鐵路專用線無人值守道口調車作業安全警示裝置的開發與應用

范 宇 喬 莉

（1.沈陽鐵路局科學技術研究所 遼寧 沈陽 110013；2.遼寧裝備制造職業技術學院，遼寧 沈陽 110164）

1 概述

鐵路專用線平交道口是鐵路專用線與公路的交叉點，專用線調車作業列車需要經常通過道口進出專用線，因此，專用線道口的安全問題十分重要。目前，由于各種原因有相當多的專用線道口屬于無人值守道口，且沒有設置警示設備，公路上的行人及車輛橫越道口時，不能提前發現專用線調車作業列車，極易發生安全事故；同時，由于建筑物遮擋、道口附近專用線為曲線等原因，專用線調車作業列車接近道口時，領車員不能及時發現公路上通過道口的行人和車輛，容易造成調車作業列車與公路上的行人、車輛發生相撞事故。

為了解決這個問題，有必要研制一種在鐵路專用線無人值守道口調車作業時對臨近道口的行人和車輛進行安全警示的裝置，提醒道口兩側公路上的行人和車輛注意觀察列車接近，已達到減少甚至避免道口安全事故的目的。

圖1 裝置結構示意圖

2 系統設計

2.1 設計方案

通過分析國內鐵路專用線無人值守道口警示裝置技術現狀，總結出各種方案的優缺點，通過實地考察，了解調車作業流程，然后再結合現有可行技術手段，確定設計方案如下：

（1）裝置由無線調車手持電臺、道口警示控制終端箱及聲光警示裝置三部分組成，由調車作業中的連結員作為警示裝置的操作者；

（2）通過對現有的無線調車手持電臺進行重置應用，將前面板中的綠色預留按鍵作為警示觸發條件，不為連結員額外增添設備；

（3）設計接收數據記錄存儲功能，為日后事故分析提供數據依據；

圖2 報警接收器結構框圖

（4）采用AC220V+蓄電池后備供電方式，供電困難的地區采用太陽能+蓄電池后備的供電方式；

（5）設計靈活的警示方案，以適用于不同的使用地點及環境。

當推進作業列車接近道口區域，由連結員連續兩次按下無線調車便攜電臺的綠色按鈕，發出無線警示信號，報警接收器判斷警示信號正確無誤后，向控制單元發送固定頻率的方波信號，從而導通聲光警示電路以及音頻功放電路，驅動警示裝置進行聲光警示。若連結員在持續警示過程中再次連續兩次按下手持機綠色按鈕，警示控制終端在正確接收信號后則將停止警示。見圖1。

2.2 無線調車便攜電臺的重設

圖3 主控單元程序流程圖

由于無線調車便攜電臺中已經預置有指令修改系統，所以重新定義按鈕的功能指令非常簡易，只需利用三色按鈕，通過相關定義進行操作即可實現對綠色預留按鈕的重新設置。定義連續兩次按下綠色按鈕即可發送警示信號，并保持原有468.860MHz頻率不變。

2.3 報警接收器的設計

報警接收器采用外置天線接收無線警示信號，并判斷該信號是否為連結員手持機所發射的警示信號，如果是，則向主控單元發送頻率為1KHz、周期為1秒的方波信號，幅值與供電電壓一致。見圖2。

2.4 主控單元的設計

主控單元以AT89S52單片機為控制核心，通過對外部輸入信號的采集與分析，判斷是否滿足警示觸發條件。另外還設計有WT588D語音模塊以及大功率功放模塊，以保證在嘈雜環境中音量與音質能夠滿足需求。

主控單元主要利用了單片機的外部中斷功能，當中斷觸發時，開始進行中斷計數，并同時啟動定時計數器T0，當T0定時1秒結束后統計此時外部中斷數量之和，如果為1000則判斷為警示信號有效，開始進行延時30秒的聲光警示，否則繼續等待外部中斷的到來。程序流程圖見圖3。

2.5 裝置機柱的設計

裝置機柱是安裝聲光報警器材與控制終端等設備的基礎構架，高四米，主體采用鋼結構材質，頂部太陽能電池板為法蘭固定，其方向與角度可根據現場情況進行調整，底部基礎為鋼筋混凝土灌裝，基礎埋深為2米。

3 主要性能指標

（1）道口警示裝置輸出功率：≤80W；（2）無線信號頻率：468.860MHz；（3）通訊距離：500m～600m；（4）報警音量：距聲源2m處，報警音量﹥85dB；（5）工作溫度：-20℃～+50℃；（6）太陽能電池板功率：70W；（7）蓄電池參數：DC 12V，60Ah；（8）單次報警延時：可任意設置，初始值為2分鐘。

結語

鐵路專用線無人值守道口調車作業安全警示裝置結構簡單、設計合理、使用方便、造價低廉，能夠有效提高行人與車輛通過道口的安全系數，并于2013年9月通過了沈陽鐵路局科學技術成果鑒定，具有良好的推廣應用前景。

[1]金福麟，沈祖茂.鐵路區間道口信號設備技術條件[Z].GB 10494-89.原鐵道部通信信號公司研究設計院.

[2]曹天漢.單片機原理與接口技術[M].北京：電子工業出版社，2007.