鐵路道口信號自動控制創新探索

胡亞丁

摘 要：鐵路是當前交通中一種極為常見的方式，它的出現和使用幫助緩解了巨大的交通壓力，使得交通運輸能力和運載速度得到了很大的提高。鐵道信號自動控制系統在鐵路的安全穩定運行起到了極為重要的作用，所以也逐漸成為人們關注的話題。下文就對鐵路道口信號自動控制系統的組成、功能及創新設計策略進行了合理的分析和闡述，希望為我國鐵路的安全合理運行提供參考依據。

關鍵詞：鐵道信號;自動控制;創新策略

1 自動控制系統組成結構及功能

鐵路道口信號自動控制系統主要由現場設備、設備間設備和監控中心設備組成。其中，現場設備如圖1所示，包括交通燈、道口信號機、欄桿機、傳感器、防護信號機、攝像機等，實現自動控制，采集現場數據及圖像數據功能;設備間設備由視頻光端機、數據光端機、PLC等組成，實現分析現場數據及圖像數據，以及與現場設備聯鎖控制功能;監控中心設備由視頻光端機、數據光端機、網絡服務器、視頻服務器、管理服務器等組成，實現存儲現場數據及圖像數據，遠程監控現場設備功能。

2 鐵路道口信號自動控制方式和技術要求

2.1 鐵路道口信號自動控制方式

道口信號自動控制方式就是要實現對道口音響閃光報警裝置、道口電動欄桿機、道口防護信號機等設備的自動控制，不需要人員操作。

（1）道口線路兩側列車接近道口時，立即啟動報警，同時啟動欄桿關閉倒計時顯示牌，開始10 s倒計時。

（2）報警啟動10 s倒計時結束后，關閉進口的電動欄桿，等到欄桿關閉到位后，再開始關閉出口的電動欄桿，方便行至道口中間的人員車輛離開道口，避免搶道的人員、車輛被關在道口區域內，影響行車安全[1]。

（3）所有欄桿全部關閉后，道口兩側的防護信號機點亮紅燈，允許列車通行。

（4）待列車到達并出清道口區域后，道口兩側的防護信號機關閉紅燈，點亮白燈，延時5 s后同時升起進口和出口電動欄桿。延時的目的是確保列車完全出清道口區域。

（5）待進口和出口的電動欄桿全部升到位后，道口音響閃光報警取消，道口信號自動控制系統復原。

2.2 鐵路道口信號自動控制技術要求

鐵路道口信號自動控制技術，不僅在鐵路方面可以提高安全性，而且還體現了到靈活性的特點和良好的質量。為了促進鐵路技術的應用，自動控制在鐵路信號系統中的作用最大，可以兼顧以下幾點技術要求：

（1）道口線路兩端的列車接近道口時，能立即啟動報警，待列車到達并且完全離開道口后，道口報警自動取消。根據“鐵路站內道口信號設備技術條件”，列車即將通過道口時，應提前40 s～90 s啟動報警。

（2）能識別列車運行方向，列車向接近道口方向運動時報警，離開道口方向運動時不報警。

（3）當列車接近道口，并長時間停在接近區域時，道口報警120 s后自動復原，防止長時間報警。但當列車重新向道口方向運動時，報警重新開始。

（4）當列車接近但未到達道口中途折返時，道口報警120 s后自動復原。

（5）當列車接近道口，自動控制系統能自動切換遠程監控圖像，方便道口操作員監視道口現場情況，確保道口安全[2]。

（6）滿足列車運行速度在2 km/h～160 km/h的使用要求。

（7）道口區段軌道電路占用，道口啟動報警。

（8）電動欄桿落下時間應該在10 s以內。

3 鐵路道口信號自動控制方案創新設計

3.1 傳感器方式自動報警技術方案

在每處道口兩側接近線路的鋼軌內側，均安裝無源磁電傳感器，每個傳感器內設置2組線圈，列車輪對通過時，切割磁力線，由傳感器輸出類似正弦波脈沖，可以識別出列車輪對，并判斷其運行方向[3]。根據列車接近道口提前40 s～90 s啟動報警的要求，按照罐車運行最高速度12 km/h計算，接近傳感器安裝位置應距離道口133.3 m～299.9 m。待列車到達道口，利用區段軌道電路和傳感器，共同檢測列車到達并完全離開道口條件。

