南寧鐵路局道口安全防護(hù)裝置及應(yīng)用

伍毅珊

（南寧鐵路局科學(xué)技術(shù)研究所，工程師，廣西 南寧 530003）

寧局管內(nèi)共有道口563處，平均約6 km就有1處道口。因此，確保道口安全，減少路外傷亡事故是寧局安全管理的重要內(nèi)容之一。近年來，寧局在增加資金投入，統(tǒng)一規(guī)劃全局道口平改立工程的同時(shí)，加大了科技投入，積極研發(fā)并推廣道口防護(hù)裝置。雖然道口平改立是消滅道口安全事故最徹底的解決辦法，但由于此項(xiàng)工作周期長(zhǎng)、投資大、見效慢，而且受到征地拆遷、地方政府重視程度等各方面因素制約，很難在短期內(nèi)將所有道口平改立。所以研發(fā)和推廣先進(jìn)的道口防護(hù)裝置，依靠技術(shù)裝備現(xiàn)代化保障道口行車安全就顯得尤為重要。南寧鐵路科學(xué)技術(shù)研究所圍繞道口安全開展科技攻關(guān)，研制了“DJ-1型道口作業(yè)監(jiān)控與無線預(yù)警裝置”、“節(jié)能型監(jiān)護(hù)道口防護(hù)裝置”及“道口安全視頻監(jiān)視及管理系統(tǒng)”，對(duì)確保道口安全取得了較好效果。

1 D J-1道口作業(yè)監(jiān)控與無線預(yù)警裝置

1.1 設(shè)備組成 該裝置由前端道口設(shè)備和后端數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)兩部分組成。前端道口設(shè)備分為主機(jī)、無線預(yù)警天線、欄桿（或欄門）檢測(cè)傳感器和外接“在崗按鈕”盒。后端數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)分為計(jì)算機(jī)、打印機(jī)和IC卡讀寫器。

1.2 主要功能

1.2.1 道口工在崗監(jiān)督功能 當(dāng)處于非接車作業(yè)狀態(tài)時(shí)，監(jiān)督道口工是否在崗。定時(shí)提示道口工應(yīng)答，若沒有按規(guī)定應(yīng)答則記錄在案，以防止道口工離崗或睡覺。

1.2.2 道口工接車作業(yè)監(jiān)督功能 當(dāng)處于接車作業(yè)狀態(tài)時(shí)，監(jiān)督道口工的接車作業(yè)。對(duì)列車接近、欄桿放下或欄門關(guān)閉、欄桿抬起或欄門開放、列車離去等時(shí)刻進(jìn)行記錄，防止道口工違章操作。

1.2.3 無線預(yù)警與監(jiān)聽功能 當(dāng)?shù)揽诔霈F(xiàn)異常情況，如汽車因故滯留在道口時(shí)，道口工可以及時(shí)通知機(jī)車司機(jī)采取必要的措施，防止道口事故發(fā)生。道口工通過電臺(tái)可以實(shí)時(shí)監(jiān)聽機(jī)車、車站、調(diào)度間的通話信息。

1.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析與輸出報(bào)表功能 管理人員可以隨時(shí)用后端分析管理系統(tǒng)，查看裝置記錄下的道口工作業(yè)過程和道口故障預(yù)警信息等數(shù)據(jù)資料，并輸出數(shù)據(jù)報(bào)表，以便進(jìn)行考核管理。若發(fā)生道口事故，亦可作為事故分析的依據(jù)。

1.2.5 遠(yuǎn)程管理功能 道口管理人員在辦公室就能實(shí)時(shí)獲得監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，能更及時(shí)了解、檢查道口工的工作情況。在發(fā)現(xiàn)道口設(shè)備故障時(shí)，還能遠(yuǎn)程協(xié)助處理，消除道口安全隱患。

1.3 工作原理

1.3.1 前端設(shè)備工作原理 前端設(shè)備里的單片機(jī)對(duì)各輸入信號(hào)（列車接近、列車離開、欄桿放下、欄桿抬起、面板按鈕動(dòng)作等信號(hào)）進(jìn)行分析處理，按預(yù)先規(guī)定的要求控制輸出設(shè)備（道口聲光報(bào)警、電動(dòng)欄桿、提示音響、告警音響、無線電臺(tái)等）做出相應(yīng)響應(yīng)，并將發(fā)生時(shí)刻記錄在存儲(chǔ)媒體上。同時(shí)對(duì)設(shè)備本身進(jìn)行自檢，出現(xiàn)故障時(shí)，故障指示燈發(fā)出提示。電瓶能保證設(shè)備在停電后正常運(yùn)行時(shí)間不少于8 h，并對(duì)停電、來電時(shí)刻進(jìn)行記錄。前端設(shè)備工作原則見圖1。

