鐵路平交道口遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

鄭粵勇

摘要：介紹了道口遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能實(shí)現(xiàn)、工作原理及應(yīng)用效果等。充分利用現(xiàn)有道口設(shè)備，通過遠(yuǎn)程集中控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)一人對(duì)多個(gè)道口的集中控制，成功解決因道口分散，道口工勞動(dòng)效率不高的問題。同時(shí)，鐵路平交道口遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，性價(jià)比高。

關(guān)鍵詞：道口;遠(yuǎn)程;集中控制;PLC

1 前言

寶鋼集團(tuán)廣東韶關(guān)鋼鐵集團(tuán)有限公司（以下簡稱韶鋼），廠區(qū)內(nèi)鐵路平交道口70多個(gè)，其中有人看守道口25個(gè)。由于道口分散，一般的有人看守道口，一個(gè)人只能負(fù)責(zé)一個(gè)道口，勞動(dòng)效率不高。為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，利用現(xiàn)有的道口設(shè)施，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)、視頻監(jiān)控、PLC及遠(yuǎn)程控制等新技術(shù)，開發(fā)了基于可編程控制器的鐵路平交道口遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)。經(jīng)過運(yùn)用實(shí)踐表明，該系統(tǒng)具有性價(jià)比高，抗干擾強(qiáng)，維修方便等特點(diǎn)，運(yùn)用效果良好。

2 系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成、功能和控制過程

2.1設(shè)備構(gòu)成

平交道口遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)主要由：控制中心、道口前端設(shè)備、道口房控制設(shè)備等組成。

具體見圖一：

（1）控制中心：監(jiān)控計(jì)算機(jī)、操作計(jì)算機(jī)、交換機(jī)、光電轉(zhuǎn)換器

（2）道口房：操作按鈕、PLC控制柜、道口控制柜、交換機(jī)、光電轉(zhuǎn)換器

（3）道口前端設(shè)備：欄木機(jī)（柵欄）、警報(bào)機(jī)、鐵路方向信號(hào)機(jī)、監(jiān)控?cái)z像機(jī)

其中道口控制柜、欄木機(jī)（柵欄）、警報(bào)機(jī)、鐵路方向信號(hào)機(jī)等，為道口利舊設(shè)備，原有功能不做改變。

2.2基本功能

（1）按照有人看守道口有關(guān)管理規(guī)定及操作流程，實(shí)現(xiàn)對(duì)欄木機(jī)（柵欄）、警報(bào)機(jī)、鐵路方向信號(hào)機(jī)等道口設(shè)備的遠(yuǎn)程和近程控制。遠(yuǎn)程控制方式實(shí)現(xiàn)電機(jī)動(dòng)作延時(shí)保護(hù)。

（2）設(shè)定管理員及操作等級(jí)密碼，通過登錄方式控制管理及操作權(quán)限。

（3）日常操作采用鼠標(biāo)點(diǎn)擊方式操作，流程與道口相關(guān)管理規(guī)定相符;操作界面易于實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。

（4）欄木機(jī)、警報(bào)機(jī)、鐵路信號(hào)機(jī)工作狀態(tài)信號(hào)回饋至操作界面顯示。道口照明路燈采用軟件自動(dòng)定時(shí)控制。

（5）成組選擇道口畫面，對(duì)道口及通往道口的公路方向的車流、行人情況進(jìn)行監(jiān)控。

（6）圖像存儲(chǔ)功能。保持道口監(jiān)控圖像存儲(chǔ)10天并自動(dòng)更新，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)及精確時(shí)回放段回放。

2.3遠(yuǎn)程集中控制過程

2.3.1視頻監(jiān)控部分

各個(gè)道口的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控畫面通過設(shè)置在公路方向的網(wǎng)絡(luò)視頻高清攝像頭采集道口監(jiān)控實(shí)時(shí)畫面，信號(hào)通過網(wǎng)絡(luò)線傳遞到交換機(jī)，再光纖傳輸?shù)郊锌刂浦行模謩e顯示在主副畫面上。道口視頻監(jiān)控設(shè)置有多路視頻監(jiān)控畫面可選，需要時(shí)可以隨時(shí)選擇控制道口的畫面切換。

