盡頭線調車無線自動報警停車防撞系統(tǒng)研制

上海鐵路局阜陽北站 劉明生

盡頭線調車無線自動報警停車防撞系統(tǒng)研制

上海鐵路局阜陽北站 劉明生

通過對鐵路盡頭線調車易發(fā)生撞土擋問題分析及防范措施現(xiàn)狀研究，采用多種技術集成，設計研制新型無線自動停車防撞系統(tǒng)，杜絕盡頭線調車撞土擋事故發(fā)生。

盡頭線；調車；無線自動報警停車；防撞

1 引言

1.1 鐵路盡頭線調車防撞措施現(xiàn)狀

鐵路平面調車作業(yè)在調車作業(yè)中占有很大比例，是鐵路運輸?shù)闹匾M成部分，受當時技術水平的限制，現(xiàn)有的平面無線調車設備存在不同程度的缺陷，在功能及系統(tǒng)可靠性方面遠不能滿足現(xiàn)場調車作業(yè)的需求，特別是盡頭線調車，防撞措施均為被動式，如設置盡頭土擋，安裝擋車器，人工領車等，這些原始落后的措施顯然不能滿足現(xiàn)在的安全要求，在作業(yè)過程中也極易出現(xiàn)調車事故，現(xiàn)有平面調車防撞措施存在的不足有以下3種（見表1）。

表1 鐵路平面調車防撞措施現(xiàn)狀

1.2 新型防撞方案確定

目前國內外也有一些利用新技術的防撞措施，主要有平面調車雷達、基于TDCS的無線調車監(jiān)控等，但這些新技術也有弊端，如調車雷達有造價高、精度低、易受天氣及電磁環(huán)境干擾、攜帶不便等缺點，而基于TDCS的無線調車監(jiān)控存在無法反映機車或推進車列距障礙物的距離、非集中控制區(qū)無法監(jiān)控等缺點。經(jīng)對比本研究采用霍爾傳感器+單片機+無線發(fā)射器方案，探測移動機車或推進車列距土擋(擋車器)距離，單片機執(zhí)行運算并控制無線發(fā)射器發(fā)射報警信號或停車信號。

1.3 系統(tǒng)實現(xiàn)功能

在調車推進作業(yè)中，當機車(推進列車)距線路盡頭防護土擋30米時，第一對車輪通過傳感器，系統(tǒng)自動向調車機上安裝的機控器發(fā)出“注意，距土擋已不足30米”的語音提示信號（全體調車員及調車機司機均可接收到該語音提示信號），提示調車人員及時向調車機司機發(fā)出減速、停車信號；在調車機沒有做出及時有效的減速、停車動作而繼續(xù)前進情況下，當推進至距線路盡頭防護土擋大約18米處（語音提示后再推進一車的距離），第五對車輪通過傳感器時，該裝置直接向調車機上安裝的機控器發(fā)出含有“緊急停車”指令的數(shù)字編碼信號，通過機控器控制調車機放風，強制調車機緊急停車，防止機車或推進列車撞向線路盡頭的防護土擋，杜絕事故發(fā)生；調車機緊急停車后處于鎖閉狀態(tài)，解鎖作業(yè)時，需要調車員向車站值班負責人匯報，通過車站值班負責人解鎖后才能繼續(xù)進行調車作業(yè)，有利于車站規(guī)范考核管理。

1.4 系統(tǒng)的應用場景

本系統(tǒng)適用于路內有平面調車作業(yè)的車站或專用線。

2 盡頭線調車無線自動報警停車防撞系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)硬件設計（見圖1）

圖1 硬件設計示意圖

2.2 系統(tǒng)軟件流程設計（見圖2）

圖2 軟件流程圖

2.3 系統(tǒng)工作原理

在距離線路盡頭防護土擋約30米、18米的位置分別設置報警傳感器和停車傳感器，當機車車輛或車列相對線路盡頭防護土擋方向第一對車輪通過報警傳感器時，調車防撞系統(tǒng)主機向調車機上安裝的機控器發(fā)出“注意，距土擋已不足30米”的語音提示信號，提示調車人員正確做出減速、停車動作。當?shù)谝粚囕喞^續(xù)向防護土擋方向前行，通過停車傳感器時——即車輛距線路盡頭防護土擋約18米的距離時，調車防撞系統(tǒng)主機將直接向調車機上安裝的機控器發(fā)出含有“緊急停車”指令的數(shù)字編碼信號，通過機控器強制調車機緊急放風停車，避免調車機撞向線路盡頭防護土擋的事故發(fā)生。

