上海鐵路局阜陽北站 劉明生

盡頭線調(diào)車無線自動報警停車防撞系統(tǒng)研制

上海鐵路局阜陽北站 劉明生

通過對鐵路盡頭線調(diào)車易發(fā)生撞土擋問題分析及防范措施現(xiàn)狀研究，采用多種技術(shù)集成，設(shè)計研制新型無線自動停車防撞系統(tǒng)，杜絕盡頭線調(diào)車撞土擋事故發(fā)生。

盡頭線；調(diào)車；無線自動報警停車；防撞

1 引言

1.1 鐵路盡頭線調(diào)車防撞措施現(xiàn)狀

鐵路平面調(diào)車作業(yè)在調(diào)車作業(yè)中占有很大比例，是鐵路運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分，受當(dāng)時技術(shù)水平的限制，現(xiàn)有的平面無線調(diào)車設(shè)備存在不同程度的缺陷，在功能及系統(tǒng)可靠性方面遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)場調(diào)車作業(yè)的需求，特別是盡頭線調(diào)車，防撞措施均為被動式，如設(shè)置盡頭土擋，安裝擋車器，人工領(lǐng)車等，這些原始落后的措施顯然不能滿足現(xiàn)在的安全要求，在作業(yè)過程中也極易出現(xiàn)調(diào)車事故，現(xiàn)有平面調(diào)車防撞措施存在的不足有以下3種（見表1）。

表1 鐵路平面調(diào)車防撞措施現(xiàn)狀

1.2 新型防撞方案確定

目前國內(nèi)外也有一些利用新技術(shù)的防撞措施，主要有平面調(diào)車?yán)走_(dá)、基于TDCS的無線調(diào)車監(jiān)控等，但這些新技術(shù)也有弊端，如調(diào)車?yán)走_(dá)有造價高、精度低、易受天氣及電磁環(huán)境干擾、攜帶不便等缺點(diǎn)，而基于TDCS的無線調(diào)車監(jiān)控存在無法反映機(jī)車或推進(jìn)車列距障礙物的距離、非集中控制區(qū)無法監(jiān)控等缺點(diǎn)。經(jīng)對比本研究采用霍爾傳感器+單片機(jī)+無線發(fā)射器方案，探測移動機(jī)車或推進(jìn)車列距土擋(擋車器)距離，單片機(jī)執(zhí)行運(yùn)算并控制無線發(fā)射器發(fā)射報警信號或停車信號。

1.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能

在調(diào)車推進(jìn)作業(yè)中，當(dāng)機(jī)車(推進(jìn)列車)距線路盡頭防護(hù)土擋30米時，第一對車輪通過傳感器，系統(tǒng)自動向調(diào)車機(jī)上安裝的機(jī)控器發(fā)出“注意，距土擋已不足30米”的語音提示信號（全體調(diào)車員及調(diào)車機(jī)司機(jī)均可接收到該語音提示信號），提示調(diào)車人員及時向調(diào)車機(jī)司機(jī)發(fā)出減速、停車信號；在調(diào)車機(jī)沒有做出及時有效的減速、停車動作而繼續(xù)前進(jìn)情況下，當(dāng)推進(jìn)至距線路盡頭防護(hù)土擋大約18米處（語音提示后再推進(jìn)一車的距離），第五對車輪通過傳感器時，該裝置直接向調(diào)車機(jī)上安裝的機(jī)控器發(fā)出含有“緊急停車”指令的數(shù)字編碼信號，通過機(jī)控器控制調(diào)車機(jī)放風(fēng)，強(qiáng)制調(diào)車機(jī)緊急停車，防止機(jī)車或推進(jìn)列車撞向線路盡頭的防護(hù)土擋，杜絕事故發(fā)生；調(diào)車機(jī)緊急停車后處于鎖閉狀態(tài)，解鎖作業(yè)時，需要調(diào)車員向車站值班負(fù)責(zé)人匯報，通過車站值班負(fù)責(zé)人解鎖后才能繼續(xù)進(jìn)行調(diào)車作業(yè)，有利于車站規(guī)范考核管理。

