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铁路道口自动报警与控制方案的建设与应用
2023-01-15 11:50:07 ℃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。
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。
2.1 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。
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。
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。
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。
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