基于5G技術礦區鐵路道口自動控制系統的研究

陳雪花，佘建煌，王愛東，唐浩

摘要：專用鐵路在企業生產運輸中有著積極重要的作用，是鐵路運輸網的一個組成部分。加強對專用鐵路的管理，是國家的一項重要任務。本文通過對凡口鉛鋅礦運輸專用鐵路幾處道口進行基于5G技術自動控制系統的改造，探究礦區鐵路專用線安全管理的特點和方法措施，實現了調度指揮中心或機車駕駛員對有人值守和無人值守道口的遠程控制，以促進企業鐵路運輸產業發展。

關鍵詞：專用鐵路;鐵路道口;5G;自動控制

中圖分類號：TP311? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）21-0143-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Research on Automatic Control System of Railway Crossing in Mining Area Based on 5G Technology

CHEN Xue-hua1， SHE Jian-huang2， WANG Ai-dong2， TANG Hao2

（1.Shaoguan University， Shaoguan 512005， China; 2.Fankou Lead-Zinc Mine， Shenzhen Zhongjin Lingnan Nonferrous Metals Co.， Ltd， Renhua 512325， China）

Abstract： Special-purpose railways play an active and important role in enterprise production and transportation， and are an integral part of the railway transportation network. Strengthening the management of special railways is an important task of the country. In this paper， through the transformation of the automatic control system based on 5G technology at several crossings of the Fankou lead-zinc mine transportation special railway， explore the characteristics and methods of the safety management of the railway special line in the mining area， and realize that the dispatching command center or the locomotive driver is on duty and Remote control of unmanned crossings to promote the development of enterprise railway transportation industry.

Key words： special railway; railway crossing; 5G; automatic control

1 礦區鐵路道口現狀

道口安全一直是鐵路交通的關注重點，礦區道口離居民區較近的公路與鐵路的交叉道口常采用人工值守的方法來管理，如利用電動軌道柵欄、鋁合金欄桿來攔截車輛和行人[1]，人員稀少的地區則使用無人看守或聲光報警的方式控制。列車行駛時間是否準確傳達，道口攔截設施是否正確啟動，行駛安全區內是否存在障礙物、行人或車輛等一系列問題，無論是人工值守還是無人值守都存在。如何改善運營不穩定、安全狀態不可控的狀況，消除安全隱患，提高工作效率是礦區道口需要解決的問題。

凡口鉛鋅礦運輸專用鐵路線長5公里，有人值守道口2處，無人值守道口3處。其中一處道口在居民區，車流量和人流量大。實行兩班運轉，電動軌道柵欄、鋁合金欄桿、人工指揮相適應的方式管理。無人值守道口處于田間野外，只是警示燈做警告。隨著車輛不斷增多，人員活動范圍和頻率越來越大。無論是有人值守還是無人值守，當前預先得到列車接近通知后，再實施攔截和疏導保障列車安全通過的作業方式效率低，人流高峰期容易造成擁堵。為了提高鐵路道口的安全狀態，為列車安全通過提供保障，有必要設計一種不需要大規模施工并且能提升安全性的無人值守的鐵路道口自動控制系統。在列車即將通過鐵路道口時，自動使用聲音和燈光報警引起行人和車輛的注意，并對道口進行攔截，以保證列車順利通過，使行人和車輛的安全得到保障，減少甚至杜絕出現道口交通事故。

2 自動控制系統的設計

（1）系統結構示意圖

本系統主要由傳輸感應子系統、聲光報警子系統、道路障礙機電子系統、紅外運動監測子系統、視頻聯動子系統、網絡傳輸子系統、電源子系統和故障報警子系統9個部分組成[2]，其組成框圖如圖1所示。

傳輸感應子系統負責采集機車的距離道口相關位置的信息， 以埋在鐵軌下方的壓力傳感器作為檢測原件， 以此采集機車到達時產生的信號數據。當車輪壓過傳感器，相應的感應設備收到傳感信息，以判斷有機車通過。聲光報警子系統主要由信息控制器、功率放大器、擴音器、紅黃兩色LED光燈帶組成，當信息控制器收到發送或停止信息號后，一邊控制功率放大器開始或停止擴音器播放信息，一邊控制LED光燈帶發出紅色或黃色的指示信號[3]。道路障礙機電子系統主要由信號控制器、驅動電機、軌道柵欄或鋁合金欄桿組成，當信息控制器接收到工作信息后，驅動電機執行關閉或打開的指令。紅外運動監測子系統主要由信息控制器、道口兩側紅外光柵、被動紅外報警器組成，系統主要檢測是否有行人闖入和區域內是否有人。視頻聯動子系統主要是在傳統網絡視頻攝像機的基礎上加裝信息控制器，當信息控制器收到指令后，立即將視頻信號通過網絡傳輸到機車或運輸控制室。網絡傳輸子系統主要由5G網絡傳輸模塊、身份識別模塊組織，負責道口、機車和運輸控制室身份認證和數據傳輸。電源子系統主要由UPS控制模塊、電池、太陽能電路板及充電系統組成，主要保證整套系統的電源穩定。故障報警子系統主要故障檢測信息器、報警信息傳輸模塊組成，主要檢測各套系統是否正常工作，出現故障后及時傳輸信號。