铁路道口自动报警与控制方案的建设与应用

杨旭涛(马钢股份公司运输部 安徽马鞍山 243000)

马钢运输部铁路大多为低速铁路，厂区道口多、道岔多、调车行车作业复杂，道口安全已成为影响运输安全关键因素之一。现有道口分为远程控制道口，有人值守道口、无人值守道口三种管理模式，其中，22处远程控制、31处有人看守、100余处无人道口。目前，马钢厂区道口的人员配置和管理方法基本处于人员现场控制、多点远程集中控制阶段及无人值守模式。在无人值守的铁路道口，人员和车辆抢跃道口现象时有发生，存在一定的安全隐患。2020年运输部为适应新形势下设备及人力资源优化模式的变革，实施自动道口控制技术取代现有道口技术装备模式，减轻员工劳动强度，增强道口安全，提高公路通过率，保证正常的运输生产。

1 系统简介及组成

自动道口控制系统通过车列接近信息的采集，实现火车接近道口自动报警，并使道口火车通过信号、公路交通信号灯、电子警察等设备联控，保证道口通行安全，达到无人值守、减员增效的目标。系统构成如图1所示，由检测单元、网络单元、控制单元、报警单元、监控单元等组成(图1)。

系统图如图2所示。

图2 系统图

1.1 检测单元

检测单元用来检测机车的到达和离开，并把检测的信号传送给PLC，以使PLC做出相应的控制。采用XKG -II-00型液压顺向开关传感器作为检测设备，安装在每处道口两侧接近线路的钢轨内侧，分为四组，数量为3、2、2、3。

1.2 控制单元

控制单元采用PLC作为控制核心，用来控制道口信号的开放和关闭。并将传感器、电缆、信号机等设备的状态实时上传远程控制端。

1.3 报警单元

报警单元的主要作用是当接近传感器检测到机车接近道口时，立即启动声光报警装置，提醒行人和车辆注意。当机车驶离道口时取消报警。该装置由PLC的输出信号控制，保证控制的实时性和可靠性。包括公路信号机、道口信号机、铁路阻挡信号机等。

1.4 监控单元

监控单元由电子警察、监控摄像机、监控大屏、远程操作服务器等组成。具有道口现场设备数据和道口实时图像的存储、现场设备状态的监控、设备触发历史记录回放等功能。

1.5 网络单元

各道口终端部分的光纤网络采用星型结构，现场采集的数据和图片通过网络部分上传至管理服务器中。包括12芯单模光纤、交换机、光纤收发器等。

2 系统控制方式和技术要求

2.1 控制方式

道口自动控制方式要实现对道口警铃警灯设备、铁路阻挡信号机、公路方向红绿灯、电子警察等设备的自动控制。

①铁路道口两侧车列接近道口，触发接近传感器，道口警铃立即启动报警亮红灯交替闪烁、公路信号亮红灯、铁路信号亮绿灯，电子警察启动；

②列车不通过道口：列车靠近道口触发道口警铃后，待列车反方向离开立即取消道口报警；

③列车通过道口：待列车占用并驶离道口区段后，道口两端的铁路阻挡信号机亮黄灯，道口信号机停止报警亮白灯，公路信号亮绿灯，道口自动控制系统复位；

④系统具备人工远程、现场控制功能；流程图如图3所示：

图3 流程图

2.2 技术要求

①当列车接近道口触发接近传感器时，道口报警能立即启动，待列车占用且驶离道口时，自动取消道口报警；

②能够识别判断车列运行方向，车列接近道口方向触发接近传感器时报警，驶离道口方向触发接近传感器时取消报警；

③两列机车同时(先后)通过多股道道口时，要求道口信号开放正常；

④当列车接近道口触发接近传感器时，远程控制端自动切换监控视频为当前道口，提醒远程操作人员监控道口现场情况；

⑤远程控制客户端具备设备检测报警功能，当设备出现故障时，客户端跳出对话框提示操作人员报修；

⑥当现场道口设备出现故障时，公路信号机黄灯闪烁；

⑦远程控制客户端具备画中功能，小画面可任意选择道口监控画面。

3 系统技术方案

控制系统采取传感器触发自动报警方式。下面就车列作业方式，以马钢北区一号道口(图4)为例，介绍自动控制道口方案的具体实施方案。

图4 马钢北区一号道口示意图

3.1 列车正常通过道口技术方案

在每处道口两侧接近线路的钢轨内侧，安装四组传感器，接近传感器每组三个，到达(离去)传感器每组二个，列车接近道口触发接近传感器A(D)时，根据触发三个传感器(三取二，2秒内)的先后顺序判断其运行方向，系统启动报警；列车触发到达传感器B(C)时，表示列车准备占用道口，系统保持报警；列车触发离去传感器C(B)时，表示列车正在占用道口，系统保持报警，同时到达传感器B(C)倒计时，当传感器连续8秒再无触发，系统认为列车已完全通过道口，系统关闭报警、复位。

3.2 列车在道口处作业技术方案

当列车接近道口触发接近传感器A(D)时，根据触发三个传感器(三取二，2秒内)的先后顺序判断其运行方向，系统启动报警、电子警察；列车触发到达传感器B(C)时，系统保持报警；若接近传感器收到反向信号(根据2秒内触发三个传感器的先后顺序)，表示列车驶离道口，系统关闭报警、复位。

3.3 远程控制客户端

当道口设备出现异常或现场需要紧急情况时，操作中心的操作人员可将控制状态由自动变为手动，远程控制道口设备的运行。

4 系统完善及改进建议

2020年-2021年，结合上述方案，马钢运输部完成10处自动道口的建设。使用传感器形式自动道口控制技术具有报警时间精确，可以根据运输行车实际需要调整接近道口报警时间等优点，缺点是传感器方式无法判断列车是否通过道口，无法有效解决机车在道口区段作业的误报警问题。

下一步将采取系统和铁运生产物流、机车作业计划、机车GPS等条件相联锁，可计算出列车的准确长度，位置、判断列车作业是否通过、占用道口，可以有效解决道口区段调车作业误报警的问题;利用电子警察的车流量统计功能，实时监控铁路道口的车流量，分析厂区道口的交通状况，可为物流调度、路况优化提供精准的参考依据。

5 结语

马钢铁路道口自动报警控制系统实施后，减轻了员工的劳动强度，通过自动化技术的应用，提升了马钢铁路道口管理水平，对冶金运输企业铁路道口的自动控制方案设计具备一定的参考价值。