2.3.1集中控制部分

系統(tǒng)通過設(shè)置在道口房的PLC采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種狀態(tài)，利用PLC的通訊功能通過網(wǎng)絡(luò)與操控中心的主機(jī)相連，將信息傳遞給主機(jī)，完成設(shè)備狀態(tài)的收集。當(dāng)要遠(yuǎn)程操控某個(gè)道口設(shè)備時(shí)，主機(jī)發(fā)出指令傳到現(xiàn)場(chǎng)的PLC，PLC通過輸出模塊動(dòng)作相應(yīng)的繼電器，從而控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備動(dòng)作;同時(shí)PLC的輸入模塊將設(shè)備狀態(tài)信息反饋回主機(jī)，完成設(shè)備遠(yuǎn)程控制。

3 控制系統(tǒng)工作原理

3.1遠(yuǎn)程/近程控制切換

在道口房設(shè)有遠(yuǎn)程/近程控制切換開關(guān)，當(dāng)近程操作開關(guān)斷開，由遠(yuǎn)程集中控制所有道口設(shè)備動(dòng)作;將近程操作開關(guān)合上，則在道口房實(shí)現(xiàn)人工控制操作。

3.2警報(bào)機(jī)遠(yuǎn)程操作控制電路原理

在操作窗口點(diǎn)擊警報(bào)機(jī)“開”按鈕，PLC模塊警報(bào)機(jī)輸出點(diǎn)輸出高電平，控制繼電器得電勵(lì)磁吸起，構(gòu)通道口繼電器勵(lì)磁電路，道口繼電器得電勵(lì)磁吸起，警報(bào)機(jī)報(bào)警。采樣道口繼電器前接點(diǎn)，輸送高電平至PLC輸入模塊，在遠(yuǎn)程控制畫面上顯示警報(bào)機(jī)狀態(tài)表示燈亮紅閃燈光。

關(guān)閉過程與上述相似，警報(bào)機(jī)指示燈亮黃閃燈光。

3.3欄木機(jī)操作控制電路動(dòng)作原理

圖二是欄木機(jī)單條欄桿的控制電路原理圖，圖中繼電器K1和K2的接點(diǎn)分別控制A欄桿的升（ASJ）和落（ALJ）。B欄桿的控制原理圖與圖二相同，由繼電器K3和K4的接點(diǎn)分別控制B欄桿的升（BSJ）和落（BLJ）。

3.3.1總升桿

在操作窗口，點(diǎn)擊“總升桿”，程序檢測(cè)所有落桿輸出點(diǎn)無輸出且警報(bào)機(jī)報(bào)警之后，PLC模塊所有升桿點(diǎn)輸出24V高電平。K1、K3繼電器得電吸起，升桿繼電器得電吸起。欄桿動(dòng)作直到欄桿到位，凸輪開關(guān)斷開，升桿繼電器落下，PLC輸入模塊檢測(cè)到繼電器線圈4為高電平，予以記憶。PLC停止所有升桿，輸出24V高電平，K1、K3繼電器落下，程序判斷為“升桿動(dòng)作完成，升桿到位”，控制畫面上所有欄桿表示燈變?yōu)榫G色。

3.3.2總落桿

動(dòng)作過程與總升桿相似，動(dòng)作相應(yīng)的落桿繼電器。所有落桿表示燈變?yōu)榧t色。

3.3.3單獨(dú)操作某一根欄桿（以A落桿為例）

在操作窗口，點(diǎn)擊“A落桿”程序檢測(cè)A升桿輸出點(diǎn)無輸出且警報(bào)機(jī)報(bào)警之后，PLC模塊A落桿點(diǎn)輸出24V高電平，K2繼電器得電吸起道口控制箱ALJ落桿繼電器吸起。欄桿動(dòng)作直到欄桿到位，相應(yīng)凸輪開關(guān)斷開，A落桿繼電器落下，PLC輸入模塊檢測(cè)到繼電器線圈4為高電平，予以記憶。PLC停止A落桿點(diǎn)，輸出24V高電平，K2繼電器落下。程序判斷為“A落桿動(dòng)作完成，落桿到位”，控制畫面上A桿表示燈變?yōu)榧t色。

