鐵路專用線調車安全綜合防控系統研制

劉明生

摘要：鐵路專用線因道岔沒有納入集中聯鎖，設備較為落后，調車作業時極其容易造成事故。本研究以雷達測距為基礎，通過語音提示、視頻驗證多重防護措施，實現了無軌道電路上調車作業從人控到機控的目標，提高調車作業安全性、穩定性，極大地降低調車作業的事故率。

關鍵詞：鐵路專用線;調車安全;綜合防控

1 引言

1.1 鐵路專用線調車作業現狀

目前鐵路專用線設備仍較為落后，道岔沒有納入集中聯鎖，站場設置多為盡頭式，調車作業采用頂送方式，在頂送作業過程中，調車作業人員無法對頂送車輛前端狀況進行實時掌握，造成鐵路專用線成為調車事故的多發地，這種作業方式存在嚴重的安全隱患，具體表現為：

（1）道岔未納入集中聯鎖，車站值班員、信號員等調車指揮人員無法實時掌握道岔處于定位還是反位，缺乏對現場作業的聯控和互控手段，調車作業安全風險控制責任和壓力全部集中到調車長或連接員等現場作業人員身上，容易造成安全事故;

（2）專用線站場一般設置為盡頭式，在某些站區因地形等因素限制還存在彎道，在夜間照明不足或雨雪霧等惡劣天氣情況下，作業人員瞭望大門或現場情況困難，也容易造成安全事故;

（3）目前鐵路調車作業未配備專業測速測距設備，作業過程中對車速、車距的判斷全取決于個人經驗，受人為因素影響較大，對從業人員的業務素養要求較高。

1.2 系統實現功能

系統通過雷達測距、無線視頻傳輸等技術手段，實時采集視頻數據、車檔距離，利用基于android系統的手持終端機清晰地顯示大門開閉狀態、道岔定反位狀態，同時對大門、道岔、車檔三個重要位置進行實時監控，實現了調車作業人機互控的目的，有效地解決了調車作業過程中安全性、可靠性方面存在的問題。

1.3 系統的應用場景

系統主要適用于鐵路專用線調車作業安全綜合防控，也可適用于鐵路編組站、貨運站、客整所存車線、貨物線等各種盡頭線調車作業安全綜合防控。

2 鐵路專用線調車安全綜合防控系統設計

2.1 系統功能架構

系統功能結構采用現場采集層、數據傳輸處理層和業務展現監控層組成的三層分布架構，現場采集層利用非接觸式開關量采集技術采集道岔定反位狀態、大門開閉狀態，利用2.4G微波模擬雷達測距技術檢測車檔距離;數據傳輸處理層利用總線通信技術和2.4G無線網絡傳輸采集數據和視頻流數據，并由后臺服務器處理后實現邏輯業務檢查;業務展現監控層由臺式計算機、便攜終端等單元構成，負責展現大門開閉狀態、道岔開通方向、線路狀況視頻、語音報警等信息，并可為調車作業指揮人員提供監控手段，以便實時掌握現場動態情況，做出正確判斷，從而提高調車作業效率，增強調車作業的安全性和可靠性。

2.2 系統工作原理

系統由關鍵部位狀態采集傳感器、集成2.4G微波模擬雷達測距儀、視頻采集模塊、語音報警單元、無線網絡等組成，在專用線大門、道岔等關鍵部位安裝非接觸式無源霍爾傳感器，采集大門的開閉狀態、道岔開通方向，手持設備集成2.4G微波模擬雷達測距儀，實時監測推進車輛和停留車輛或障礙物之間的距離，視頻采集單元實時采集現場作業情況視頻流數據，并通過無線網絡傳回服務器，調車長、連接員、車站值班員、信號員、調車機司機等崗位可通過手持設備、監控終端實時查看現場情況，并可向現場調車作業人員發出語音播報或報警信號。

2.3 系統主要實現功能

2.3.1 道岔開通方向識別

采用非接觸式無源位置傳感器和視頻分析技術雙重手段自動識別手動道岔的定反位狀態，道岔定位狀態，手持終端機界面顯示綠燈，道岔反位狀態，手持終端機界面顯示紅燈，為調車作業指揮人員提供聯控和互控手段。

2.3.2 防護大門開閉狀態識別

采用鎖定傳感器和視頻分析技術雙重識別大門開閉狀態，大門開啟狀態，手持終端機界面顯示綠燈，大門關閉狀態，手持終端機界面顯示紅燈，方便調車作業人員及時掌握現場情況。

2.3.3 雷達測距

利用集成2.4G微波模擬雷達測距儀實時對推進車輛前方停留車輛或障礙物測距，靜態測距精度小于0.5m，方便作業人員控制安全距離及車速。

2.3.4 語音提示

系統具有語音播報和報警功能，系統每間隔指定時間播報推進列車實時車速;當車輛壓上110m處時，手持終端機顯示最前端車輛距離，并根據頂送距離，從“10車”開始進行語音提示，當車輛壓上11m處時，手持終端機語音報警，提示“緊急停車”。

2.3.5 實時視頻

視頻采集模塊可采集現場實時情況視頻流，并在終端顯示屏分三塊區域置頂顯示大門位置、道岔位置、車檔位置實時視頻。

2.3.6 數據存儲

記錄作業過程中的語音、視頻等信息，進行數據備份，設計存儲能力大于90天。

2.3.7 作業回放

可選擇不同時間段的記錄信息進行回放，供管理人員檢查分析調車作業情況。

3 系統創新特點

3.1 采用“故障導向安全”原則進行系統設計。在采集大門開閉和道岔定反位狀態時，只有在大門插銷和手板道岔握柄上的鎖塊完全入槽時判斷大門狀態為開啟、道岔狀態正確，其余狀態均判斷為異常。

3.2 采用雷達測距方式，通過語音提示及報警對調車作業進行綜合防控。

3.3 拍攝調車作業重要位置高清視頻，同時以2.4G無線網絡方式實時傳輸至手持終端機。

3.4 系統所有傳感器均采用非接觸式無源器件，規避了專用線安全防控系統必須在軌道上安裝車輪傳感器的傳統方式，所有設備均獨立安裝，對既有線路設備沒有任何影響。

4 系統應用前景

該系統技術成熟，受溫度、濕度、氣壓等外界環境干擾小，實現了對貨物線上關鍵部位的大門情況、道岔情況、車擋情況的全過程監控。調車對講與視頻相互結合，保證了調車絕對的安全、可靠性。該系統可廣泛適用于鐵路專用鐵道、專用線、貨運站、港口站、編組站、客整所存車線、貨物線等各種盡頭線調車作業，還可以推廣到動車操作室，避免動車司機在動車所調車作業時因換頭地面行走，減輕動車司機勞動強度，確保勞動安全同時，更提高動車使用效率。系統操作簡便，穩定可靠，后期維護成本低，具有廣泛的推廣應用前景。

5 結束語

系統由雷達測距模塊、無線視頻模塊、大門和人工道岔狀態采集模塊、便攜終端等單元構成，具備語音提示、視頻查看、雷達測距等功能，實現對專用線大門、道岔、土擋等關鍵部位的監控，大大減輕作業人員的勞動強度，大力提高調車作業效率，切實增強調車作業的安全性和可靠性，對專用線調車安全防控具有積極的作用和意義。