廠礦企業鐵路道口安全綜合監督系統方案探討

林衛永，金 云，楊建華，王保磊，王方強

（通號萬全信號設備有限公司，杭州 310000）

1 概述

廠礦企業內部鐵路周圍環境復雜，受到廠房布局、線路走向、空間等限制。廠區內部存在多個鐵路道口，鐵路與公路頻繁相交，各類運輸車輛運行繁忙，行人隨機流動加上頻繁的機車調車作業，造成道口安全管理形勢嚴峻，安全隱患事故頻發。廠內分布著有人值守道口和無人值守道口，大部分都是無人值守道口，由于缺失道口安全警示設備，行人和車輛穿越道口存在隨意性，機車運行又受到轉彎半徑、建筑物遮擋等視野盲區的影響，容易與過道口的機車和行人發生碰撞。即便是安裝了警示設備的道口，也常常發生因行人、車輛硬闖過道口造成的安全事故。鐵路道口存在多種安全隱患，為減少事故發生，需要研究廠礦企業道口安全的綜合監督系統，讓交通參與者提前收到安全警示，尤其是讓機車司機感知道口環境的安全狀況，避免危險發生。

2 系統設計

隨著各工礦企業管理水平、經營理念、安全意識的提高，對鐵路道口逐漸進行無人化值守、遠程集中監控的改造，甚至進行了全自動無人道口實踐。

目前鐵路道口的安全主要依靠對道口安全設備的信息采集，如采用感應式磁鋼、計軸或軌道電路來判斷是否有列車接近或離去道口，用紅外對射、視頻監控、地感線圈等判斷有無行人或車輛闖入道口區域。通過道口報警器警示有列車接近和通過道口區域，通過道口語音進行提醒，但是道口的安全狀態卻無法第一時間告知機車司機，甚至在道口遮斷信號機開放的情況下都無法確保安全通過道口。所以，即便是不斷加強地面道口報警也無法避免事故發生，必須采用地面和機車聯合監督，增加司機對道口安全的及時參與，才能有效保障道口的安全。

通過增強地面道口安全監督設備、機車無線視頻監視以及道口狀態自動安全警示等技術手段來規范行人車輛過道口的行為，使其安全有序通過道口，并對道口安全進行綜合監督。

系統由道口安全設備、無線網絡、機車車載設備、道口控制中心、視頻監控系統、語音對講廣播系統組成，如圖1所示。道口安全設備有道口警報機、欄木機、道口音響報警設備、軌道傳感器、道口控制箱、紅外對射等，如圖2所示；無線網絡采用3G/4G/Wi-Fi等無線制式，滿足車地通信視頻承載需求；機車車載設備包括車載終端、GPS設備、無線接入設備以及人機顯示設備；道口控制中心通過組態畫面監視道口、遠程控制欄木的抬升、下降及道口對講廣播等，實現對道口的遠程集控；視頻監控系統包括道口抓拍設備、視頻監控及存儲設備；語音對講廣播系統實現中心對現場的語音廣播、現場拾音、自動警示廣播等。聯鎖系統提供輔助的列車接近離去的檢測手段，區段狀態以干接點方式提供給道口控制器。

圖1 系統組成Fig.1 System composition

圖2 道口系統示意Fig.2 Schematic diagram of crossing system

道口控制器通過磁鋼、計軸等采集列車接近、到達以及離開道口信息，并采用如圖3所示的時序進行道口控制。位于道口控制柜內的PLC設備采集欄木機狀態、道口報警器狀態、道口入侵狀態、遮斷信號機開放狀態，并將這些設備狀態通過無線網絡對外進行廣播。機車結合車載GPS定位、手柄位置，綜合得出當前列車的行進方向及位置，主動接收前方道口的狀態報文，連接道口視頻，并顯示在車載人機界面上。聲光方式提醒司機道口狀態，也可切換道口視頻。

圖3 道口動作時序Fig.3 Crossing action sequence

視頻系統設定的虛擬電子圍欄檢測到人員、車輛入侵道口區域時，將進行抓拍，道口廣播進行提醒。該場景視頻及道口報警第一時間切換至即將通過道口的機車車載顯示屏上，聲光語音提醒司機注意安全。

3 功能設計

3.1 道口全自動控制

當列車從任意方向接近道口時，啟動道口警報機閃紅燈，道口音響報警器發出鐘聲和語音交替的報警聲。啟動警報機若干時間（預設10 s，可調）后，欄木機自動落桿。列車離去后自動升桿，停止報警。

