一種智能化鐵路現場人身安全及行車安全防護系統的設計

林峰

(廣鐵集團公司安全監察室,廣東 廣州 510088)

一種智能化鐵路現場人身安全及行車安全防護系統的設計

林峰

(廣鐵集團公司安全監察室,廣東 廣州 510088)

當前我國鐵路事業現在正處于一個快速發展階段,鐵路現場施工越來越多,鐵路線的車流密度也越來越高,給鐵路現場施工安全工作造成了巨大的壓力.控制好施工現場安全,就掌握了安全的主動權.現場安全的卡控決定了鐵路安全工作的成敗.

智能化;鐵路現場;安全;系統設計

1 當前鐵路現場施工安全卡控模式簡介

我們當前的鐵路現場的施工、維修及現場設備巡視安全防護模式基本上是靠人盯人和依靠人傳輸安全信息的模式.鐵路現場施工分"V"型天窗作業和垂直天窗作業;天窗作業就是線路區域作業,作業時間段就是天窗作業時間段."V"型天窗作業是指本作業線路(上行或者下行)作業,在天窗時間點內作業區域范圍內本線路不通車,處于封鎖狀態,但是鄰線仍然處于通車開放狀態;垂直天窗作業是指兩條線路(上、下行)作業區域范圍內均處于封鎖不通車狀態.

假設列車是由乙站行駛甲站方向,當列車接近時,首先是由乙車站信號樓通知甲車站信號樓,告訴甲車站列車已經開出,接近甲站的區域;在甲信號樓有一個駐站施工安全聯絡員1得到消息后,用電臺通知現場安全防護員2,現場安全防護員再通知施工現場作業人員立即停止作業并下道,確保人身安全和行車安全;為了安全起見,在作業區域的兩端800米處設立了安全防護員3、4以預防不測.

2 該安全卡控模式存在的缺點

(1)這種現場施工安全卡控模式是典型的依靠人盯控和傳遞安全信息的模式.假設信號樓的駐站安全聯絡員或者現場安全員沒有及時把列車接近信息及時傳達給作業人員,就會造成人身安全或者行車安全事故.

(2)安全信息傳輸唯一性沒有備用第二套傳輸通道,不能確保安全信息的及時傳遞.這種安全信息只是唯一的傳遞方式,假設信號樓的電臺和現場安全員的電臺由于信號中斷或者不穩定,很容易給現場安全帶來安全隱患.

(3)施工區域兩端800米防護,已經不能滿足現場安全需求.設置800米防護理由是列車在緊急制動狀態下,可以在800米內停車.首先,在當前霧霾嚴重的惡劣氣候環境中和大霧天氣,安全防護員3、4用肉眼已經很難看到800米以外的接近列車;其次,普鐵列車運行速度可以達到160公里/小時;也就是44米/秒;800米防護只有18秒的時間;在不到1分鐘內,兩端的安全防護員要通知現場安全員和現場所有的作業人員停工、下道,時間是很倉促的.

3 現場施工智能安全卡控系統設計原理介紹

3.1 各單元模塊功能介紹

智能現場施工安全卡控系統由信號發射器5、信號接收器6、終端接收器7和安全調度指揮終端8組成.

(1)信號發射器5的功能介紹:它是可以移動的設備;在工作狀態可以不間斷發出信號給信號接收器6、終端接收器7和安全調度指揮終端8;它具有與信號接收器6的語音通話功能.它的信號發射范圍為2~5公里.它具有2~5公里內大型物體靠近識別功能;它具有是否處于正常工作狀態自我檢測提醒功能,具體信號發射器系統功能模塊如圖1所示.

圖1

各模塊原理圖,見圖2~8.

圖2 主控模板原理圖

圖3 超聲波發射模塊原理圖

圖4 超聲波接收模塊原理圖

圖5 電源電壓轉換模塊原理圖

圖6 聲光報警模塊原理圖

圖7 溫度檢測模塊原理圖

圖8 液晶顯示模塊原理圖

(2)信號接收器6的功能介紹:它是可以移動的設備;在工作狀態時,它可以不間斷搜索信號發射器5傳送的信號;當它搜索到信號發射器5的信號時立刻群發到各個終端接收器7.它將現場施工情況的視頻和語音通過移動數據傳輸及時傳給安全調度指揮終端8;它有錄音、錄像功能并可以保存.它的信號發射范圍為1~2公里.它具有信號來源方向判斷功能;它具有是否處于正常工作狀態自我檢測提醒功能(圖9).

