鐵路道口綜合預警裝置研究與應用

摘 要：鐵路道口安全系統是一個極為復雜、龐大聯動的系統，具有系統復雜度及風險高的特征，實現鐵路道口安全一直是企業生產高度重視的安全問題。造成這一現象的原因是因為道口安全控制系統的高效性、靈活性和可靠性的協調不夠。針對這個問題，公司最近提出了鐵路道口綜合預警裝置的研究。并且通過實踐表明，該裝置實行的可行性非常之高；而且對提高鐵路道口的安全管理水平有很大的幫助，可以讓企業的鐵路道口安全管理更加人性化、信息化和自動化。

關鍵詞：鐵路道口；GPS定位；錄像；電子欄桿

1 鐵路道口綜合預警裝置概述

鐵路道口綜合預警裝置是解決列車運行機車乘務員 望問題的根本辦法，是保證列車推進作業安全運行的重要技術手段，最大限度的結合現場實際，利用現代最新科學技術，保證系統的先進性與可靠性。鐵路道口綜合預警裝置主要利用GPS定位系統，通過機車控制道口預警裝置，避免了過去依靠磁鋼或者軌道電路啟動道口預警裝置。磁鋼受環境因素制約較大，比如雨雪天、被盜等。預警信號采用冷光源色燈矩陣，大大加大了目視距離、節約能源。安裝在道口的數碼顯示屏，實時顯示機車運行速度、機車距道口距離和運行方向，為道口值守人員關閉道口提供了實時數據。

道口欄桿關閉狀態道口值守人員能通過遙控器與機車乘務員操作實現互鎖，防止或避免道口意外事故發生。道口兩側的圖像采集器，通過點對點的傳輸方式，當機車與道口一定距離，圖像會自動傳輸到機車司機室內監視器，機車乘務員可清楚觀察鐵路道口兩側行人、機動車輛流動狀態，為防止撞擊事故發生提供 望條件。

2 鐵路道口綜合預警裝置功能

鐵路平交道口安裝道口綜合預警裝置，當列車距離道口650米時，機車車載設備啟動道口綜合預警設備：（1）A、紅燈交替閃爍，B、語音：有列車通過，行人、車輛止步，注意安全。（2）當列車距離道口650米時，電子欄桿啟動，紅外激光器在地面打出激光紅線，警示行人、車輛，如果在探測范圍內有行人車輛通過，無線網絡將報警信號傳送到機車，機車車載設備語音提示“行人車輛搶道，注意道口安全”。（3）安裝在道口兩側的紅外線攝像機，通過2.4G頻率將道口兩側信息傳送到機車，機車監視器顯示道口兩側的圖像信息，輔助司機 望。（4）列車推進時，放在列車尾部的紅外攝像機，通過2.4G無線模塊將列車推進前方的線路狀態傳送到機車，機車監視器顯示圖像信息，并進行錄像。

3 鐵路道口綜合預警裝置結構及指標

3.1 車載裝置結構

由車載主機、系統電源、車載監視器、GPS定位系統、2.4G無線接收發射模塊等組成。

3.2 車載系統信息采集技術指標

（1）GPS定位精度5-15米。（2）半雙工無線通訊系統3公里。

（3）當自動部分發生故障手動部分能代替其工作。（4）監視器實時顯示道口兩側行人車輛狀態。（5）專用機箱設計，體積小，安裝方便，具有防震功能。（6）機車專用電源，110V電源輸入、電壓適用范圍寬。（7）嵌入式設計、結構簡單、可靠。（8）斷電后，來電自恢復。無須任何人為操作。

3.3 車載裝置工作原理

當機車距道口90秒時，GPS自動定位系統啟動車載控制系統，車載控制系統使機車控制模塊向地面控制系統發出指令：A：無線發射模塊發射啟動指令給系統地面部分，地面部分進入有車通過狀態。B：系統“啟動指示燈”亮，指示車載部分處于工作狀態。C：風鳴器鳴響。告訴司機信號發射成功。D：當車載部分接收到地面控制系統反饋信號，停止發射啟動指令給系統地面部分。E：當列車通過道口，車載系統根據司機輸入的車輛輛數，自動計算出列車長度，當最后一輛車輛通過道口10米后，車載系統自動發出道口信號預警停止指令。