圖1 前端設(shè)備工作原理圖

1.3.2 后端管理系統(tǒng)工作原理 后端管理系統(tǒng)通過管理軟件將前端設(shè)備記錄的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)存到數(shù)據(jù)庫供日后分析使用，并可按要求輸出各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

1.4 應(yīng)用效果 DJ-1型道口作業(yè)監(jiān)控與無線預(yù)警裝置于2000年通過寧局科技成果鑒定，隨后逐年在局內(nèi)各工務(wù)段推廣應(yīng)用，至今已在全局所有有人看守道口安裝81套。經(jīng)10多年的使用表明，該裝置在確保道口行車安全和人生安全，防止和減少道口傷亡事故中發(fā)揮了重要作用。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2000年至2012年上半年，因突發(fā)狀況，通過該裝置的“無線預(yù)警”功能攔停列車482次，有效防止了道口事故的發(fā)生。2009年至2012年，寧局有人看守道口完全杜絕了行車事故的發(fā)生。

2 節(jié)能型監(jiān)護(hù)道口防護(hù)裝置

為了確保無人看守道口的安全，寧局已對(duì)正線273處無人看守道口實(shí)行了全天監(jiān)護(hù)，并增設(shè)了道口房，加裝了道口欄桿。但受條件限制，大部分監(jiān)護(hù)道口無法解決供電問題，道口信號(hào)與報(bào)警裝置等設(shè)備無法使用，通過道口的機(jī)動(dòng)車輛和行人無法及時(shí)獲得列車運(yùn)行信息，給監(jiān)護(hù)道口埋下安全隱患。為此，迫切需要開發(fā)一種能改進(jìn)這種不利條件的道口安全防護(hù)裝置，以提高監(jiān)護(hù)道口的安全防護(hù)能力。節(jié)能型監(jiān)護(hù)道口防護(hù)裝置就是為滿足上述需求而研發(fā)的設(shè)備。

2.1 設(shè)備組成 該裝置由遙控主機(jī)、太陽能供電照明系統(tǒng)和2套聲光報(bào)警分機(jī)組成（見圖2所示）。

圖2 裝置組成框圖

2.2 主要功能

2.2.1 安全導(dǎo)向功能 面向公路、行人的預(yù)警信號(hào)燈在沒有列車接近時(shí)閃黃燈；當(dāng)有列車接近時(shí)閃紅燈，并發(fā)出語音警告，提醒行人車輛注意安全。

2.2.2 供電功能 太陽能供電照明系統(tǒng)不僅解決了鐵路監(jiān)護(hù)道口房的夜間照明問題，并能為整套設(shè)備供電。

2.2.3 預(yù)留自動(dòng)控制功能 提供自動(dòng)控制接口，便于連接其他設(shè)備，達(dá)到自動(dòng)控制的目的。

2.3 工作原理

2.3.1 遙控主機(jī)工作原理 遙控主機(jī)負(fù)責(zé)檢測(cè)主機(jī)面板上的控制按鈕、分機(jī)及自動(dòng)接口的工作狀態(tài)，當(dāng)工作狀態(tài)信息發(fā)生變化時(shí)，執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。用戶按下主機(jī)面板上的某個(gè)按鈕后，遙控主機(jī)便向分機(jī)發(fā)出相關(guān)指令（列車接近、列車離去、停機(jī)）。當(dāng)接收到分機(jī)的狀態(tài)指令后，遙控主機(jī)便在面板指示燈上顯示分機(jī)的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)。在接到分機(jī)信號(hào)燈為紅燈閃爍時(shí)，控制面板指示燈閃紅燈；接到分機(jī)信號(hào)燈為黃燈閃爍時(shí)，控制面板指示燈閃黃燈；接到分機(jī)信號(hào)燈為滅燈狀態(tài)，控制面板指示燈滅燈。除了具有人工操作的功能外，該裝置里配置的接口可與“列車接近通知設(shè)備”輸出的列車接近和列車離去信號(hào)相連，當(dāng)遙控主機(jī)收到自動(dòng)接口發(fā)出的列車接近、列車離去信號(hào)時(shí)，向分機(jī)發(fā)出相應(yīng)的指令，從而達(dá)到自動(dòng)控制的目的。

