鐵路專用線調(diào)車安全綜合防控系統(tǒng)研制

劉明生

摘要：鐵路專用線因道岔沒有納入集中聯(lián)鎖，設(shè)備較為落后，調(diào)車作業(yè)時(shí)極其容易造成事故。本研究以雷達(dá)測距為基礎(chǔ)，通過語音提示、視頻驗(yàn)證多重防護(hù)措施，實(shí)現(xiàn)了無軌道電路上調(diào)車作業(yè)從人控到機(jī)控的目標(biāo)，提高調(diào)車作業(yè)安全性、穩(wěn)定性，極大地降低調(diào)車作業(yè)的事故率。

關(guān)鍵詞：鐵路專用線;調(diào)車安全;綜合防控

1 引言

1.1 鐵路專用線調(diào)車作業(yè)現(xiàn)狀

目前鐵路專用線設(shè)備仍較為落后，道岔沒有納入集中聯(lián)鎖，站場設(shè)置多為盡頭式，調(diào)車作業(yè)采用頂送方式，在頂送作業(yè)過程中，調(diào)車作業(yè)人員無法對頂送車輛前端狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)掌握，造成鐵路專用線成為調(diào)車事故的多發(fā)地，這種作業(yè)方式存在嚴(yán)重的安全隱患，具體表現(xiàn)為：

（1）道岔未納入集中聯(lián)鎖，車站值班員、信號員等調(diào)車指揮人員無法實(shí)時(shí)掌握道岔處于定位還是反位，缺乏對現(xiàn)場作業(yè)的聯(lián)控和互控手段，調(diào)車作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)控制責(zé)任和壓力全部集中到調(diào)車長或連接員等現(xiàn)場作業(yè)人員身上，容易造成安全事故;

（2）專用線站場一般設(shè)置為盡頭式，在某些站區(qū)因地形等因素限制還存在彎道，在夜間照明不足或雨雪霧等惡劣天氣情況下，作業(yè)人員瞭望大門或現(xiàn)場情況困難，也容易造成安全事故;

（3）目前鐵路調(diào)車作業(yè)未配備專業(yè)測速測距設(shè)備，作業(yè)過程中對車速、車距的判斷全取決于個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，受人為因素影響較大，對從業(yè)人員的業(yè)務(wù)素養(yǎng)要求較高。

1.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能

系統(tǒng)通過雷達(dá)測距、無線視頻傳輸?shù)燃夹g(shù)手段，實(shí)時(shí)采集視頻數(shù)據(jù)、車檔距離，利用基于android系統(tǒng)的手持終端機(jī)清晰地顯示大門開閉狀態(tài)、道岔定反位狀態(tài)，同時(shí)對大門、道岔、車檔三個(gè)重要位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了調(diào)車作業(yè)人機(jī)互控的目的，有效地解決了調(diào)車作業(yè)過程中安全性、可靠性方面存在的問題。

1.3 系統(tǒng)的應(yīng)用場景

系統(tǒng)主要適用于鐵路專用線調(diào)車作業(yè)安全綜合防控，也可適用于鐵路編組站、貨運(yùn)站、客整所存車線、貨物線等各種盡頭線調(diào)車作業(yè)安全綜合防控。

2 鐵路專用線調(diào)車安全綜合防控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)功能架構(gòu)

系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)場采集層、數(shù)據(jù)傳輸處理層和業(yè)務(wù)展現(xiàn)監(jiān)控層組成的三層分布架構(gòu)，現(xiàn)場采集層利用非接觸式開關(guān)量采集技術(shù)采集道岔定反位狀態(tài)、大門開閉狀態(tài)，利用2.4G微波模擬雷達(dá)測距技術(shù)檢測車檔距離;數(shù)據(jù)傳輸處理層利用總線通信技術(shù)和2.4G無線網(wǎng)絡(luò)傳輸采集數(shù)據(jù)和視頻流數(shù)據(jù)，并由后臺服務(wù)器處理后實(shí)現(xiàn)邏輯業(yè)務(wù)檢查;業(yè)務(wù)展現(xiàn)監(jiān)控層由臺式計(jì)算機(jī)、便攜終端等單元構(gòu)成，負(fù)責(zé)展現(xiàn)大門開閉狀態(tài)、道岔開通方向、線路狀況視頻、語音報(bào)警等信息，并可為調(diào)車作業(yè)指揮人員提供監(jiān)控手段，以便實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場動態(tài)情況，做出正確判斷，從而提高調(diào)車作業(yè)效率，增強(qiáng)調(diào)車作業(yè)的安全性和可靠性。

2.2 系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)由關(guān)鍵部位狀態(tài)采集傳感器、集成2.4G微波模擬雷達(dá)測距儀、視頻采集模塊、語音報(bào)警單元、無線網(wǎng)絡(luò)等組成，在專用線大門、道岔等關(guān)鍵部位安裝非接觸式無源霍爾傳感器，采集大門的開閉狀態(tài)、道岔開通方向，手持設(shè)備集成2.4G微波模擬雷達(dá)測距儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測推進(jìn)車輛和停留車輛或障礙物之間的距離，視頻采集單元實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場作業(yè)情況視頻流數(shù)據(jù)，并通過無線網(wǎng)絡(luò)傳回服務(wù)器，調(diào)車長、連接員、車站值班員、信號員、調(diào)車機(jī)司機(jī)等崗位可通過手持設(shè)備、監(jiān)控終端實(shí)時(shí)查看現(xiàn)場情況，并可向現(xiàn)場調(diào)車作業(yè)人員發(fā)出語音播報(bào)或報(bào)警信號。