1.4 系統(tǒng)的應(yīng)用場景

本系統(tǒng)適用于路內(nèi)有平面調(diào)車作業(yè)的車站或?qū)Ｓ镁€。

2 盡頭線調(diào)車無線自動報警停車防撞系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計（見圖1）

圖1 硬件設(shè)計示意圖

2.2 系統(tǒng)軟件流程設(shè)計（見圖2）

圖2 軟件流程圖

2.3 系統(tǒng)工作原理

在距離線路盡頭防護(hù)土擋約30米、18米的位置分別設(shè)置報警傳感器和停車傳感器，當(dāng)機(jī)車車輛或車列相對線路盡頭防護(hù)土擋方向第一對車輪通過報警傳感器時，調(diào)車防撞系統(tǒng)主機(jī)向調(diào)車機(jī)上安裝的機(jī)控器發(fā)出“注意，距土擋已不足30米”的語音提示信號，提示調(diào)車人員正確做出減速、停車動作。當(dāng)?shù)谝粚囕喞^續(xù)向防護(hù)土擋方向前行，通過停車傳感器時——即車輛距線路盡頭防護(hù)土擋約18米的距離時，調(diào)車防撞系統(tǒng)主機(jī)將直接向調(diào)車機(jī)上安裝的機(jī)控器發(fā)出含有“緊急停車”指令的數(shù)字編碼信號，通過機(jī)控器強(qiáng)制調(diào)車機(jī)緊急放風(fēng)停車，避免調(diào)車機(jī)撞向線路盡頭防護(hù)土擋的事故發(fā)生。

3 盡頭線調(diào)車無線自動停車防撞系統(tǒng)集成調(diào)試

3.1 硬件集成調(diào)試

3.1.1 主控制器研制

整個系統(tǒng)的核心部分，由單片機(jī)和寫入此單片機(jī)的軟件程序所組成，接收電磁傳感器送來的車輛的位置信息，經(jīng)判斷處理后控制語音系統(tǒng)或者數(shù)字編碼系統(tǒng)，輸出語音報警信號或“緊急停車”控制信息，經(jīng)由無線電數(shù)傳設(shè)備發(fā)射控制機(jī)車機(jī)控器做出響應(yīng)，并使設(shè)備更加小型化，具有的較強(qiáng)的抗干擾能力及良好的穩(wěn)定性。

3.1.2 傳感器選型

傳感器采用美國摩托羅拉公司生產(chǎn)的非接觸式電磁傳感器，具有響應(yīng)時間短、抗電磁干擾能力強(qiáng)、適應(yīng)環(huán)境溫差大、抗震能力強(qiáng)、可確保在惡劣天氣及復(fù)雜電磁環(huán)境條件下能夠正確采集到機(jī)車或車列的位置信息，避免不必要的人為及環(huán)境干擾因素。

3.1.3 電源供電

因盡頭線一般遠(yuǎn)離站場，供電困難，故采用太陽能供電，并采用大容量鋰電池儲存電能，充滿一次能夠確保在無太陽光照情況下連續(xù)工作60天，整個供電系統(tǒng)采用供電控制板一體化設(shè)計，具有充放電控制、過充保護(hù)、過載保護(hù)、溫度補(bǔ)償、逆變輸出等功能。

3.1.4 無線發(fā)射器研制

目前全路各站平面調(diào)車均采用的是中鐵公司研制生產(chǎn)的ZTD平面無線調(diào)車設(shè)備，我們針對此項(xiàng)設(shè)備專門研制出“緊急停車”編碼，利用它可以通過機(jī)控器直接控制機(jī)車緊急停車。

無線發(fā)射器采用摩托羅拉無線電數(shù)字通信設(shè)備，具有通話距離遠(yuǎn)、話音清晰、抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，并能夠進(jìn)行語音和數(shù)據(jù)傳輸。

