一种智能化铁路现场人身安全及行车安全防护系统的设计

2017-11-15林峰

中国设备工程 2017年21期

关键词：发射器接收器原理图

林峰

(广铁集团公司安全监察室,广东广州 510088)

一种智能化铁路现场人身安全及行车安全防护系统的设计

林峰

(广铁集团公司安全监察室,广东广州 510088)

当前我国铁路事业现在正处于一个快速发展阶段,铁路现场施工越来越多,铁路线的车流密度也越来越高,给铁路现场施工安全工作造成了巨大的压力.控制好施工现场安全,就掌握了安全的主动权.现场安全的卡控决定了铁路安全工作的成败.

智能化;铁路现场;安全;系统设计

1 当前铁路现场施工安全卡控模式简介

我们当前的铁路现场的施工、维修及现场设备巡视安全防护模式基本上是靠人盯人和依靠人传输安全信息的模式.铁路现场施工分"V"型天窗作业和垂直天窗作业;天窗作业就是线路区域作业,作业时间段就是天窗作业时间段."V"型天窗作业是指本作业线路(上行或者下行)作业,在天窗时间点内作业区域范围内本线路不通车,处于封锁状态,但是邻线仍然处于通车开放状态;垂直天窗作业是指两条线路(上、下行)作业区域范围内均处于封锁不通车状态.

假设列车是由乙站行驶甲站方向,当列车接近时,首先是由乙车站信号楼通知甲车站信号楼,告诉甲车站列车已经开出,接近甲站的区域;在甲信号楼有一个驻站施工安全联络员1得到消息后,用电台通知现场安全防护员2,现场安全防护员再通知施工现场作业人员立即停止作业并下道,确保人身安全和行车安全;为了安全起见,在作业区域的两端800米处设立了安全防护员3、4以预防不测.

2 该安全卡控模式存在的缺点

(1)这种现场施工安全卡控模式是典型的依靠人盯控和传递安全信息的模式.假设信号楼的驻站安全联络员或者现场安全员没有及时把列车接近信息及时传达给作业人员,就会造成人身安全或者行车安全事故.

(2)安全信息传输唯一性没有备用第二套传输通道,不能确保安全信息的及时传递.这种安全信息只是唯一的传递方式,假设信号楼的电台和现场安全员的电台由于信号中断或者不稳定,很容易给现场安全带来安全隐患.

(3)施工区域两端800米防护,已经不能满足现场安全需求.设置800米防护理由是列车在紧急制动状态下,可以在800米内停车.首先,在当前雾霾严重的恶劣气候环境中和大雾天气,安全防护员3、4用肉眼已经很难看到800米以外的接近列车;其次,普铁列车运行速度可以达到160公里/小时;也就是44米/秒;800米防护只有18秒的时间;在不到1分钟内,两端的安全防护员要通知现场安全员和现场所有的作业人员停工、下道,时间是很仓促的.

3 现场施工智能安全卡控系统设计原理介绍

3.1 各单元模块功能介绍

智能现场施工安全卡控系统由信号发射器5、信号接收器6、终端接收器7和安全调度指挥终端8组成.

(1)信号发射器5的功能介绍:它是可以移动的设备;在工作状态可以不间断发出信号给信号接收器6、终端接收器7和安全调度指挥终端8;它具有与信号接收器6的语音通话功能.它的信号发射范围为2~5公里.它具有2~5公里内大型物体靠近识别功能;它具有是否处于正常工作状态自我检测提醒功能,具体信号发射器系统功能模块如图1所示.

图1

各模块原理图,见图2~8.

图2 主控模板原理图

图3 超声波发射模块原理图

图4 超声波接收模块原理图

图5 电源电压转换模块原理图

图6 声光报警模块原理图

图7 温度检测模块原理图

图8 液晶显示模块原理图

(2)信号接收器6的功能介绍:它是可以移动的设备;在工作状态时,它可以不间断搜索信号发射器5传送的信号;当它搜索到信号发射器5的信号时立刻群发到各个终端接收器7.它将现场施工情况的视频和语音通过移动数据传输及时传给安全调度指挥终端8;它有录音、录像功能并可以保存.它的信号发射范围为1~2公里.它具有信号来源方向判断功能;它具有是否处于正常工作状态自我检测提醒功能(图9).

