南寧鐵路局道口安全防護裝置及應(yīng)用

伍毅珊

（南寧鐵路局科學技術(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，加大了科技投入，積極研發(fā)并推廣道口防護裝置。雖然道口平改立是消滅道口安全事故最徹底的解決辦法，但由于此項工作周期長、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)和推廣先進的道口防護裝置，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)護道口防護裝置”及“道口安全視頻監(jiān)視及管理系統(tǒng)”，對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、無線預(yù)警天線、欄桿（或欄門）檢測傳感器和外接“在崗按鈕”盒。后端數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)分為計算機、打印機和IC卡讀寫器。

1.2 主要功能

1.2.1 道口工在崗監(jiān)督功能 當處于非接車作業(yè)狀態(tài)時，監(jiān)督道口工是否在崗。定時提示道口工應(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 當處于接車作業(yè)狀態(tài)時，監(jiān)督道口工的接車作業(yè)。對列車接近、欄桿放下或欄門關(guān)閉、欄桿抬起或欄門開放、列車離去等時刻進行記錄，防止道口工違章操作。

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

1.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析與輸出報表功能 管理人員可以隨時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)報表，以便進行考核管理。若發(fā)生道口事故，亦可作為事故分析的依據(jù)。

1.2.5 遠程管理功能 道口管理人員在辦公室就能實時獲得監(jiān)控數(shù)據(jù)，能更及時了解、檢查道口工的工作情況。在發(fā)現(xiàn)道口設(shè)備故障時，還能遠程協(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)備里的單片機對各輸入信號（列車接近、列車離開、欄桿放下、欄桿抬起、面板按鈕動作等信號）進行分析處理，按預(yù)先規(guī)定的要求控制輸出設(shè)備（道口聲光報警、電動欄桿、提示音響、告警音響、無線電臺等）做出相應(yīng)響應(yīng)，并將發(fā)生時刻記錄在存儲媒體上。同時對設(shè)備本身進行自檢，出現(xiàn)故障時，故障指示燈發(fā)出提示。電瓶能保證設(shè)備在停電后正常運行時間不少于8 h，并對停電、來電時刻進行記錄。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)計報表。

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，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)護道口防護裝置

為了確保無人看守道口的安全，寧局已對正線273處無人看守道口實行了全天監(jiān)護，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)護道口無法解決供電問題，道口信號與報警裝置等設(shè)備無法使用，通過道口的機動車輛和行人無法及時獲得列車運行信息，給監(jiān)護道口埋下安全隱患。為此，迫切需要開發(fā)一種能改進這種不利條件的道口安全防護裝置，以提高監(jiān)護道口的安全防護能力。節(jié)能型監(jiān)護道口防護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、太陽能供電照明系統(tǒng)和2套聲光報警分機組成（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)警信號燈在沒有列車接近時閃黃燈；當有列車接近時閃紅燈，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)留自動控制功能 提供自動控制接口，便于連接其他設(shè)備，達到自動控制的目的。

2.3 工作原理

2.3.1 遙控主機工作原理 遙控主機負責檢測主機面板上的控制按鈕、分機及自動接口的工作狀態(tài)，當工作狀態(tài)信息發(fā)生變化時，執(zhí)行相應(yīng)的動作。用戶按下主機面板上的某個按鈕后，遙控主機便向分機發(fā)出相關(guān)指令（列車接近、列車離去、停機）。當接收到分機的狀態(tài)指令后，遙控主機便在面板指示燈上顯示分機的實時工作狀態(tài)。在接到分機信號燈為紅燈閃爍時，控制面板指示燈閃紅燈；接到分機信號燈為黃燈閃爍時，控制面板指示燈閃黃燈；接到分機信號燈為滅燈狀態(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相連，當遙控主機收到自動接口發(fā)出的列車接近、列車離去信號時，向分機發(fā)出相應(yīng)的指令，從而達到自動控制的目的。

2.3.2 分機工作原理 接收主機發(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。例如，分機收到列車接近的指令后，控制信號燈閃紅燈，同時發(fā)出“列車接近，禁止通行”的語音提示聲，最后將當前工作狀態(tài)發(fā)回主機。

