中国铁路总公司呼和浩特集团公司包头西机务段包头运用车间 内蒙古包头市 014010
摘要：铁路运输作为我国主要的运输形式之一，在我国经济发展中具有十分重要的作用，可以有效带动我国各地经济的发展。在列车司机日常驾驶中，司机的操作是否规范，异常情况能否及时预警，都将影响列车的安全运行，诸如发生抱闸牵引、带电过分相、超速、手柄操作不当、非正常停车、非正常制动、充排风操作不规范、未正常巡检、未正常试闸等不当操作，都可能造成安全事故；若发生网压、总风、电池电压、牵引电流、工况、速度、信号机等故障或异常时，如不能及时预警，也会带来安全隐患。
关键词：铁路系统；平稳操纵；管理系统
铁路运输是我国居民长距离出行时主要的交通方式，铁路机车是铁路运输的主要设备，铁路机车运用安全管理效果对铁路交通运输质量及安全性具有直接的影响。机车平稳操纵管理系统是利用智能化的技术手段实现对操纵的过程进行实时提醒、记录、分析、评分，并能够对突发情况进行相关路段的实时通知和管制。机车平稳操纵管理系统采用车载智能分析管理装置、4G网络通信、GPS定位、地面服务器技术，将标准化的平稳操纵规范预先被车载智能机器学习，车载平稳操纵智能管理装置通过4G网络、GPS定位和地面服务器进行实时在线管理。
一、铁路机车运行管理过程中的问题
1、安全管理制度亟待完善。科学的安全管理制度是保障铁路机车运输能够安全顺利进行的前提，随着信息技术在铁路运输过程中的深化应用，各种类型的铁路机车安全管理系统也不断得到升级和更新，原有的安全管理条例已经无法完全涵盖新技术条件下的所有的安全管理需求，安全管理工作存在漏洞，无法有效全面的进行机车运输的安全管理工作，安全管理制度亟待完善。
2、铁路机车乘务人员专业素质水平不高。机车乘务人员作为铁路机车运行管理的重要组成部分，其操作水平和技能水平直接影响铁路机车运行的安全性和可靠性。随着科学技术的不断发展尤其是现代化信息技术的普及和应用，铁路机车操控形式也逐渐向着智能化和自动化的方向发展，有的乘务工作人员接受新事物的能力不高，不能及时有效地学习新技术和新的管理模式，与时代脱节，无法做到有效的现代化铁路机车操纵工作，出现操作不规范的情况，而影响铁路机车整体运行的稳定性，导致安全隐患的产生。所以要不断开展铁路机车乘务人员的现代化管理培训工作，保证乘务人员具备专业的操作技能，避免人为因素造成的安全隐患。
3、现行安全管理方式无法满足时代发展的要求。铁路机车安全管理工作随着信息化技术的不断应用，呈现出复杂性、多元化的趋势，根据铁路机车运输管理的安全要求运用现代化的铁路安全管理系统已经迫在眉睫。要求重视机车安全管理中的细节化管理工作，规范管理流程，但从当前铁路机车安全管理模式中来看，绝大多数铁路机车运用传统的粗放式管理方法，管理过程中存在较大漏洞，影响铁路机车安全管理工作，导致铁路运输过程中安全问题频发。
二、铁路机车平稳操纵管理系统设计
目前机车平稳操纵的应用主要方式：通过对机车平稳操纵的各种场景进行试验和研究，然后得出一套有针对性的操控方法和指导意见，通过地面数据分析装置，对列车全程记录进行分析，总结出平稳操纵应注意的实现，进行操纵反馈。两种方式都对机车平稳操纵的操控方法、操控规范起到了理论依据和行为规范的作用，但具体实施过程都会受到列车司机的操控技能、操纵经验、客观场景、临场发挥的因素影响，而且在司机操纵实施过程中没有操纵记录、操纵分析、操纵考核手段，使机车平稳操纵的管理无法得到有效保障和落实，而且对于突发状况也没有一个实时的操控管理手段。为了有效解决目前机车平稳操纵在实施过程中的不足，智能化、数字化、网络化的机车平稳操纵管理系统亟待研究和实现。机车平稳操纵管理系统的设计目标如下。
1、平稳操纵实时在线指导功能。建立一套智能化的实时在线管理系统，在列车行驶过程中，能够实时地对机车平稳操纵进行指导，使司机能够在标准规范的平稳操纵的指导下进行操作。对操纵过程进行记录、分析、考核的功能。能够对司机的操控过程进行记录和分析，并对结果进行考核和打分，使机车平稳操纵实现数字化的管理。
2、系统设计原理。平稳操纵的指导原理：车载操纵主机存储有线路数据车站、信号机、过分相等、操纵数据等基础数据，在机车行驶过程中能够根据车次、交路号、车站、辆数等信息自动匹配和调用相应的基础数据。机车运行故障、操纵不当等安全预警原理：车载操纵主机实时的对机车运行信息、参数信息、操纵信息进行采集和判断，当发现有异常情况时，能够结合各参数之间的逻辑关系、机车运行状态进行准确的提醒和预警。平稳操纵考核评分的原理：车载操纵主机实时的对操纵过程进行记录和分析，当有不当操纵或异常操纵发生时，能够根据平稳操纵的指导原则和规范进行分类识别，并将结果发送到管理平台，管理平台能够根据不同操纵项的评分标准进行自动打分，并最终形成各种条件下的评分考核报表。
3、系统总体架构设计。系统由车载智能分析管理装置、4G传输网络、地面管理服务器三大部分组成。车载智能分析管理装置负责机车运行参数采集、运行状态分析、平稳操控指导、机车故障预警、4G联网通信、在线管理功能，是机车平稳操纵管理系统的核心执行部分。内置有ARM分析控制处理器、机车基础数据库、平稳操纵算法、4G远程通信单元。4G传输网络是连接车载智能分析管理装置和地面管理服务器的实时传输网络，是完成集中化、在线管理的保证。地面管理服务器是整个机车平稳操纵管理的集中平台，是实现平稳操纵自动考核打分、各种操纵记录报表分析、各种报警记录报表分析、在线运行管理的数据和网络平台。如图所示。
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4、车载操纵主机设计
（1）车载操纵主机采用ARM微处理器作为分析控制核心，协同外围的供电单元、4G通信单元、模拟采集单元、状态采集单元、TAX箱采集单元、数据存储单元、LCD通信控制单元共同完成各部分功能，车载操纵主机组成结构示意图如图所示。
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（2）ARM处理器选型与电路设计。ARM处理器采用STM32F103RCT6，主频72MHz，程序空间256M，内存40K，5路串口，多路DMA硬件缓存。电路设计如图4所示。
（3）模拟量采集单元电路设计。模拟量采集选用外置18位的高精度AD转换芯片MCP3421，并通过8路模拟切换开关74HC4051实现7路模拟量的分时切换采集。通道0为网压采集，通道1为电压型总风压力传感器采集，通道2为牵引电流采集，通道3为电池电压校准采集通道，通道5为电池组1电压采集，通道6为电池组2电压采集，通道7为电流型总风压力传感器采集。
结语
通过对机车平稳操纵管理系统的多车次、多人员的试验和应用，达到了系统的设计目标，对列车平稳操纵起到了指导作用，对列车的安全运行起到了重要保障，有效的减少了不当操纵和异常情况的发生，并对列车的安全、平 稳操纵提供了科学的管理平台。
参考文献：
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