(3)終端接收器7的功能介紹:它是可以移動的設備;在工作狀態時可以不間斷接收信號接收器6傳來的信號,當它接收到信號接收器6信號時可以語音和震動提示.它可以接收信號接收器6發的語音信號并發出語音.信號接收范圍是1~2公里.它具有是否處于正常工作狀態自我檢測提醒功能.

圖9 信號接收器設備工作原理圖

(4)安全調度指揮終端8的功能介紹:它是固定的終端設備;它可以與信號接收器6通過移動網絡進行視頻和語音數據傳輸.可以與信號接收器6進行語音通話功能.

3.2 在不同現場安全卡控使用的各種組合功能運用介紹

(1)在信號發射器5可以普及的情況下的安全卡控原理介紹:信號發射器5設計為可以移動的設備就是為了滿足各種現場靈活的運用.當每一臺機車都按裝了信號發射器5的時候.機車上安放了一個信號發射器5,信號發射器5不間斷地發射接近無線信號;當列車接近作業區域5公里時,信號接收器6和終端接收器7就會自動接受到列車的接近信號;只要接收到了信號,信號接收器6和終端接收器7就會報警,進行語言和震動提示告訴現場施工人員:列車接近作業區域了,立即停止作業,及時下道,注意人身和行車安全.

(2)在信號發射器5可以未能普及和設備單位有計劃臨時施工情況下的安全卡控原理介紹:由于信號發射器5在未能及時普及和設備單位有計劃臨時施工情況下,可以利用信號發射器5可移動性來解決現場安全卡控問題,在現場800米處各放置一個信號發射器5;當列車接近時由于它具有2~5公里內大型物體靠近識別功能,立刻可以檢測出列車靠近信息,并向信號接收器6和終端接收器7發送安全信息.

(3)日常鐵路設備巡線維修作業的安全卡控原理介紹:鐵路除了施工作業外,設備管理單位日常巡線維修工作任務十分繁重,在巡線維修作業的安全卡控工作同等重要.當鐵路工作人員在線路上巡視設備時候,信號發射器5將列車接近信號發送給終端接收器7,提醒巡視人員及時下道注意安全.

4 現場施工智能安全卡控系統優點介紹

(1)克服人員惰性,減少信息傳遞中間環節,及時將安全信息傳到第一現場.在安全管理實踐中,由于人的惰性或者信息傳遞不及時、誤傳等原因常常導致了事故的發生.智能安全卡控系統除了克服了該缺陷,取消了信息傳遞的中間環節,將安全信息及時傳送到每個作業人員還利用信號接收器6和終端接收器7信息共享功能相互提醒,確保了每位作業人員及時得到安全信息以確保現場施工人身、行車安全(圖10).

(2)給現場施工提供遠程指揮和監控平臺.以往現場指揮均是通過電話進行語音進行指揮,由于信號接收器6和安全調度指揮終端8可以實現遠程視頻和語音數據傳輸,因此為現場施工提供遠程指揮和監控平臺(圖11).

(3)給現場作業人員為緊急回避人身、行車安全提供了時間保證.按照現在的800米安全防護,列車如果以160公里運行速度計算只有18秒的應急回避時間;該智能安全卡控系統按照2~5公里信息傳遞防護可以達到45~113秒,是現在安全防護時間的2.5~6倍,這樣在時間上給現場作業人員為緊急回避人身、行車安全提供了時間保證(圖12).

(4)為鐵路安全故障事故調查提供最真實的現場資料.當前的施工現場發生事故時,安全監察人員調查事故現場時,由于沒有遠程和錄音、錄像系統,事后取證工作非常繁瑣,由于時間和人為的因素很難還原第一事故現場的最真實情況.智能安全卡控系統具有遠程監控和錄音錄像傳輸和存儲功能大大方便了安全工作人員的事故調查工作.智能安全卡控系統還可以為鐵路服務部門提供工作便利,如客運、車站等單位提供現場監控和應急指揮平臺(圖13).

圖10

圖11

圖12

圖13

U298.1

A

1671-0711(2017)11(上)-0122-04