3.3.4停止欄桿動(dòng)作

在欄桿動(dòng)作過程中，需要停止某欄桿動(dòng)作時(shí)，點(diǎn)擊該欄桿“停止按鈕”，PLC停止輸出。該欄桿相應(yīng)的動(dòng)作繼電器落下，欄桿停止動(dòng)作。如果要全部停止，點(diǎn)擊“總停止”按鈕，則所有PLC 控制欄桿輸出點(diǎn)停止輸出，正在吸起的動(dòng)作繼電器落下，全部欄桿停止動(dòng)作。系統(tǒng)出于安全考慮，欄桿升降過程中只要點(diǎn)擊“總停止”按鈕，欄桿均會(huì)停止動(dòng)作。

3.4鐵路預(yù)告信號(hào)機(jī)操作控制電路動(dòng)作原理

在操作窗口，點(diǎn)擊預(yù)告信號(hào)機(jī)“開”按鈕，PLC模塊預(yù)告信號(hào)機(jī)輸出點(diǎn)高電平，對(duì)應(yīng)預(yù)告繼電器吸起，接通信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈電路，鐵路預(yù)告信號(hào)機(jī)亮綠色燈光，控制畫面指示燈也亮綠色。鐵路預(yù)告信號(hào)機(jī)在欄桿升起時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，模塊停止輸出，鐵路預(yù)告信號(hào)機(jī)亮黃色燈光，控制畫面指示燈也亮黃色。

3.5道口照明控制電路動(dòng)作原理

道口照明由程序分季節(jié)設(shè)定開關(guān)時(shí)間，操作人員可以通過面板功能設(shè)置自動(dòng)開關(guān)時(shí)間。利用系統(tǒng)的定時(shí)器功能，根據(jù)需要設(shè)置時(shí)間輸出控制照明控制繼電器吸起，控制道口控制箱交流接觸器吸起，點(diǎn)亮道口照明燈光。

4 提高改進(jìn)和推廣應(yīng)用前景

目前該系統(tǒng)已經(jīng)在韶鋼鐵運(yùn)公司檢修段道口上成功應(yīng)用，效果良好。以可編程控制器為要點(diǎn)的道口控制系統(tǒng)，它有以下幾個(gè)特點(diǎn)：其一，管理范圍大，具有模板結(jié)構(gòu)，充分利用原有的道口設(shè)備，工程造價(jià)比較便宜;其二，硬件設(shè)施齊全，操作簡便，可遠(yuǎn)/近程操作，可用性較強(qiáng);其三，能夠抵抗外界的干擾，可信用程度較高;其四，PLC采用西門子S7—300，通用性強(qiáng)，維修比較方便。推廣鐵路道口遠(yuǎn)程集中控制，不但可以改造原有的有人看守道口，也可應(yīng)用在無人自動(dòng)道口上。實(shí)施后可以很好的監(jiān)控道口狀況，遠(yuǎn)程控制道口關(guān)閉，提高行車速度，減少行車人員在通過無人道口時(shí)下車引導(dǎo);從而提高作業(yè)效率，避免發(fā)生路外事故;在鐵路平交道口多的廠礦企業(yè)應(yīng)用效果顯著。

5結(jié)論

該系統(tǒng)采用視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控道口現(xiàn)場(chǎng)，遠(yuǎn)程集中控制，并結(jié)合微機(jī)聯(lián)鎖道口預(yù)告，能夠在鐵路信號(hào)調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)一人遠(yuǎn)程集中控制多個(gè)道口的功能。鐵路平交道口遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)的開發(fā)是成功，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，充分利用原有道口設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程和近程控制。造價(jià)低廉，性價(jià)比高，經(jīng)濟(jì)效益好，具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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