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,同時也為整套裝置提供電源。蓄電池充滿電后，持續(xù)供電時間不少于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)護道口防護裝置39臺，有效提高了監(jiān)護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)護道口房夜間照明問題，節(jié)約了能源，減少了投資和運營成本，符合當今節(jié)能環(huán)保的新趨勢。

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 對道口房內(nèi)、道口房外欄桿以內(nèi)的區(qū)段情況進行錄像，記錄內(nèi)容保留30 d。道口房設(shè)顯示設(shè)備，必要時可操作重放相關(guān)記錄視頻文件。

3.2.2 實時監(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)，可遠程查看道口房內(nèi)外的現(xiàn)場視頻，并通過語音對話對道口工進行指導(dǎo)。

3.2.3 報警提示功能 道口房設(shè)報警操作按鈕，道口工按下此按鈕，將現(xiàn)場視頻截圖及相關(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、檢查管理人員對道口的查崗落實情況，每次管理人員通過該系統(tǒng)查看道口及與道口工的對話均會及時記錄，便于以后考核。

3.3 工作原理 道口視頻監(jiān)控報警設(shè)備(簡稱監(jiān)控設(shè)備)安放在道口現(xiàn)場，負責對道口房和道口欄桿內(nèi)區(qū)段進行視頻采集、錄像、監(jiān)控。監(jiān)控設(shè)備開機后會自動通過網(wǎng)絡(luò)與中心服務(wù)器連接，并一直保持連接狀態(tài)。當工務(wù)部門管理人員想要查看某個道口情況時，視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)就會發(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)送視頻請求指令。監(jiān)控設(shè)備接收到請求指令后將圖像進行壓縮，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)。當監(jiān)控設(shè)備發(fā)現(xiàn)報警按鈕被按下時，自動將此時攝像機所拍攝的視頻轉(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行語音對話時，監(jiān)控設(shè)備會自動開始錄音，對話完畢后監(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，獲得寧局科技進步一等獎，并于同年開始在局管轄范圍內(nèi)88個道口推廣。目前該系統(tǒng)的現(xiàn)場施工已完成，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 對寧局發(fā)展道口防護裝置的建議

4.1 基于G I S技術(shù)對道口信息進行整合 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。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，實現(xiàn)道口日常安全管理及搶險救災(zāi)時的決策支持。

4.2 發(fā)展無線列控以優(yōu)化道口關(guān)閉時間 國外鐵路正在研究將無線列控移植到道口安全防護領(lǐng)域，發(fā)展集調(diào)度指揮、列車運行控制、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)列車運行速度，通過無線控制道口防護設(shè)備的啟動時機，優(yōu)化道口關(guān)閉時間，實現(xiàn)改善道口通行效率的目標。若能將此系統(tǒng)消化應(yīng)用到寧局道口防護中，必能緩解道口堵塞的矛盾，體現(xiàn)道口防護工作的人性化。

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)用于遠洋、民航、公路等運輸方式中，但該項技術(shù)的缺陷是存在一定的定位誤差，需要在地面設(shè)置信標，進行誤差校正。若能解決誤差問題，實現(xiàn)列車準確定位，當檢測到列車即將通過道口時才關(guān)閉道口欄門，無疑也是優(yōu)化道口安全防護、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)系著鐵路運輸?shù)臅惩?，牽動著廣大人民群眾生命財產(chǎn)的安全和社會秩序的穩(wěn)定。隨著鐵路安全風險管理的逐步深入，道口安全被擺到了更加突出的位置。鐵路部門除了繼續(xù)強化道口看守人員作業(yè)標準化，認真開展道口安全綜合治理，繼續(xù)依靠各級地方政府支持，積極推進道口平改立工作進程外，研發(fā)和推廣新型道口安全防護裝置，仍是近期道口安全防護的重要措施。如今，隨著科學技術(shù)的進步，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)和成熟，為道口防護裝置的進一步改進和發(fā)展創(chuàng)造了條件。因此，如何使裝置能更為可靠的運行，為用戶提供更為人性化的操作，實現(xiàn)防護裝置的現(xiàn)代化和智能化，將成為今后道口安全防護裝置發(fā)展的新方向。