2.3 系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)功能

2.3.1 道岔開通方向識別

采用非接觸式無源位置傳感器和視頻分析技術(shù)雙重手段自動識別手動道岔的定反位狀態(tài)，道岔定位狀態(tài)，手持終端機(jī)界面顯示綠燈，道岔反位狀態(tài)，手持終端機(jī)界面顯示紅燈，為調(diào)車作業(yè)指揮人員提供聯(lián)控和互控手段。

2.3.2 防護(hù)大門開閉狀態(tài)識別

采用鎖定傳感器和視頻分析技術(shù)雙重識別大門開閉狀態(tài)，大門開啟狀態(tài)，手持終端機(jī)界面顯示綠燈，大門關(guān)閉狀態(tài)，手持終端機(jī)界面顯示紅燈，方便調(diào)車作業(yè)人員及時(shí)掌握現(xiàn)場情況。

2.3.3 雷達(dá)測距

利用集成2.4G微波模擬雷達(dá)測距儀實(shí)時(shí)對推進(jìn)車輛前方停留車輛或障礙物測距，靜態(tài)測距精度小于0.5m，方便作業(yè)人員控制安全距離及車速。

2.3.4 語音提示

系統(tǒng)具有語音播報(bào)和報(bào)警功能，系統(tǒng)每間隔指定時(shí)間播報(bào)推進(jìn)列車實(shí)時(shí)車速;當(dāng)車輛壓上110m處時(shí)，手持終端機(jī)顯示最前端車輛距離，并根據(jù)頂送距離，從“10車”開始進(jìn)行語音提示，當(dāng)車輛壓上11m處時(shí)，手持終端機(jī)語音報(bào)警，提示“緊急停車”。

2.3.5 實(shí)時(shí)視頻

視頻采集模塊可采集現(xiàn)場實(shí)時(shí)情況視頻流，并在終端顯示屏分三塊區(qū)域置頂顯示大門位置、道岔位置、車檔位置實(shí)時(shí)視頻。

2.3.6 數(shù)據(jù)存儲

記錄作業(yè)過程中的語音、視頻等信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，設(shè)計(jì)存儲能力大于90天。

2.3.7 作業(yè)回放

可選擇不同時(shí)間段的記錄信息進(jìn)行回放，供管理人員檢查分析調(diào)車作業(yè)情況。

3 系統(tǒng)創(chuàng)新特點(diǎn)

3.1 采用“故障導(dǎo)向安全”原則進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在采集大門開閉和道岔定反位狀態(tài)時(shí)，只有在大門插銷和手板道岔握柄上的鎖塊完全入槽時(shí)判斷大門狀態(tài)為開啟、道岔狀態(tài)正確，其余狀態(tài)均判斷為異常。

3.2 采用雷達(dá)測距方式，通過語音提示及報(bào)警對調(diào)車作業(yè)進(jìn)行綜合防控。

3.3 拍攝調(diào)車作業(yè)重要位置高清視頻，同時(shí)以2.4G無線網(wǎng)絡(luò)方式實(shí)時(shí)傳輸至手持終端機(jī)。

3.4 系統(tǒng)所有傳感器均采用非接觸式無源器件，規(guī)避了專用線安全防控系統(tǒng)必須在軌道上安裝車輪傳感器的傳統(tǒng)方式，所有設(shè)備均獨(dú)立安裝，對既有線路設(shè)備沒有任何影響。

4 系統(tǒng)應(yīng)用前景

該系統(tǒng)技術(shù)成熟，受溫度、濕度、氣壓等外界環(huán)境干擾小，實(shí)現(xiàn)了對貨物線上關(guān)鍵部位的大門情況、道岔情況、車擋情況的全過程監(jiān)控。調(diào)車對講與視頻相互結(jié)合，保證了調(diào)車絕對的安全、可靠性。該系統(tǒng)可廣泛適用于鐵路專用鐵道、專用線、貨運(yùn)站、港口站、編組站、客整所存車線、貨物線等各種盡頭線調(diào)車作業(yè)，還可以推廣到動車操作室，避免動車司機(jī)在動車所調(diào)車作業(yè)時(shí)因換頭地面行走，減輕動車司機(jī)勞動強(qiáng)度，確保勞動安全同時(shí)，更提高動車使用效率。系統(tǒng)操作簡便，穩(wěn)定可靠，后期維護(hù)成本低，具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。

5 結(jié)束語

系統(tǒng)由雷達(dá)測距模塊、無線視頻模塊、大門和人工道岔狀態(tài)采集模塊、便攜終端等單元構(gòu)成，具備語音提示、視頻查看、雷達(dá)測距等功能，實(shí)現(xiàn)對專用線大門、道岔、土擋等關(guān)鍵部位的監(jiān)控，大大減輕作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度，大力提高調(diào)車作業(yè)效率，切實(shí)增強(qiáng)調(diào)車作業(yè)的安全性和可靠性，對專用線調(diào)車安全防控具有積極的作用和意義。