南宁铁路局道口安全防护装置及应用

伍毅珊

（南宁铁路局科学技术研究所，工程师，广西 南宁 530003）

宁局管内共有道口563处，平均约6 km就有1处道口。因此，确保道口安全，减少路外伤亡事故是宁局安全管理的重要内容之一。近年来，宁局在增加资金投入，统一规划全局道口平改立工程的同时，加大了科技投入，积极研发并推广道口防护装置。虽然道口平改立是消灭道口安全事故最彻底的解决办法，但由于此项工作周期长、投资大、见效慢，而且受到征地拆迁、地方政府重视程度等各方面因素制约，很难在短期内将所有道口平改立。所以研发和推广先进的道口防护装置，依靠技术装备现代化保障道口行车安全就显得尤为重要。南宁铁路科学技术研究所围绕道口安全开展科技攻关，研制了“DJ-1型道口作业监控与无线预警装置”、“节能型监护道口防护装置”及“道口安全视频监视及管理系统”，对确保道口安全取得了较好效果。

1 D J-1道口作业监控与无线预警装置

1.1 设备组成 该装置由前端道口设备和后端数据分析管理系统两部分组成。前端道口设备分为主机、无线预警天线、栏杆（或栏门）检测传感器和外接“在岗按钮”盒。后端数据分析管理系统分为计算机、打印机和IC卡读写器。

1.2 主要功能

1.2.1 道口工在岗监督功能 当处于非接车作业状态时，监督道口工是否在岗。定时提示道口工应答，若没有按规定应答则记录在案，以防止道口工离岗或睡觉。

1.2.2 道口工接车作业监督功能 当处于接车作业状态时，监督道口工的接车作业。对列车接近、栏杆放下或栏门关闭、栏杆抬起或栏门开放、列车离去等时刻进行记录，防止道口工违章操作。

1.2.3 无线预警与监听功能 当道口出现异常情况，如汽车因故滞留在道口时，道口工可以及时通知机车司机采取必要的措施，防止道口事故发生。道口工通过电台可以实时监听机车、车站、调度间的通话信息。

1.2.4 数据统计分析与输出报表功能 管理人员可以随时用后端分析管理系统，查看装置记录下的道口工作业过程和道口故障预警信息等数据资料，并输出数据报表，以便进行考核管理。若发生道口事故，亦可作为事故分析的依据。

1.2.5 远程管理功能 道口管理人员在办公室就能实时获得监控数据，能更及时了解、检查道口工的工作情况。在发现道口设备故障时，还能远程协助处理，消除道口安全隐患。

1.3 工作原理

1.3.1 前端设备工作原理 前端设备里的单片机对各输入信号（列车接近、列车离开、栏杆放下、栏杆抬起、面板按钮动作等信号）进行分析处理，按预先规定的要求控制输出设备（道口声光报警、电动栏杆、提示音响、告警音响、无线电台等）做出相应响应，并将发生时刻记录在存储媒体上。同时对设备本身进行自检，出现故障时，故障指示灯发出提示。电瓶能保证设备在停电后正常运行时间不少于8 h，并对停电、来电时刻进行记录。前端设备工作原则见图1。

图1 前端设备工作原理图

1.3.2 后端管理系统工作原理 后端管理系统通过管理软件将前端设备记录的数据，转存到数据库供日后分析使用，并可按要求输出各种统计报表。

1.4 应用效果 DJ-1型道口作业监控与无线预警装置于2000年通过宁局科技成果鉴定，随后逐年在局内各工务段推广应用，至今已在全局所有有人看守道口安装81套。经10多年的使用表明，该装置在确保道口行车安全和人生安全，防止和减少道口伤亡事故中发挥了重要作用。据不完全统计，2000年至2012年上半年，因突发状况，通过该装置的“无线预警”功能拦停列车482次，有效防止了道口事故的发生。2009年至2012年，宁局有人看守道口完全杜绝了行车事故的发生。

2 节能型监护道口防护装置

为了确保无人看守道口的安全，宁局已对正线273处无人看守道口实行了全天监护，并增设了道口房，加装了道口栏杆。但受条件限制，大部分监护道口无法解决供电问题，道口信号与报警装置等设备无法使用，通过道口的机动车辆和行人无法及时获得列车运行信息，给监护道口埋下安全隐患。为此，迫切需要开发一种能改进这种不利条件的道口安全防护装置，以提高监护道口的安全防护能力。节能型监护道口防护装置就是为满足上述需求而研发的设备。

2.1 设备组成 该装置由遥控主机、太阳能供电照明系统和2套声光报警分机组成（见图2所示）。

图2 装置组成框图

2.2 主要功能

2.2.1 安全导向功能 面向公路、行人的预警信号灯在没有列车接近时闪黄灯；当有列车接近时闪红灯，并发出语音警告，提醒行人车辆注意安全。

2.2.2 供电功能 太阳能供电照明系统不仅解决了铁路监护道口房的夜间照明问题，并能为整套设备供电。

2.2.3 预留自动控制功能 提供自动控制接口，便于连接其他设备，达到自动控制的目的。

2.3 工作原理

2.3.1 遥控主机工作原理 遥控主机负责检测主机面板上的控制按钮、分机及自动接口的工作状态，当工作状态信息发生变化时，执行相应的动作。用户按下主机面板上的某个按钮后，遥控主机便向分机发出相关指令（列车接近、列车离去、停机）。当接收到分机的状态指令后，遥控主机便在面板指示灯上显示分机的实时工作状态。在接到分机信号灯为红灯闪烁时，控制面板指示灯闪红灯；接到分机信号灯为黄灯闪烁时，控制面板指示灯闪黄灯；接到分机信号灯为灭灯状态，控制面板指示灯灭灯。除了具有人工操作的功能外，该装置里配置的接口可与“列车接近通知设备”输出的列车接近和列车离去信号相连，当遥控主机收到自动接口发出的列车接近、列车离去信号时，向分机发出相应的指令，从而达到自动控制的目的。

