鐵路道口自動報警與控制方案的建設與應用

楊旭濤(馬鋼股份公司運輸部 安徽馬鞍山 243000)

馬鋼運輸部鐵路大多為低速鐵路，廠區(qū)道口多、道岔多、調(diào)車行車作業(yè)復雜，道口安全已成為影響運輸安全關鍵因素之一?，F(xiàn)有道口分為遠程控制道口，有人值守道口、無人值守道口三種管理模式，其中，22處遠程控制、31處有人看守、100余處無人道口。目前，馬鋼廠區(qū)道口的人員配置和管理方法基本處于人員現(xiàn)場控制、多點遠程集中控制階段及無人值守模式。在無人值守的鐵路道口，人員和車輛搶躍道口現(xiàn)象時有發(fā)生，存在一定的安全隱患。2020年運輸部為適應新形勢下設備及人力資源優(yōu)化模式的變革，實施自動道口控制技術取代現(xiàn)有道口技術裝備模式，減輕員工勞動強度，增強道口安全，提高公路通過率，保證正常的運輸生產(chǎn)。

1 系統(tǒng)簡介及組成

自動道口控制系統(tǒng)通過車列接近信息的采集，實現(xiàn)火車接近道口自動報警，并使道口火車通過信號、公路交通信號燈、電子警察等設備聯(lián)控，保證道口通行安全，達到無人值守、減員增效的目標。系統(tǒng)構成如圖1所示，由檢測單元、網(wǎng)絡單元、控制單元、報警單元、監(jiān)控單元等組成(圖1)。

系統(tǒng)圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)圖

1.1 檢測單元

檢測單元用來檢測機車的到達和離開，并把檢測的信號傳送給PLC，以使PLC做出相應的控制。采用XKG -II-00型液壓順向開關傳感器作為檢測設備，安裝在每處道口兩側接近線路的鋼軌內(nèi)側，分為四組，數(shù)量為3、2、2、3。

1.2 控制單元

控制單元采用PLC作為控制核心，用來控制道口信號的開放和關閉。并將傳感器、電纜、信號機等設備的狀態(tài)實時上傳遠程控制端。

1.3 報警單元

報警單元的主要作用是當接近傳感器檢測到機車接近道口時，立即啟動聲光報警裝置，提醒行人和車輛注意。當機車駛離道口時取消報警。該裝置由PLC的輸出信號控制，保證控制的實時性和可靠性。包括公路信號機、道口信號機、鐵路阻擋信號機等。

1.4 監(jiān)控單元

監(jiān)控單元由電子警察、監(jiān)控攝像機、監(jiān)控大屏、遠程操作服務器等組成。具有道口現(xiàn)場設備數(shù)據(jù)和道口實時圖像的存儲、現(xiàn)場設備狀態(tài)的監(jiān)控、設備觸發(fā)歷史記錄回放等功能。

1.5 網(wǎng)絡單元

各道口終端部分的光纖網(wǎng)絡采用星型結構，現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)和圖片通過網(wǎng)絡部分上傳至管理服務器中。包括12芯單模光纖、交換機、光纖收發(fā)器等。