道口區段軌道電路平時處于空閑狀態，列車駛入道口后改為占用狀態，列車駛出道口后恢復空閑狀態。在此過程中，軌面電壓由高電平轉到低電平再轉到高電平，通過檢測軌面電壓下降沿和上升沿，可以判斷列車是否出清道口區段。

然而，有些情況下，由于道口區段線路道床漏泄電流大，會使軌道電路電壓處于臨界狀態，存在軌道電路短暫處于占用狀態后自動復原故障，導致道口信號自動控制系統認為列車離開道口而打開道口欄桿，并關閉報警;極端情況下，可能造成列車與車輛發生沖撞，造成嚴重安全事故;因此為防止誤判，還需使用傳感器共同檢測列車離開道口條件。在道口線路邊上安裝傳感器，該傳感器不區分列車運行方向，在發出列車輪對通過信號后，即認為列車到達道口。只有在軌道電路和傳感器同時滿足列車到達，并離開道口的條件后，自動控制系統才能升起欄桿關閉報警。

傳感器方式自動報警技術方案具有報警時間準確，并可以根據需要調整時間，不受操作人員影響的優點。缺點是受現場道岔線路長度等條件限制，傳感器容易受到干擾，可以采用增加軌道電路、道口防護信號機等措施進行克服。

3.2 計算機聯鎖方式自動報警技術方案

在受現場條件限制無法安裝傳感器的道口，也可以采用計算機聯鎖方式自動報警方案。該方案是在信號機械室內設置道口控制繼電器（JWXC-1700），該繼電器平時處于落下狀態，通過其落下接點送給室外道口主機24 V直流電壓，作為控制道口自動報警的條件。當排列通過道口進路或道口區段占用后，計算機聯鎖系統驅動道口控制繼電器吸起，斷開輸入道口主機的24 V直流電源，道口開始報警;當列車到達并且完全離開道口，計算機聯鎖系統停止驅動道口控制繼電器，繼電器落下，給道口主機供電，使其復原[4]。

雖然計算機聯鎖方式自動報警技術方案具有報警可靠，不受現場道岔線路長度等條件限制的優點，但也有受操作人員主觀意識及操作水平影響較大，容易使道口關閉時間長，不利于道路通行的缺點。

4 系統完善及改進建議

（1）道口欄桿在自動下降過程中，存在與機動車、電動車、行人等目標發生沖撞的風險，需要研制一套高效可靠的防砸系統予以解決。防砸系統要能夠可靠地檢測到進入欄桿接近區域的機動車、電動車、行人等運動目標，發現滿足預設模型的目標時，自動發出告警信息，并及時調整欄桿動作，防止沖撞道口欄桿，保證道口設備及行人車輛的安全。

（2）道口欄桿在自動下降過程中，行人、車輛從進口處進入道口區域還未及時離開道口時，出口欄桿就已落下，行人、車輛被封閉在道口區域內無法出去，給道口及行車帶來安全隱患。需要研制一套障礙物檢測系統，能實時監控道口區域，自動檢測及識別行人車輛等障礙物，當發現道口區域內有行人車輛等運動目標及靜止障礙物時，在監控中心自動發出聲光報警信息，由道口操作人員通過監控圖像，人工確認道口狀態，并根據現場情況手動操作欄桿機，防止行人車輛被封閉在道口區域內，確保道口及行車安全。

5 結束語

總而言之，無人鐵路道口信號自動控制系統實施后，減輕了道口操作人員的勞動強度，提高了勞動效率，實現了減員增效。同時通過先進技術的應用，提升了鐵路道口裝備的無人化和自動化水平，實現在安全、質量、效率等方面的優化。對同類企業鐵路道口的自動控制系統改造方案設計具有參考價值。

參考文獻：

[1]羅穎欣.企業鐵路道口集控系統的研究與探討[J].山東工業技術，2019（7）：153+127.

[2]胡小敏.鐵路信號檢測控制淺析[J].居舍，2019（2）：174.

[3]姚亞平.一種鐵路信號安全控制平臺的研究[J].鐵道標準設計，2019（9）：143-148.

[4]陳泉宇.鐵路與城市軌道交通信號控制系統比較研究[J].信息系統工程，2018（12）：45.