胡亞丁

摘 要：鐵路是當(dāng)前交通中一種極為常見的方式，它的出現(xiàn)和使用幫助緩解了巨大的交通壓力，使得交通運輸能力和運載速度得到了很大的提高。鐵道信號自動控制系統(tǒng)在鐵路的安全穩(wěn)定運行起到了極為重要的作用，所以也逐漸成為人們關(guān)注的話題。下文就對鐵路道口信號自動控制系統(tǒng)的組成、功能及創(chuàng)新設(shè)計策略進(jìn)行了合理的分析和闡述，希望為我國鐵路的安全合理運行提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：鐵道信號;自動控制;創(chuàng)新策略

1 自動控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)及功能

鐵路道口信號自動控制系統(tǒng)主要由現(xiàn)場設(shè)備、設(shè)備間設(shè)備和監(jiān)控中心設(shè)備組成。其中，現(xiàn)場設(shè)備如圖1所示，包括交通燈、道口信號機(jī)、欄桿機(jī)、傳感器、防護(hù)信號機(jī)、攝像機(jī)等，實現(xiàn)自動控制，采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)及圖像數(shù)據(jù)功能;設(shè)備間設(shè)備由視頻光端機(jī)、數(shù)據(jù)光端機(jī)、PLC等組成，實現(xiàn)分析現(xiàn)場數(shù)據(jù)及圖像數(shù)據(jù)，以及與現(xiàn)場設(shè)備聯(lián)鎖控制功能;監(jiān)控中心設(shè)備由視頻光端機(jī)、數(shù)據(jù)光端機(jī)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、視頻服務(wù)器、管理服務(wù)器等組成，實現(xiàn)存儲現(xiàn)場數(shù)據(jù)及圖像數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備功能。

2 鐵路道口信號自動控制方式和技術(shù)要求

2.1 鐵路道口信號自動控制方式

道口信號自動控制方式就是要實現(xiàn)對道口音響閃光報警裝置、道口電動欄桿機(jī)、道口防護(hù)信號機(jī)等設(shè)備的自動控制，不需要人員操作。

（1）道口線路兩側(cè)列車接近道口時，立即啟動報警，同時啟動欄桿關(guān)閉倒計時顯示牌，開始10 s倒計時。

（2）報警啟動10 s倒計時結(jié)束后，關(guān)閉進(jìn)口的電動欄桿，等到欄桿關(guān)閉到位后，再開始關(guān)閉出口的電動欄桿，方便行至道口中間的人員車輛離開道口，避免搶道的人員、車輛被關(guān)在道口區(qū)域內(nèi)，影響行車安全[1]。

（3）所有欄桿全部關(guān)閉后，道口兩側(cè)的防護(hù)信號機(jī)點亮紅燈，允許列車通行。

（4）待列車到達(dá)并出清道口區(qū)域后，道口兩側(cè)的防護(hù)信號機(jī)關(guān)閉紅燈，點亮白燈，延時5 s后同時升起進(jìn)口和出口電動欄桿。延時的目的是確保列車完全出清道口區(qū)域。

（5）待進(jìn)口和出口的電動欄桿全部升到位后，道口音響閃光報警取消，道口信號自動控制系統(tǒng)復(fù)原。

2.2 鐵路道口信號自動控制技術(shù)要求

鐵路道口信號自動控制技術(shù)，不僅在鐵路方面可以提高安全性，而且還體現(xiàn)了到靈活性的特點和良好的質(zhì)量。為了促進(jìn)鐵路技術(shù)的應(yīng)用，自動控制在鐵路信號系統(tǒng)中的作用最大，可以兼顧以下幾點技術(shù)要求：

（1）道口線路兩端的列車接近道口時，能立即啟動報警，待列車到達(dá)并且完全離開道口后，道口報警自動取消。根據(jù)“鐵路站內(nèi)道口信號設(shè)備技術(shù)條件”，列車即將通過道口時，應(yīng)提前40 s～90 s啟動報警。

（2）能識別列車運行方向，列車向接近道口方向運動時報警，離開道口方向運動時不報警。

（3）當(dāng)列車接近道口，并長時間停在接近區(qū)域時，道口報警120 s后自動復(fù)原，防止長時間報警。但當(dāng)列車重新向道口方向運動時，報警重新開始。

（4）當(dāng)列車接近但未到達(dá)道口中途折返時，道口報警120 s后自動復(fù)原。

（5）當(dāng)列車接近道口，自動控制系統(tǒng)能自動切換遠(yuǎn)程監(jiān)控圖像，方便道口操作員監(jiān)視道口現(xiàn)場情況，確保道口安全[2]。

（6）滿足列車運行速度在2 km/h～160 km/h的使用要求。

（7）道口區(qū)段軌道電路占用，道口啟動報警。

（8）電動欄桿落下時間應(yīng)該在10 s以內(nèi)。

3 鐵路道口信號自動控制方案創(chuàng)新設(shè)計

3.1 傳感器方式自動報警技術(shù)方案

在每處道口兩側(cè)接近線路的鋼軌內(nèi)側(cè)，均安裝無源磁電傳感器，每個傳感器內(nèi)設(shè)置2組線圈，列車輪對通過時，切割磁力線，由傳感器輸出類似正弦波脈沖，可以識別出列車輪對，并判斷其運行方向[3]。根據(jù)列車接近道口提前40 s～90 s啟動報警的要求，按照罐車運行最高速度12 km/h計算，接近傳感器安裝位置應(yīng)距離道口133.3 m～299.9 m。待列車到達(dá)道口，利用區(qū)段軌道電路和傳感器，共同檢測列車到達(dá)并完全離開道口條件。