3.2 系統(tǒng)軟件編碼

系統(tǒng)軟件采用微軟C++編寫，燒錄至單片機(jī)永久存儲，運(yùn)行速度快、程序體積小，廣泛應(yīng)用于單片機(jī)等微控制領(lǐng)域。

3.3 主要技術(shù)關(guān)鍵

3.3.1 “緊急停車”編碼研制

現(xiàn)有調(diào)車系統(tǒng)為了避免其它的無線電信號對使用中的機(jī)控器造成干擾，采用了編碼壓縮加密技術(shù)，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)后，成功研制出ZTD平面無線調(diào)車設(shè)備“緊急停車”編碼。

3.3.2 正確采集機(jī)車或車列的位置信息

利用電磁感應(yīng)原理，確保傳感器在和機(jī)車或車列非接觸的情況下，能夠正確采集到機(jī)車或車列的位置信息，保證準(zhǔn)確判斷出機(jī)車或車列距離線路盡頭防護(hù)土擋的實(shí)際距離，避免不必要的干擾因素。

4 系統(tǒng)功能目標(biāo)

語音提示：機(jī)車或車列推進(jìn)至距線路盡頭防護(hù)土擋30米時系統(tǒng)向調(diào)車機(jī)上安裝的機(jī)控器發(fā)出“注意，距土擋已不足30米”的語音提示信號，提示調(diào)車人員及時向調(diào)車機(jī)司機(jī)發(fā)出減速、停車信號；

緊急停車：機(jī)車或車列推進(jìn)至距線路盡頭防護(hù)土擋大約18米處（語音提示后再推進(jìn)一車的距離）系統(tǒng)直接向調(diào)車機(jī)上安裝的機(jī)控器發(fā)出含有“緊急停車” 指令的數(shù)字編碼信號，通過機(jī)控器控制調(diào)車機(jī)放風(fēng)，強(qiáng)制調(diào)車機(jī)緊急停車；

解鎖控制：系統(tǒng)強(qiáng)制緊急停車后將鎖定調(diào)車機(jī)，現(xiàn)場調(diào)車人員利用手中設(shè)備無法解鎖，只有通過車站值班負(fù)責(zé)人解鎖后才能繼續(xù)進(jìn)行調(diào)車作業(yè)；

太陽能供電：利用太陽能電池板對鋰電池充電，利用單片機(jī)進(jìn)行充、放電控制；

查詢分析：系統(tǒng)強(qiáng)制緊急停車的時間、次數(shù)等信息，系統(tǒng)可以查詢、分析，便于車站日常管理。

5 系統(tǒng)主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

系統(tǒng)采用太陽能電池板供電，鋰電池儲電，由單片機(jī)控制鋰電池的充放電，避免出現(xiàn)過充、過放現(xiàn)象，最大限度保護(hù)電源安全、穩(wěn)定運(yùn)行。采用在固定地點(diǎn)預(yù)埋非接觸式電磁傳感器采集機(jī)車或車列的位置信息，確保在惡劣天氣條件下實(shí)時、準(zhǔn)確采集位置信息，避免不必要的外界環(huán)境干擾因素，保證設(shè)備及時有效地發(fā)出語音提示直至強(qiáng)制緊急停車，杜絕機(jī)車或車列出現(xiàn)撞土擋的事故，極大地提高了調(diào)車作業(yè)的安全性，保障了設(shè)備安全和人身安全。

6 結(jié)束語

“盡頭線調(diào)車無線自動停車防撞系統(tǒng)”是專門為鐵路車務(wù)系統(tǒng)解決在調(diào)車作業(yè)推進(jìn)過程中防止發(fā)生車輛撞線路盡頭防護(hù)土擋事故而設(shè)計，本系統(tǒng)改變了車站原有的平面調(diào)車系統(tǒng)落后的模式，該項(xiàng)目實(shí)施后，可極大地提高調(diào)車作業(yè)的安全性，避免調(diào)車機(jī)撞向線路盡頭防護(hù)土擋，降低安全風(fēng)險、提高生產(chǎn)率，為鐵路調(diào)車安全提供設(shè)備保障。