(3)终端接收器7的功能介绍:它是可以移动的设备;在工作状态时可以不间断接收信号接收器6传来的信号,当它接收到信号接收器6信号时可以语音和震动提示.它可以接收信号接收器6发的语音信号并发出语音.信号接收范围是1~2公里.它具有是否处于正常工作状态自我检测提醒功能.

图9 信号接收器设备工作原理图

(4)安全调度指挥终端8的功能介绍:它是固定的终端设备;它可以与信号接收器6通过移动网络进行视频和语音数据传输.可以与信号接收器6进行语音通话功能.

3.2 在不同现场安全卡控使用的各种组合功能运用介绍

(1)在信号发射器5可以普及的情况下的安全卡控原理介绍:信号发射器5设计为可以移动的设备就是为了满足各种现场灵活的运用.当每一台机车都按装了信号发射器5的时候.机车上安放了一个信号发射器5,信号发射器5不间断地发射接近无线信号;当列车接近作业区域5公里时,信号接收器6和终端接收器7就会自动接受到列车的接近信号;只要接收到了信号,信号接收器6和终端接收器7就会报警,进行语言和震动提示告诉现场施工人员:列车接近作业区域了,立即停止作业,及时下道,注意人身和行车安全.

(2)在信号发射器5可以未能普及和设备单位有计划临时施工情况下的安全卡控原理介绍:由于信号发射器5在未能及时普及和设备单位有计划临时施工情况下,可以利用信号发射器5可移动性来解决现场安全卡控问题,在现场800米处各放置一个信号发射器5;当列车接近时由于它具有2~5公里内大型物体靠近识别功能,立刻可以检测出列车靠近信息,并向信号接收器6和终端接收器7发送安全信息.

(3)日常铁路设备巡线维修作业的安全卡控原理介绍:铁路除了施工作业外,设备管理单位日常巡线维修工作任务十分繁重,在巡线维修作业的安全卡控工作同等重要.当铁路工作人员在线路上巡视设备时候,信号发射器5将列车接近信号发送给终端接收器7,提醒巡视人员及时下道注意安全.

4 现场施工智能安全卡控系统优点介绍

(1)克服人员惰性,减少信息传递中间环节,及时将安全信息传到第一现场.在安全管理实践中,由于人的惰性或者信息传递不及时、误传等原因常常导致了事故的发生.智能安全卡控系统除了克服了该缺陷,取消了信息传递的中间环节,将安全信息及时传送到每个作业人员还利用信号接收器6和终端接收器7信息共享功能相互提醒,确保了每位作业人员及时得到安全信息以确保现场施工人身、行车安全(图10).

(2)给现场施工提供远程指挥和监控平台.以往现场指挥均是通过电话进行语音进行指挥,由于信号接收器6和安全调度指挥终端8可以实现远程视频和语音数据传输,因此为现场施工提供远程指挥和监控平台(图11).

(3)给现场作业人员为紧急回避人身、行车安全提供了时间保证.按照现在的800米安全防护,列车如果以160公里运行速度计算只有18秒的应急回避时间;该智能安全卡控系统按照2~5公里信息传递防护可以达到45~113秒,是现在安全防护时间的2.5~6倍,这样在时间上给现场作业人员为紧急回避人身、行车安全提供了时间保证(图12).

(4)为铁路安全故障事故调查提供最真实的现场资料.当前的施工现场发生事故时,安全监察人员调查事故现场时,由于没有远程和录音、录像系统,事后取证工作非常繁琐,由于时间和人为的因素很难还原第一事故现场的最真实情况.智能安全卡控系统具有远程监控和录音录像传输和存储功能大大方便了安全工作人员的事故调查工作.智能安全卡控系统还可以为铁路服务部门提供工作便利,如客运、车站等单位提供现场监控和应急指挥平台(图13).