如圖4所示，A、B、D、E為CYL型電磁傳感器，C、F為計軸傳感器。這些傳感器把道口劃分為I、II、III三個區域。I、III區域為接近區域，II為到達區域。A、B和D、E兩組傳感器是為了識別列車行進方向，判別列車是否反向運行。當列車壓過A再過B、或過D再過E傳感器時，開始報警。當列車過道口后，最后一個輪子壓住C或F傳感器時，停止報警。該報警及停止報警信號由內部邏輯電路完成，并把該信號通過干接點方式提供給道口視頻抓拍系統的交通信號檢測器。傳感器安裝位置根據現場實際情況進行安裝。

圖4 道口設備示意Fig.4 Schematic diagram of crossing equipment

3.2 遠程道口集中監視、控制

道口報警及欄木機工作狀態通過PLC采集數據用電腦圖形顯示及聲音報警的方式，在控制中心通過組態對現場進行實時監控和設備狀態仿真，以及道口現場拾音及遠程對講，利用光纖網絡傳輸信號。遠程集控與全自動控制可以通過配置進行模式切換。

3.3 道口電警違章抓拍系統

每個道口安裝電警系統（采用虛擬范圍智能識別模式，即電子圍欄），與道口報警系統聯動。對道口警報機亮紅燈時越線的違規人員抓拍以及違規車輛進行車牌抓拍識別（可設定延時控制），抓拍車輛違章過程的3張圖片，圖片清晰顯示停車線位置、違法車輛的車牌號碼、車牌顏色、車身顏色、違法時間、地點和行駛方向等信息。電警違章抓拍系統如圖5所示。

圖5 電警違章抓拍系統示意Fig.5 Schematic diagram of electric illegal capture system

當列車臨近道口時，道口控制箱控制道口警報機聲響，同時給交通信號檢測器一個抓拍開始信號，期間當有車輛違法時，電警抓拍攝像機就會抓拍違法車輛的車牌，并上傳到控制中心平臺管理服務器上。

攝像頭安裝高度不小于6 m，考慮道口設備及列車過道口時的遮擋，采用抓拍汽車尾部車牌的方式。抓拍裝置一般安裝在警戒線10～18 m位置，以不越過道口警報機為限。攝像頭安裝位置為道路正中間。3～4 m為單個抓拍攝像頭的監控區域，大于4 m則需安裝2個抓拍攝像頭。

存儲方式為全部道口集中到控制中心存儲，錄像存儲7天，抓拍圖像存儲30天。

3.4 道口自動報警防護

道口任意方向的列車接近道口時立即啟動報警；列車到達并且最后輪對完全離開道口后，報警自動取消。系統設備能識別列車運行方向，當正常運行列車反方向離開道口、或正常運行列車反方向通過接近報警點時，不誤啟動報警。

控制系統具有自動判別功能：當列車接近啟動報警后，較長時間停在接近報警點時，設備報警一段時間后能自動復原停止報警；當列車重新啟動并往接近道口方向運行時，重新啟動報警以確保道口安全。因故障原因誤啟動報警時，報警一定時間無來車時，報警設備自動復原停止報警。

3.5 車地協同監督

每臺接近道口的列車都能自動連接前方道口視頻以及道口狀態，任何安全報警狀態如欄桿未到位、道口車輛人員違規闖入、道口未關閉、道口警報未啟動、遮斷信號機亮紅燈等都將第一時間被傳輸到車載終端進行報警顯示，以聲光、語音方式警示司機關注前方道口安全，及時采取安全措施。道口狀態監督如圖6所示。

圖6 道口監督Fig.6 Crossing supervision

4 總結

由于鐵路道口都為平交道口，為確保行人、車輛、機車通行安全，降低安全隱患，提高機車運行效率，除了要安裝各種自動化報警設備對道口進行監督、控制外，還需要加強系統、設備以及機車與道口的信息互動協調、綜合聯動，發揮整體效能，實現對道口的綜合安全監督。為避免無人看守道口的交通事故發生，確保行車和車輛的安全通行，通過電警違章抓拍系統、道口自動報警、全自動道口控制道口關閉和開放等技術手段規范人員、車輛安全有序過道口；通過增加安全監測設備實現對道口的安全感知；通過車地協同監督，將道口安全狀態、視頻、安全評價及時告知司機，增加司機對道口安全主動參與。通過3個維度設計，探討和實現對道口的“人防”“物防”“技防”。