信息技术在铁路行车安全方面的应用及系统解决方案

中国铁路实施六次大面积提速以来，铁路建设全面展开，对铁路运输安全的要求越来越高。因此，加快建设和完善铁路行车安全保障体系，深入探索和把握安全管理规律，利用信息技术保障行车安全，实现事故管理从被动到主动、从事后到超前、从经验到科学分析，是深入推进安全基础建设的关键性、基础性工作。根据发达国家的经验和我国铁路的实践，采用信息技术建立健全铁路安全保障体系，对确保铁路持续安全具有重要意义。

1  信息技术在行车安全保障方面的应用

1.1  在运输装备安全保障方面的应用

1.1.1  机车安全监控系统

机务系统已将信息技术应用于机车调度指挥、机车运行状态检测、检测数据采集、检修作业监控等领域。车载智能设备已经发展到覆盖牵引、制动、辅助系统、列车控制、司机室显示器及其电器的监测与控制等方面，通过对机车在线运行的实时监测、分析，向地面提供机车在途运行故障与状态信息，以及地面向机车乘务员途中故障处理提供远程技术支持。充分利用车载设备的检测记录信息，为机车检修，质量及技术管理系统实现检修生产、设备管理等生产管理过程数字化、网络化提供信息支持。

机务安全监控系统由车载设备、地面数据服务器、铁路局通信服务器、地面查询分析工作站等构成，通过无线数据通信将机车运行状态，机车监控装置、走行部检测装置等信息实时上传铁路局，实现对列车安全运行实时监控。

1.1.2  动车组与客车运行安全系统

客车运行安全监控系统（TCDS）利用车载安全监控系统在客车运行中，对客车运行状态的车下制动系统、转向架动力系统、轴温监测系统、电子防滑器等运行状态进行数据采集，通过机车车载无线传输装置将重要数据实时发回地面（运行全过程数据到站后通过无线下载到地面）维修基地。经专家系统分析处理，指导客车车辆维修以提高检修效率。

1.1.3  车辆安全防范预警系统

截止2009年底，车辆红外线轴温智能探测系统（THDS）已在全路建立了个探测站，并实现了全路联网运行，通过配套故障智能跟踪装置，实现车次、车号跟踪，热轴货车车号的精确预报，有效地防止了热轴事故的发生。

车辆运行品质动态监测系统（TPDS）从2001年开始，在京沪线安装了8套，对车辆蛇行严重失稳、车辆超偏载、车轮擦伤进行有效的监测，并且运行稳定、可靠。该系统已在部分铁路等铁路干线安装使用。

车辆滚动轴承故障轨边声学诊断系统（TADS）从2004年起，在大秦线下庄站安装试用，兑现率100％，运行结果表明TADS对发现货车滚动轴承早期故障，消除安全隐患与保证列车运行安全，确实起到很好作用。现已在部分铁路干线安装使用。

货车故障动态图像检测系统（TFDS）2004年在大秦线茶坞站上行、下行到达列检所安装试用。

随着列检布局的调整，列检保证区段的不断延长，列检安全责任更重、要求更高，采用该系统，将对提高列检作业质量，改变作业方式产生深远的影响。通过联网为列检人员提供货车运行故障信息（包括数据和图像），使货车故障及时得到维修处理。

1.2  在基础设施安全保障方面的应用

1.2.1  工务安全检测系统

工务系统安全保障主要包括3个方面：

（1）工务检测信息系统。

（2）轨温实时检测系统。

（3）防洪水害信息系统。

工务检测信息系统是为提高工务安全生产管理水平，将列车上晃车仪、添乘仪、轨检车检测装置的实时检测数据通过公网GPRS传至检测所，检测所将收集的晃车仪、添乘仪、轨检车、探伤车等信息，集中存入工务数据库，供相关部门及时掌握病害和处理情况。

轨温实时检测系统是对轨道温度和轨道所处地区的环境温度进行实时监测，并将采集的信息通过站段办公系统网，VPN网传送传到工务段，由工务段传到相关部门，以供分析和查询。

防洪信息系统是对水害发生信息、水害慢行信息、暴雨封锁区间、水害直接损失、危险地点、看守地点、雨量计信息，沿线水库、雨量警戒值，防洪备料机具及战备粱等信息进行收集整理，及时地掌握防洪、水害信息，以及对防洪、水害历史信息进行分析，发挥各类信息资源的优势，为铁路科学防洪提供依据。

1.2.2  信号微机监测系统

铁路信号微机监测系统已经得到广泛应用，基本实现了联网，取得了较好的应用效果。主要功能是通过信号微机监测网络，汇总各站的监测信息并存储，保证与车站基础信息的同步，向各访问终端提供信息查询服务。铁路信号微机监测系统是保证行车安全、加强信号设备结合部管理，监测信号设备状态，提高电务部门维护水平和维护效率的重要行车设备。

车站、车场和区间的信号设备状态监测以及车站、车场、机房等关键处所的环境参数监测，道岔动态状态监测系统等亦列入应用。

1.2.3  视频安全监控系统

视频安全监控以多媒体技术、计算机网络技术、视频压缩编解码技术为核心，采用嵌入式操作系统以及内置Web服务器技术，构造视频安全监控网络。目前主要应用的有车站作业远程监控系统、客运站视频监控系统、治安重点部位和复杂区段护路视频监控系统，网络化综合视频监控系统。