道口區(qū)段軌道電路平時處于空閑狀態(tài)，列車駛?cè)氲揽诤蟾臑檎加脿顟B(tài)，列車駛出道口后恢復(fù)空閑狀態(tài)。在此過程中，軌面電壓由高電平轉(zhuǎn)到低電平再轉(zhuǎn)到高電平，通過檢測軌面電壓下降沿和上升沿，可以判斷列車是否出清道口區(qū)段。

然而，有些情況下，由于道口區(qū)段線路道床漏泄電流大，會使軌道電路電壓處于臨界狀態(tài)，存在軌道電路短暫處于占用狀態(tài)后自動復(fù)原故障，導(dǎo)致道口信號自動控制系統(tǒng)認(rèn)為列車離開道口而打開道口欄桿，并關(guān)閉報警;極端情況下，可能造成列車與車輛發(fā)生沖撞，造成嚴(yán)重安全事故;因此為防止誤判，還需使用傳感器共同檢測列車離開道口條件。在道口線路邊上安裝傳感器，該傳感器不區(qū)分列車運行方向，在發(fā)出列車輪對通過信號后，即認(rèn)為列車到達(dá)道口。只有在軌道電路和傳感器同時滿足列車到達(dá)，并離開道口的條件后，自動控制系統(tǒng)才能升起欄桿關(guān)閉報警。

傳感器方式自動報警技術(shù)方案具有報警時間準(zhǔn)確，并可以根據(jù)需要調(diào)整時間，不受操作人員影響的優(yōu)點。缺點是受現(xiàn)場道岔線路長度等條件限制，傳感器容易受到干擾，可以采用增加軌道電路、道口防護(hù)信號機(jī)等措施進(jìn)行克服。

3.2 計算機(jī)聯(lián)鎖方式自動報警技術(shù)方案

在受現(xiàn)場條件限制無法安裝傳感器的道口，也可以采用計算機(jī)聯(lián)鎖方式自動報警方案。該方案是在信號機(jī)械室內(nèi)設(shè)置道口控制繼電器（JWXC-1700），該繼電器平時處于落下狀態(tài)，通過其落下接點送給室外道口主機(jī)24 V直流電壓，作為控制道口自動報警的條件。當(dāng)排列通過道口進(jìn)路或道口區(qū)段占用后，計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)驅(qū)動道口控制繼電器吸起，斷開輸入道口主機(jī)的24 V直流電源，道口開始報警;當(dāng)列車到達(dá)并且完全離開道口，計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)停止驅(qū)動道口控制繼電器，繼電器落下，給道口主機(jī)供電，使其復(fù)原[4]。

雖然計算機(jī)聯(lián)鎖方式自動報警技術(shù)方案具有報警可靠，不受現(xiàn)場道岔線路長度等條件限制的優(yōu)點，但也有受操作人員主觀意識及操作水平影響較大，容易使道口關(guān)閉時間長，不利于道路通行的缺點。

4 系統(tǒng)完善及改進(jìn)建議

（1）道口欄桿在自動下降過程中，存在與機(jī)動車、電動車、行人等目標(biāo)發(fā)生沖撞的風(fēng)險，需要研制一套高效可靠的防砸系統(tǒng)予以解決。防砸系統(tǒng)要能夠可靠地檢測到進(jìn)入欄桿接近區(qū)域的機(jī)動車、電動車、行人等運動目標(biāo)，發(fā)現(xiàn)滿足預(yù)設(shè)模型的目標(biāo)時，自動發(fā)出告警信息，并及時調(diào)整欄桿動作，防止沖撞道口欄桿，保證道口設(shè)備及行人車輛的安全。

（2）道口欄桿在自動下降過程中，行人、車輛從進(jìn)口處進(jìn)入道口區(qū)域還未及時離開道口時，出口欄桿就已落下，行人、車輛被封閉在道口區(qū)域內(nèi)無法出去，給道口及行車帶來安全隱患。需要研制一套障礙物檢測系統(tǒng)，能實時監(jiān)控道口區(qū)域，自動檢測及識別行人車輛等障礙物，當(dāng)發(fā)現(xiàn)道口區(qū)域內(nèi)有行人車輛等運動目標(biāo)及靜止障礙物時，在監(jiān)控中心自動發(fā)出聲光報警信息，由道口操作人員通過監(jiān)控圖像，人工確認(rèn)道口狀態(tài)，并根據(jù)現(xiàn)場情況手動操作欄桿機(jī)，防止行人車輛被封閉在道口區(qū)域內(nèi)，確保道口及行車安全。

5 結(jié)束語

總而言之，無人鐵路道口信號自動控制系統(tǒng)實施后，減輕了道口操作人員的勞動強(qiáng)度，提高了勞動效率，實現(xiàn)了減員增效。同時通過先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，提升了鐵路道口裝備的無人化和自動化水平，實現(xiàn)在安全、質(zhì)量、效率等方面的優(yōu)化。對同類企業(yè)鐵路道口的自動控制系統(tǒng)改造方案設(shè)計具有參考價值。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅穎欣.企業(yè)鐵路道口集控系統(tǒng)的研究與探討[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（7）：153+127.

[2]胡小敏.鐵路信號檢測控制淺析[J].居舍，2019（2）：174.

[3]姚亞平.一種鐵路信號安全控制平臺的研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2019（9）：143-148.

[4]陳泉宇.鐵路與城市軌道交通信號控制系統(tǒng)比較研究[J].信息系統(tǒng)工程，2018（12）：45.