2.3.2 分机工作原理 接收主机发送过来的指令，执行相应的任务，并将执行结果反馈给遥控主机。例如，分机收到列车接近的指令后，控制信号灯闪红灯，同时发出“列车接近，禁止通行”的语音提示声，最后将当前工作状态发回主机。

2.3.3 太阳能供电照明系统 太阳能供电照明系统由太阳能电池板、充放电控制单元、蓄电池、照明控制单元和节能灯组成。本系统是将太阳能转化为电能，为照明灯提供电源，解决夜间照明问题,同时也为整套装置提供电源。蓄电池充满电后，持续供电时间不少于4 d。

2.4 应用效果 2010年起至2012年，南宁铁路局管辖范围内已安装节能型监护道口防护装置39台，有效提高了监护道口安全防范的能力。该装置采用太阳能供电技术，较好地解决了设备供电和监护道口房夜间照明问题，节约了能源，减少了投资和运营成本，符合当今节能环保的新趋势。

3 道口安全视频监视及管理系统

3.1 设备组成 该系统主要由道口视频监控报警设备、中心服务器、视频监控管理系统三部分组成。如图3所示。

图3 设备组成框图

3.2 主要功能

3.2.1 本地录像功能 对道口房内、道口房外栏杆以内的区段情况进行录像，记录内容保留30 d。道口房设显示设备，必要时可操作重放相关记录视频文件。

3.2.2 实时监控功能 工务部门管理人员通过视频监控管理系统，可远程查看道口房内外的现场视频，并通过语音对话对道口工进行指导。

3.2.3 报警提示功能 道口房设报警操作按钮，道口工按下此按钮，将现场视频截图及相关信息发送给管理人员，提醒管理人员注意。

3.2.4 查岗记录功能 为了督促、检查管理人员对道口的查岗落实情况，每次管理人员通过该系统查看道口及与道口工的对话均会及时记录，便于以后考核。

3.3 工作原理 道口视频监控报警设备(简称监控设备)安放在道口现场，负责对道口房和道口栏杆内区段进行视频采集、录像、监控。监控设备开机后会自动通过网络与中心服务器连接，并一直保持连接状态。当工务部门管理人员想要查看某个道口情况时，视频监控管理系统就会发送指令给中心服务器。中心服务器根据接收到的指令找到相应的监控设备，并向其发送视频请求指令。监控设备接收到请求指令后将图像进行压缩，然后通过3G无线网络发送到中心服务器，再由中心服务器转发给视频监控管理系统。当监控设备发现报警按钮被按下时，自动将此时摄像机所拍摄的视频转换并合成一张图片，通过中心服务器转发到视频监控管理系统，供管理人员查看。管理人员要与道口工进行语音对话时，监控设备会自动开始录音，对话完毕后监控设备将录音文件转换、压缩成mp3格式，发给中心服务器保存。

3.4 应用效果 道口安全视频监视及管理系统于2011年9月通过科技成果鉴定，获得宁局科技进步一等奖，并于同年开始在局管辖范围内88个道口推广。目前该系统的现场施工已完成，相信系统正式投入使用后将大幅提高工务部门的管理效率，督促道口工规范作业程序，实现铁路道口管理的现代化、智能化、数字化和网络化。

4 对宁局发展道口防护装置的建议

4.1 基于G I S技术对道口信息进行整合 随着地理信息系统（GIS）技术的发展及推广，GIS技术已逐渐应用到铁路各个部门。若能借助GIS技术，将道口的里程等基本属性信息及照片、视频等多元信息按照空间位置统一管理，搭建道口综合信息平台。那么道口管理人员就可以根据自己的权限，浏览专门设立的网页，检索和查阅道口信息，实现道口日常安全管理及抢险救灾时的决策支持。

4.2 发展无线列控以优化道口关闭时间 国外铁路正在研究将无线列控移植到道口安全防护领域，发展集调度指挥、列车运行控制、区间控制、道口控制等一体的无线综合控制系统。控制中心可以根据列车运行速度，通过无线控制道口防护设备的启动时机，优化道口关闭时间，实现改善道口通行效率的目标。若能将此系统消化应用到宁局道口防护中，必能缓解道口堵塞的矛盾，体现道口防护工作的人性化。

4.3 基于G PS技术发展智能交通 全球卫星定位系统（GPS）已广泛应用于远洋、民航、公路等运输方式中，但该项技术的缺陷是存在一定的定位误差，需要在地面设置信标，进行误差校正。若能解决误差问题，实现列车准确定位，当检测到列车即将通过道口时才关闭道口栏门，无疑也是优化道口安全防护、发展智能交通系统的又一方法。

5 结束语

铁路道口的安全直接关系着铁路运输的畅通，牵动着广大人民群众生命财产的安全和社会秩序的稳定。随着铁路安全风险管理的逐步深入，道口安全被摆到了更加突出的位置。铁路部门除了继续强化道口看守人员作业标准化，认真开展道口安全综合治理，继续依靠各级地方政府支持，积极推进道口平改立工作进程外，研发和推广新型道口安全防护装置，仍是近期道口安全防护的重要措施。如今，随着科学技术的进步，新技术不断涌现和成熟，为道口防护装置的进一步改进和发展创造了条件。因此，如何使装置能更为可靠的运行，为用户提供更为人性化的操作，实现防护装置的现代化和智能化，将成为今后道口安全防护装置发展的新方向。