如果系統信號采集部分出現故障，司機人工按下“手動”按鈕，發射指令給系統地面部分。

如果道口欄桿完全關閉，機車道口欄桿關閉指示燈亮，機車乘務員按規定操作程序通過道口，否則應采取措施，防止道口發生事故。

3.3.1 GPS定位系統。GPS定位系統主要用來確定機車在線路的位置和機車距前方道口距離。鐵路道口綜合預警裝置都安裝在鐵路沿線，只能通過太陽能供電，節約用電是本系統設計的基本思路之一。因此，安裝在鐵路道口的設備必須實現分時供電，即當列車運行到道口前方、且通過道口時，GPS定位系統給車載主機提供啟動地面設備信號，當列車通過道口650米或者時間超過30秒，GPS定位系統給車載主機提供關閉道口設備信號，關閉道口設備電源。

3.3.2 車載主機。車載主機是車載設備的控制中心，它由車載主板、分頻器、信息顯示屏、無線通訊模塊、GPS模塊、電源模塊等組成。

3.3.3 車載監視器。車載監視器主要用于當列車接近道口時，顯示道口兩側圖像信息，幫助司機輔助瞭望；當列車推進作業時，顯示列車推進前方線路信息。

3.3.4 無線通訊模塊。

（1）數據通訊模塊采用1020L， 通訊距離 3Km。

（2）圖像信息傳輸模塊 QLM-24081500 傳輸距離 800米。

（3）語音模塊：功率：5W；語音模塊分為2段：

1段行人車輛搶道，注意道口安全

2段道口正常

3.3.5 錄像裝置。當列車推進作業時，安裝在列車前端采集線路信息攝像機代替原機車電添乘裝置前端線路攝像機工作；當機車牽引作業時，安裝在道口兩側的攝像機傳過來的圖像信息，代替副司機側攝像機工作。

4 地面裝置組成及功能

4.1 地面裝置組成

道口預警裝置、道口兩側紅外攝像、電子欄桿、推進作業前方紅外攝像、無線傳輸模塊、太陽能供電和電源管理模塊等組成。

4.2 裝置系統工作過程

當鐵路道口自動預警裝置地面部分無線接收模塊接收到車載部分發出的啟動信號后，將啟動指令傳給地面控制模塊，地面控制模塊發出三道指令：A：色燈信號由白色轉換為紅色交替閃爍。B：語音模塊啟動：循環播出“列車通過，行人、車輛止步，注意安全”。C：將地面控制系統接收到車載系統啟動指令反饋到車載系統。

5 道口兩側圖像無線傳輸工作過程

當機車到達規定地點后，地面傳輸控制模塊對道口圖像傳輸裝置發出啟動命令，道口圖像傳輸裝置將道口兩側圖像信息發射到機車上，通過2.4G圖像信息接收模塊，到圖像編輯模塊，再傳送到監視器1或者監視器2，為乘務員 望道口兩側行人、車輛狀態提供方便。

A、當機車控制模塊向地面道口圖像傳輸控制模塊發出啟動命令后，道口電源向：2.4G無線傳輸模塊、圖像編輯模塊、圖像采集器提供電源，圖像傳輸模塊進入工作狀態。

B、圖像編輯模塊將圖像采集器1、2采集的圖像信息進行合成、壓縮，通過2.4G無線傳輸模將圖像信息傳輸到機車上。

6 電子欄桿

電子欄桿由四組熱釋電紅外線傳感器和微波傳感器組成報警裝置，分別安裝在道口預警主機的30-100cm處。兩組紅外激光器安裝在預警機頂部，打出紅色激光欄桿。

鐵路道口綜合預警裝置采用最新科學技術，為保證道口行車安全提供了新的思路和方向。與過去道口設備相比較，產生了以下幾方面的效益：（1）提高道口通過能力；（2）道口封閉狀態與機車運行實現連鎖；（3）解決了在惡劣天氣下道口值守人員的 望問題；（4）提高了道口作業的安全性；（5）列車通過道口前，可通過屏幕了解道口兩側行人、車輛狀態，有利于行車安全。