調車防護系統在接觸網檢修作業車上的應用

李 懿，薛慧敏

(太原中車時代軌道工程機械有限公司，山西 太原 030027)

0 引言

接觸網檢修作業車作為鐵路施工作業過程中的重要移動設備，是鐵路建設、設備維修、搶修和檢查等工作的主要運輸設備，廣泛應用于鐵路工程、工務、供電、房建等部門，承擔著材料、工具和人員的運送任務。接觸網檢修作業車在調車作業過程中，由于無法使用地面軌道電路的信號，諸多防控點的減速和制動由司機人控，因此存在著諸多安全隱患，尤其在站界、盡頭線土擋、固定脫軌器、信號燈等防控點以及作業車防撞等安全隱患的風險較高。所以作業車在鐵路站場調車作業的安全防護已經成為急需解決的問題。

1 接觸網檢修作業車調車防護系統組成

調車防護系統主要用于解決作業車在鐵路站場調車作業的安全防護問題。系統利用高精度衛星定位技術，實時獲取作業車在站場內的精確位置及與地面防控點的相對位置，結合地面信號系統和軌道車運行監控裝置(GYK)，實現對作業車調車作業的安全監控。

接觸網檢修作業車調車防護系統由地面設備和車載設備兩部分組成，其組成框圖如圖1所示。

圖1 接觸網檢修作業車調車防護系統組成框圖

2 地面設備組成及功能

地面設備主要由系統服務器、查詢終端、衛星地基參考站組成。

(1) 系統服務器：系統服務器是系統的數據核心，承擔數據存儲、計算、分發、傳輸管理等功能。

(2) 查詢終端：查詢終端是地面監控席位的人機交互界面，提供車站、安全科等管理人員對司機、設備、作業車信息的查詢、管理和監控。

(3) 衛星地基參考站：衛星地基參考站在固定位置對衛星進行連續觀測，并向車載設備提供差分修正信號，以提高衛星導航精度。

3 車載設備的組成及應用

車載設備主要由車載主機、車載顯示器及車載組合天線組成。

(1) 車載主機：車載主機是作業車高精度定位、車地通信、車載系統數據交換的關鍵設備。

(2) 車載顯示器：車載顯示器具備語音、顯示、觸控和按鍵交互功能。

(3) 車載組合天線：車載組合天線集成一組高精度衛星定位天線，兩組移動通信天線。

車載設備在作業車上的布置必須做到整齊、合理，符合鐵路部門的相關要求，車載主機、車載顯示器及車載組合天線的位置既要能實現監控要求，又不能影響原有設備的正常運行，布線應符合作業車的技術要求。

多年來，對于接觸網檢修作業車諸多防控點的減速和制動由司機人控，作業車調車作業情況復雜、完全依靠人控，調車作業闖藍燈、擠道岔、越出站界、破壞列車進路等事故時有發生。作業車除了一般的出入庫、轉線、連掛等調車作業，還存在大量的多車同時作業場景。

在接觸網檢修作業車的司機室車頂中軸線上安裝車載組合天線；在司機室內操縱臺主司機座位的前方，不妨礙司機瞭望且能夠方便操作顯示器的位置安裝車載顯示器；在司機室內機柜中安裝車載主機。通過接入地面信號系統和軌道車運行監控裝置，在作業車上顯示作業車工況和地面調車信號，從而使作業車根據調車信號走行并實施安全監控。

4 調車防護系統的功能

調車防護系統具有調車作業安全監控、圖形化行車信息顯示、系統運行狀態監測、歷史回放及分析等功能。

4.1 調車作業安全監控

調車防護系統可實現以下防護：①防止作業車在調車作業過程中超速運行；②防止作業車在調車作業過程中擠岔；③防止作業車在調車作業過程中沖出盡頭線；④防止作業車在調車作業過程中相互沖撞；⑤防止作業車在調車作業過程中越出站界。

4.2 圖形化行車信息顯示

車載顯示器為乘務員提供人機交互界面，系統可顯示作業車所在站場以及作業車在站場中的精確位置，并顯示作業車行駛速度、限制速度、前方防控點類型、距前方第一個防控點距離。在開放站場連鎖信號的基礎上，可復示地面信號、進路終點和最大進路信息。

4.3 系統運行狀態監測

為方便車站調度員直觀地了解站場作業情況及股道停留車情況，系統在監控席提供了系統運行狀態的實時監測功能，可以實時顯示站場信號變化、作業車的運行狀況(作業車位置、走行速度、制動動作等)。

4.4 歷史回放及分析

為方便各級業務、維護管理部門對歷史作業情況的分析了解，系統在監控席上提供了基于衛星地圖的圖形界面的歷史回放功能，包括防控事件、作業車運行狀態(包括作業車當時速度、限速、顯示前方信號及距離的圖形位置等)、設備工作狀態和實際操作的歷史回放。

5 調車防護系統的特點

(1) 系統采用北斗高精度衛星定位，結合衛星參考站差分數據，通過RTK相位差分技術可實現實時厘米級高精度絕對定位；通過融合慣性導航算法和高精度站場數字地圖，可實現作業車在遮擋環境(車棚、立交橋、隧道、車庫等)但無道岔條件下的亞米級高精度定位。

(2) 系統結合高精度站場數字地圖和作業車實時定位數據，計算出作業車所在的站場、區段/股道位置，并獲得作業車與前方防控點的距離。車載設備通過速度傳感器獲取作業車速度、方向信息，通過移動網絡實現信號在作業車的復示。作業車調車作業安全輔助防護系統向司機實時顯示作業車速度、限制速度、前方防控點(土擋、站界位置等)名稱和狀態及進路終點和最大進路距離信息。通過預置的防控邏輯，在預警點處對司機進行語音預警提示。

(3) 系統可將作業車位置和工況數據實時回傳至數據中心WEB維護終端，實現對車載和地面設備狀態信息的統一管理。數據中心不僅可以實現對組織機構、司機信息、車輛信息、設備信息等靜態數據管理，還能實時查看作業車位置、狀態等動態信息，事后還可對作業車歷史行駛軌跡、作業車工況、司機關鍵動作等進行回放。

(4) 系統結合衛星/航拍影像和人工打點測繪方式，極大地提升了站場數據測繪和更新效率，并且GIS系統具備向電務、車務等其他專業提供數據服務的平臺能力。

6 結語

接觸網檢修作業車調車防護系統已經在JW4G接觸網檢修作業車、JZW-4接觸網高空作業車上得到了應用。該系統采用可視化數字地圖方式顯示車輛位置并規劃行駛路線，提高了司機對位置判斷的準確性，提升了司機對復雜線路環境的感知能力。系統由完全人工呼叫、目視行車轉變為系統采用無線通信自動交換車間數據的機控模式，降低了司機勞動強度，提高了行車安全性。系統提供可視化數字地圖，有助于提高事前風險識別能力。系統提供作業過程的全程記錄和回放功能，有助于事后安全問題原因分析。系統實現了安全風險的事前、事中、事后管理，有助于提升安全管理水平，在鐵路行業具有廣闊的應用前景。