2.3.2 分機(jī)工作原理 接收主機(jī)發(fā)送過來的指令，執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)，并將執(zhí)行結(jié)果反饋給遙控主機(jī)。例如，分機(jī)收到列車接近的指令后，控制信號(hào)燈閃紅燈，同時(shí)發(fā)出“列車接近，禁止通行”的語音提示聲，最后將當(dāng)前工作狀態(tài)發(fā)回主機(jī)。

2.3.3 太陽能供電照明系統(tǒng) 太陽能供電照明系統(tǒng)由太陽能電池板、充放電控制單元、蓄電池、照明控制單元和節(jié)能燈組成。本系統(tǒng)是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，為照明燈提供電源，解決夜間照明問題,同時(shí)也為整套裝置提供電源。蓄電池充滿電后，持續(xù)供電時(shí)間不少于4 d。

2.4 應(yīng)用效果 2010年起至2012年，南寧鐵路局管轄范圍內(nèi)已安裝節(jié)能型監(jiān)護(hù)道口防護(hù)裝置39臺(tái)，有效提高了監(jiān)護(hù)道口安全防范的能力。該裝置采用太陽能供電技術(shù)，較好地解決了設(shè)備供電和監(jiān)護(hù)道口房夜間照明問題，節(jié)約了能源，減少了投資和運(yùn)營成本，符合當(dāng)今節(jié)能環(huán)保的新趨勢(shì)。

3 道口安全視頻監(jiān)視及管理系統(tǒng)

3.1 設(shè)備組成 該系統(tǒng)主要由道口視頻監(jiān)控報(bào)警設(shè)備、中心服務(wù)器、視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)三部分組成。如圖3所示。

圖3 設(shè)備組成框圖

3.2 主要功能

3.2.1 本地錄像功能 對(duì)道口房?jī)?nèi)、道口房外欄桿以內(nèi)的區(qū)段情況進(jìn)行錄像，記錄內(nèi)容保留30 d。道口房設(shè)顯示設(shè)備，必要時(shí)可操作重放相關(guān)記錄視頻文件。

3.2.2 實(shí)時(shí)監(jiān)控功能 工務(wù)部門管理人員通過視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)，可遠(yuǎn)程查看道口房?jī)?nèi)外的現(xiàn)場(chǎng)視頻，并通過語音對(duì)話對(duì)道口工進(jìn)行指導(dǎo)。

3.2.3 報(bào)警提示功能 道口房設(shè)報(bào)警操作按鈕，道口工按下此按鈕，將現(xiàn)場(chǎng)視頻截圖及相關(guān)信息發(fā)送給管理人員，提醒管理人員注意。

3.2.4 查崗記錄功能 為了督促、檢查管理人員對(duì)道口的查崗落實(shí)情況，每次管理人員通過該系統(tǒng)查看道口及與道口工的對(duì)話均會(huì)及時(shí)記錄，便于以后考核。

3.3 工作原理 道口視頻監(jiān)控報(bào)警設(shè)備(簡(jiǎn)稱監(jiān)控設(shè)備)安放在道口現(xiàn)場(chǎng)，負(fù)責(zé)對(duì)道口房和道口欄桿內(nèi)區(qū)段進(jìn)行視頻采集、錄像、監(jiān)控。監(jiān)控設(shè)備開機(jī)后會(huì)自動(dòng)通過網(wǎng)絡(luò)與中心服務(wù)器連接，并一直保持連接狀態(tài)。當(dāng)工務(wù)部門管理人員想要查看某個(gè)道口情況時(shí)，視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)就會(huì)發(fā)送指令給中心服務(wù)器。中心服務(wù)器根據(jù)接收到的指令找到相應(yīng)的監(jiān)控設(shè)備，并向其發(fā)送視頻請(qǐng)求指令。監(jiān)控設(shè)備接收到請(qǐng)求指令后將圖像進(jìn)行壓縮，然后通過3G無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到中心服務(wù)器，再由中心服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)給視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)。當(dāng)監(jiān)控設(shè)備發(fā)現(xiàn)報(bào)警按鈕被按下時(shí)，自動(dòng)將此時(shí)攝像機(jī)所拍攝的視頻轉(zhuǎn)換并合成一張圖片，通過中心服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)到視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)，供管理人員查看。管理人員要與道口工進(jìn)行語音對(duì)話時(shí)，監(jiān)控設(shè)備會(huì)自動(dòng)開始錄音，對(duì)話完畢后監(jiān)控設(shè)備將錄音文件轉(zhuǎn)換、壓縮成mp3格式，發(fā)給中心服務(wù)器保存。