2 系統(tǒng)控制方式和技術要求

2.1 控制方式

道口自動控制方式要實現(xiàn)對道口警鈴警燈設備、鐵路阻擋信號機、公路方向紅綠燈、電子警察等設備的自動控制。

①鐵路道口兩側車列接近道口，觸發(fā)接近傳感器，道口警鈴立即啟動報警亮紅燈交替閃爍、公路信號亮紅燈、鐵路信號亮綠燈，電子警察啟動；

②列車不通過道口：列車靠近道口觸發(fā)道口警鈴后，待列車反方向離開立即取消道口報警；

③列車通過道口：待列車占用并駛離道口區(qū)段后，道口兩端的鐵路阻擋信號機亮黃燈，道口信號機停止報警亮白燈，公路信號亮綠燈，道口自動控制系統(tǒng)復位；

④系統(tǒng)具備人工遠程、現(xiàn)場控制功能；流程圖如圖3所示：

圖3 流程圖

2.2 技術要求

①當列車接近道口觸發(fā)接近傳感器時，道口報警能立即啟動，待列車占用且駛離道口時，自動取消道口報警；

②能夠識別判斷車列運行方向，車列接近道口方向觸發(fā)接近傳感器時報警，駛離道口方向觸發(fā)接近傳感器時取消報警；

③兩列機車同時(先后)通過多股道道口時，要求道口信號開放正常；

④當列車接近道口觸發(fā)接近傳感器時，遠程控制端自動切換監(jiān)控視頻為當前道口，提醒遠程操作人員監(jiān)控道口現(xiàn)場情況；

⑤遠程控制客戶端具備設備檢測報警功能，當設備出現(xiàn)故障時，客戶端跳出對話框提示操作人員報修；

⑥當現(xiàn)場道口設備出現(xiàn)故障時，公路信號機黃燈閃爍；

⑦遠程控制客戶端具備畫中功能，小畫面可任意選擇道口監(jiān)控畫面。

3 系統(tǒng)技術方案

控制系統(tǒng)采取傳感器觸發(fā)自動報警方式。下面就車列作業(yè)方式，以馬鋼北區(qū)一號道口(圖4)為例，介紹自動控制道口方案的具體實施方案。

圖4 馬鋼北區(qū)一號道口示意圖

3.1 列車正常通過道口技術方案

在每處道口兩側接近線路的鋼軌內(nèi)側，安裝四組傳感器，接近傳感器每組三個，到達(離去)傳感器每組二個，列車接近道口觸發(fā)接近傳感器A(D)時，根據(jù)觸發(fā)三個傳感器(三取二，2秒內(nèi))的先后順序判斷其運行方向，系統(tǒng)啟動報警；列車觸發(fā)到達傳感器B(C)時，表示列車準備占用道口，系統(tǒng)保持報警；列車觸發(fā)離去傳感器C(B)時，表示列車正在占用道口，系統(tǒng)保持報警，同時到達傳感器B(C)倒計時，當傳感器連續(xù)8秒再無觸發(fā)，系統(tǒng)認為列車已完全通過道口，系統(tǒng)關閉報警、復位。

3.2 列車在道口處作業(yè)技術方案

當列車接近道口觸發(fā)接近傳感器A(D)時，根據(jù)觸發(fā)三個傳感器(三取二，2秒內(nèi))的先后順序判斷其運行方向，系統(tǒng)啟動報警、電子警察；列車觸發(fā)到達傳感器B(C)時，系統(tǒng)保持報警；若接近傳感器收到反向信號(根據(jù)2秒內(nèi)觸發(fā)三個傳感器的先后順序)，表示列車駛離道口，系統(tǒng)關閉報警、復位。

3.3 遠程控制客戶端

當?shù)揽谠O備出現(xiàn)異?；颥F(xiàn)場需要緊急情況時，操作中心的操作人員可將控制狀態(tài)由自動變?yōu)槭謩?，遠程控制道口設備的運行。

4 系統(tǒng)完善及改進建議

2020年-2021年，結合上述方案，馬鋼運輸部完成10處自動道口的建設。使用傳感器形式自動道口控制技術具有報警時間精確，可以根據(jù)運輸行車實際需要調(diào)整接近道口報警時間等優(yōu)點，缺點是傳感器方式無法判斷列車是否通過道口，無法有效解決機車在道口區(qū)段作業(yè)的誤報警問題。

下一步將采取系統(tǒng)和鐵運生產(chǎn)物流、機車作業(yè)計劃、機車GPS等條件相聯(lián)鎖，可計算出列車的準確長度，位置、判斷列車作業(yè)是否通過、占用道口，可以有效解決道口區(qū)段調(diào)車作業(yè)誤報警的問題;利用電子警察的車流量統(tǒng)計功能，實時監(jiān)控鐵路道口的車流量，分析廠區(qū)道口的交通狀況，可為物流調(diào)度、路況優(yōu)化提供精準的參考依據(jù)。

5 結語

馬鋼鐵路道口自動報警控制系統(tǒng)實施后，減輕了員工的勞動強度，通過自動化技術的應用，提升了馬鋼鐵路道口管理水平，對冶金運輸企業(yè)鐵路道口的自動控制方案設計具備一定的參考價值。