线路上的临时限速、坡度、风速等情况直接影响着列车的实时速度，现场情况的复杂多变造成列车实际速度很难准确预测。为了能更加安全可靠地预警，本系统设定时间间隔为5秒，即每5秒对实时采集到的列车速度、位置和现场作业人员的位置等信息进行计算，得出实时的预警信息。
5）闭环接收终端反馈信息。现场作业人员的精确位置很难在施工前确定，作业人员是否接收到预警信号，这些信息能否准确的传送给平台直接影响到平台产生出的预警信息的准确性，所以安全防护平台必须能够接收终端反馈来的信息。
2.2.2现场作业安全防护终端实现及其功能
终端接收到由GSM-R网络发送过来的预警级别信号，对于不同级别发出不同的预警信息；现场人员需按压自复式按钮，向安全防护平台传递反馈预警级别接收报文。现场安全防护终端采用手提的方式，上面装有LED灯、喇叭、GPS设备、GSM-R接收设备。应实现如下几项功能：
1）声音提示预警。为防止现场工作人员不能及时看见灯光预警，设置声音预警功能。用不同的语音提示，表示不同级别预警。
2）灯光提示预警。考虑到铁路现场工作环境嘈杂，维修人员有可能听不到声音提示，故设置灯光提示预警。
3）震动提示预警。现场环境比较复杂，在声音预警和灯光预警的基础之上，我们增设了震动预警方式。震动提示预警在接收到绿色、黄色和红色级别预警时才会起到作用，同时此种预警方式也无法准确表示是哪一级别预警。
4）反馈接收预警。當现场人员接收到预警信息后，需及时按压自复按钮表示接收到信息，通过通信模块将接收的预警信息向平台反馈，使调度人员及时了解现场是否接受到预警。
5）GPS定位功能。现场施工人员通过防护终端的GPS定位功能确定所处位置，并将经纬度信息发回给安全防护平台，可以弥补公里标定位不精确的缺点。
3结束语
本文在青藏线格拉段的设备基础之上，提出一种科学实用的现场作业安全防护系统，新防护系统在调度中心增设现场作业安全防护平台，在现场增设终端设备，其余设备可利用既有ITCS系统设备和网络。
防护平台对列车、人员位置的信息进行实时采集和计算，并且自动发送预警信息报文，这样就解决了预警信息准确性和及时性的问题；为了保证工作人员及时收到预警信息，在防护装置上设置信息确认按钮，当工作人员接收到预警信息后，可以按下确认按钮，防护终端将确认信息传送给防护平台，这样防护平台就确认其已经收到预警信息；在防护终端装置上设置有正常工作指示灯按钮和非正常工作指示灯按钮，当防护装置正常工作时，正常工作指示灯亮，当防护装置发生故障时，非正常工作指示灯亮，此时现场的工作人员就需要采取其他的防护方法，从而达到故障-安全。
新型防护系统的设计能更好保障现场作业人员的人身安全，满足铁路安全生产的需要，对提高效率也有明显的效果。
参考文献
[1]邓国荣.铁路隧道施工中的安全防护[J].甘肃科技,2004,20(7):104-106.
[2]苟允昌.电气化铁路作业安全自动防护装置[P].中国专利:CN2226077,1996-05-01.
作者简介
张国霞（1983—）女，青海西宁人，青藏铁路公司西宁电务段职工教育科，助理工程师。