3.4 應(yīng)用效果 道口安全視頻監(jiān)視及管理系統(tǒng)于2011年9月通過科技成果鑒定，獲得寧局科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，并于同年開始在局管轄范圍內(nèi)88個(gè)道口推廣。目前該系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)施工已完成，相信系統(tǒng)正式投入使用后將大幅提高工務(wù)部門的管理效率，督促道口工規(guī)范作業(yè)程序，實(shí)現(xiàn)鐵路道口管理的現(xiàn)代化、智能化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。

4 對(duì)寧局發(fā)展道口防護(hù)裝置的建議

4.1 基于G I S技術(shù)對(duì)道口信息進(jìn)行整合 隨著地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)的發(fā)展及推廣，GIS技術(shù)已逐漸應(yīng)用到鐵路各個(gè)部門。若能借助GIS技術(shù)，將道口的里程等基本屬性信息及照片、視頻等多元信息按照空間位置統(tǒng)一管理，搭建道口綜合信息平臺(tái)。那么道口管理人員就可以根據(jù)自己的權(quán)限，瀏覽專門設(shè)立的網(wǎng)頁，檢索和查閱道口信息，實(shí)現(xiàn)道口日常安全管理及搶險(xiǎn)救災(zāi)時(shí)的決策支持。

4.2 發(fā)展無線列控以優(yōu)化道口關(guān)閉時(shí)間 國外鐵路正在研究將無線列控移植到道口安全防護(hù)領(lǐng)域，發(fā)展集調(diào)度指揮、列車運(yùn)行控制、區(qū)間控制、道口控制等一體的無線綜合控制系統(tǒng)?？刂浦行目梢愿鶕?jù)列車運(yùn)行速度，通過無線控制道口防護(hù)設(shè)備的啟動(dòng)時(shí)機(jī)，優(yōu)化道口關(guān)閉時(shí)間，實(shí)現(xiàn)改善道口通行效率的目標(biāo)。若能將此系統(tǒng)消化應(yīng)用到寧局道口防護(hù)中，必能緩解道口堵塞的矛盾，體現(xiàn)道口防護(hù)工作的人性化。

4.3 基于G PS技術(shù)發(fā)展智能交通 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）已廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)洋、民航、公路等運(yùn)輸方式中，但該項(xiàng)技術(shù)的缺陷是存在一定的定位誤差，需要在地面設(shè)置信標(biāo)，進(jìn)行誤差校正。若能解決誤差問題，實(shí)現(xiàn)列車準(zhǔn)確定位，當(dāng)檢測(cè)到列車即將通過道口時(shí)才關(guān)閉道口欄門，無疑也是優(yōu)化道口安全防護(hù)、發(fā)展智能交通系統(tǒng)的又一方法。

5 結(jié)束語

鐵路道口的安全直接關(guān)系著鐵路運(yùn)輸?shù)臅惩ǎ瑺縿?dòng)著廣大人民群眾生命財(cái)產(chǎn)的安全和社會(huì)秩序的穩(wěn)定。隨著鐵路安全風(fēng)險(xiǎn)管理的逐步深入，道口安全被擺到了更加突出的位置。鐵路部門除了繼續(xù)強(qiáng)化道口看守人員作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化，認(rèn)真開展道口安全綜合治理，繼續(xù)依靠各級(jí)地方政府支持，積極推進(jìn)道口平改立工作進(jìn)程外，研發(fā)和推廣新型道口安全防護(hù)裝置，仍是近期道口安全防護(hù)的重要措施。如今，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)和成熟，為道口防護(hù)裝置的進(jìn)一步改進(jìn)和發(fā)展創(chuàng)造了條件。因此，如何使裝置能更為可靠的運(yùn)行，為用戶提供更為人性化的操作，實(shí)現(xiàn)防護(hù)裝置的現(xiàn)代化和智能化，將成為今后道口安全防護(hù)裝置發(fā)展的新方向。