在自动监视模式下，能够自动对监视区域进行行为分析，实现对异物“入侵”的自动跟踪监测；能够结合行为分析功能以及与动力和环境开关量监控系统的联动，实现告警功能，告警时可自动实现视频的切换、视频的保存以及抓拍。查询告警信息时，系统可以自动查找告警时间及相应时段保存的对应视频文件。

1.3  在固定设施综合安全保障方面的应用

综合安全保障系统负责线路、桥梁、路基、接触网、通信及信号等设施的动态检测和质量状态分析，相关固定设施日常安全检测，提出相关的维修方案及建议。

固定设施贯彻预防性计划维修和状态修相结合的原则，综合检测及维修系统拟由综合检测中心、综合维修段及下辖的综合工区、保养点和大型养路机械段组成。鉴于客运专线网及铁路生产力布局调整的有关精神，综合检测中心暂按设置在北京、武汉，上海和广州。检测系统信息暂按综合检测中心、综合维修段、综合工区及下属保养点三级结构设置。

检测中心配备综合检测列车、钢轨探伤车、轨道弹性检查车等设备，承担管内固定设施的综合检测作业，综合维修段及下辖的综合工区配备轨道确认车、桥梁检测车及限界检测车等设备，负责  固定设施日常安全检测。

2  铁路行车安全保障系统解决方案

2.1  合理组网

现有安全检测系统的种类多样，检测点的采集特点和采集数据格式各不相同。要将这些不同特点的信息统一收集，统一传输，统一管理，资源共享，就必须有统一的传输网络平台。统一传输安全检测信息的网络平台，要综合考虑各方面需求，同时要兼顾特殊应用的特殊需求。

根据铁路行车安全保障信息的特点，信息传输网络应分为现场接入网和远程传输网。现场接入网负责将安全信息从现场接入并传输到就近车站。该网络应尽量满足不同系统的信息传输要求，便于统一维护和管理，与远程传输网的连接必须采用统一的接IZl标准，使用TCP／IP协议。远程传输网负责承载安全信息的远程传输。实现铁路基础数据的资源共享，远程传输网应依附于现有的铁路计算机网络，现场接入网经过接口和协议的转换后，选择合理的接入方式与远程传输网连接。

安全信息网分为现场接入和远程传输总体示如图1.

2.1.1  现场接入传输网

安全检测信息现场接入传输网应采用统一传输通道，采用总线型（优先）或星型结构与车站汇接设备相连，并接入车站局域网。按照就近接入的原则，将各安全检测设备接入最近的车站。避免不同应用的安全检测设备分别租用长途或区间通道与铁路局直连，造成运营成本的增加。

2.1.2  远程共享传输网

现有铁路计算机网络是以铁道部为核心，涵盖全国所有铁路局以及绝大部分站段的三层四级星型网络。铁道部到铁路局之间为骨干网，铁路局到基层站段之间为基层网。铁路局范围内的基层网中又部署了网络汇接点，基层站段先上联到网络汇接点，然后由汇接点再上联铁路局。铁路各新建线路都按照这个结构扩展新建线路范围内的计算机网络，新建客运专线计算机网络的基本结构和组网模式与现有铁路计算机网络基本一致。

安全检测信息接入铁路计算机网络可以达到全路范围内的资源共享与利用，可以满足各种应用的需求。

2.2  资源整合与信息共享

行车安全保障信息共享平台是跨系统信息交换和共享的枢纽，是一个为各专业信息系统与本系统间实现信息交互、信息共享服务及功能共享服务的平台。该平台能够对信息进行集中存储、分析加工、数据转换和处理，按照用户的权限和服务优先级，满足数据交换和共享需求，并保证信息交换和共享的安全性和可靠性。

信息共享平台可提供两种信息交换和共享方式：

（1）数据库级共享。

（2）应用系统级共享。另外部分专业系统的信息展现可通过复示的方法来实现。

数据库级共享将从各系统获取的报警数据和相关业务系统的基础数据，进行集中存储，形成共享数据库，以支持系统功能应用和各系统间的数据交换，由共享数据库统一发给有共享需求的业务信息系统，或业务信息系统到共享数据库提取。

应用系统级共享直接从应用层实现不同系统间的数据交换和服务共享。应用系统级共享可根据服务方式的不同，分为信息直接交换方式和服务共享方式。对于信息直接交换方式，信息共享平台通过接收原系统的数据接，完成格式转换和协议转换，实现不同系统间的快速信息交换。对于服务共享方式，信息共享平台通过对业务系统所需的功能提炼，按标准格式对单一功能模块或重新组合的功能模块进行封装，对外提供数据查询服务和应用功能服务。

3  结语

探索和把握提速安全规律，确保提速持续安全稳定，任务异常艰巨。

按照专业建设、专业管理、专业运用的原则，构建全方位、立体化的铁路行车安全保障体系，提升铁路行车安全管理水平，是我们永无止境的研究课题。