3 盡頭線調車無線自動停車防撞系統(tǒng)集成調試

3.1 硬件集成調試

3.1.1 主控制器研制

整個系統(tǒng)的核心部分，由單片機和寫入此單片機的軟件程序所組成，接收電磁傳感器送來的車輛的位置信息，經(jīng)判斷處理后控制語音系統(tǒng)或者數(shù)字編碼系統(tǒng)，輸出語音報警信號或“緊急停車”控制信息，經(jīng)由無線電數(shù)傳設備發(fā)射控制機車機控器做出響應，并使設備更加小型化，具有的較強的抗干擾能力及良好的穩(wěn)定性。

3.1.2 傳感器選型

傳感器采用美國摩托羅拉公司生產(chǎn)的非接觸式電磁傳感器，具有響應時間短、抗電磁干擾能力強、適應環(huán)境溫差大、抗震能力強、可確保在惡劣天氣及復雜電磁環(huán)境條件下能夠正確采集到機車或車列的位置信息，避免不必要的人為及環(huán)境干擾因素。

3.1.3 電源供電

因盡頭線一般遠離站場，供電困難，故采用太陽能供電，并采用大容量鋰電池儲存電能，充滿一次能夠確保在無太陽光照情況下連續(xù)工作60天，整個供電系統(tǒng)采用供電控制板一體化設計，具有充放電控制、過充保護、過載保護、溫度補償、逆變輸出等功能。

3.1.4 無線發(fā)射器研制

目前全路各站平面調車均采用的是中鐵公司研制生產(chǎn)的ZTD平面無線調車設備，我們針對此項設備專門研制出“緊急停車”編碼，利用它可以通過機控器直接控制機車緊急停車。

無線發(fā)射器采用摩托羅拉無線電數(shù)字通信設備，具有通話距離遠、話音清晰、抗干擾能力強、運行穩(wěn)定的優(yōu)點，并能夠進行語音和數(shù)據(jù)傳輸。

3.2 系統(tǒng)軟件編碼

系統(tǒng)軟件采用微軟C++編寫，燒錄至單片機永久存儲，運行速度快、程序體積小，廣泛應用于單片機等微控制領域。

3.3 主要技術關鍵

3.3.1 “緊急停車”編碼研制

現(xiàn)有調車系統(tǒng)為了避免其它的無線電信號對使用中的機控器造成干擾，采用了編碼壓縮加密技術，經(jīng)過多次實驗后，成功研制出ZTD平面無線調車設備“緊急停車”編碼。

3.3.2 正確采集機車或車列的位置信息

利用電磁感應原理，確保傳感器在和機車或車列非接觸的情況下，能夠正確采集到機車或車列的位置信息，保證準確判斷出機車或車列距離線路盡頭防護土擋的實際距離，避免不必要的干擾因素。

4 系統(tǒng)功能目標

語音提示：機車或車列推進至距線路盡頭防護土擋30米時系統(tǒng)向調車機上安裝的機控器發(fā)出“注意，距土擋已不足30米”的語音提示信號，提示調車人員及時向調車機司機發(fā)出減速、停車信號；

緊急停車：機車或車列推進至距線路盡頭防護土擋大約18米處（語音提示后再推進一車的距離）系統(tǒng)直接向調車機上安裝的機控器發(fā)出含有“緊急停車” 指令的數(shù)字編碼信號，通過機控器控制調車機放風，強制調車機緊急停車；

解鎖控制：系統(tǒng)強制緊急停車后將鎖定調車機，現(xiàn)場調車人員利用手中設備無法解鎖，只有通過車站值班負責人解鎖后才能繼續(xù)進行調車作業(yè)；

太陽能供電：利用太陽能電池板對鋰電池充電，利用單片機進行充、放電控制；

查詢分析：系統(tǒng)強制緊急停車的時間、次數(shù)等信息，系統(tǒng)可以查詢、分析，便于車站日常管理。

5 系統(tǒng)主要技術創(chuàng)新點

系統(tǒng)采用太陽能電池板供電，鋰電池儲電，由單片機控制鋰電池的充放電，避免出現(xiàn)過充、過放現(xiàn)象，最大限度保護電源安全、穩(wěn)定運行。采用在固定地點預埋非接觸式電磁傳感器采集機車或車列的位置信息，確保在惡劣天氣條件下實時、準確采集位置信息，避免不必要的外界環(huán)境干擾因素，保證設備及時有效地發(fā)出語音提示直至強制緊急停車，杜絕機車或車列出現(xiàn)撞土擋的事故，極大地提高了調車作業(yè)的安全性，保障了設備安全和人身安全。

6 結束語

“盡頭線調車無線自動停車防撞系統(tǒng)”是專門為鐵路車務系統(tǒng)解決在調車作業(yè)推進過程中防止發(fā)生車輛撞線路盡頭防護土擋事故而設計，本系統(tǒng)改變了車站原有的平面調車系統(tǒng)落后的模式，該項目實施后，可極大地提高調車作業(yè)的安全性，避免調車機撞向線路盡頭防護土擋，降低安全風險、提高生產(chǎn)率，為鐵路調車安全提供設備保障。