动车组进出库及接触网供断电声光报警系统的研制

陈秉航

(中国铁路南昌铁路局集团有限公司福州车辆段，福建 福州 350001)

随着我国高铁事业的迅猛发展，动车所承担的高铁动车组日常运行检修作业量大大增加。以福州动车段福州南动车所为例，该所目前共有6条动车组检修线，每天夜间检修动车组数多达36组，且80%的检修工作量集中在23∶00至凌晨5∶00，平均达29组，以每组动车组进库、出库、供电、断电各1次计，在凌晨这个特殊时段，每天动车组进出库及接触网供断电作业次数高达116次。而多单位部门、多岗位工种的人员须同时参与动车组检修整备作业，目前每天参与动车组作业的人员高达两三百人。在作业高峰时段，动车所检修库内声音嘈杂，在供电状态下，动车组车下散热装置风机噪声达60dB，加之厂内车辆及对讲机提示音等，给作业人员安全提示造成阻碍。上述多种安全不利因素对动车检修库内工作人员的安全构成较大威胁，也成为动车所工作人员人身安全管理的重要安全风险，亟待解决。

1 声光报警系统的主要功能

针对动车组进出库、高压接触网供断电作业时存在的安全风险，本文提出研制动车组进出库及接触网供断电安全声光报警系统(以下简称系统)的解决方案，明确系统的主要功能。

1.1 动车组进、出库声光报警安全提示

当动车组进库或出库时，系统通过采集既有的动车组综合检修平台相关信号，自动判断动车组即将实施的进库或出库动作，并立即对该进路实施语音警示，同时通过敷设在该进路轨道桥上的三色灯带实施灯光警示，确保该进路线路上及附近可能受影响的作业人员收到有效安全提示。

1.2 检修库内高压接触网供、断电作业时声光报警安全提示

当作业线路预实施接触网供电或断电作业时，系统采集隔离开关操作信号，在供电或断电前对该线路股道实施语音及灯光警示，确保在动车组上作业人员得到有效的安全提示。

2 声光报警系统组成结构设计

为了实现上述系统功能，满足安全需求，结合现场既有条件因素等，设计系统主要由信号采集、PLC控制、信号传输、语音警示、灯光警示等五个部分构成。设计系统组成结构如图1所示。

图1 系统组成结构

2.1 信号设置与采集

根据上述系统设计，系统所需采集的进库白灯、出库白灯、接触网有无电、股道列位等信号主要从检修库内既有的动车组三层综合检修平台系统采集，本系统增加采集信号主要是库外、库内光电检测装置和车感器。

在动车组检修库外50m处，每条股道线路都布设有动车组光电检测装置，采用对射式光电开关，对射检测距离5m，并设计防光线干扰暗盒，可准确检测区间动车组通过情况。

在动车组入库端大门内侧端墙上，设有库内动车组光电检测装置，采用对射式光电开关，对射检测距离5m，并设计防止光线干扰暗盒，可准确检测区间动车组通过情况。

在每条股道的每列位中部位置，设有动车组停靠检测装置，即停车光电车感器，通过反光板反馈完成检测，检测距离5m，可准确检测该股道列位上是否停靠有动车组。

2.2 PLC控制

每两条线路股道之间设置有可编程控制器(PLC)控制电气柜，控制柜实时采集库内、外相关设备信号(一度停车位光电开关状态、库门内侧处的光电开关状态、进出库白灯信号、股道1、2列位停车状态、接触网供断电状态等)，按预设程序规范输出一定信号，以控制安全警示设备的动作，实现控制安全警示功能。

PLC控制柜主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程装置组成。

采用三菱公司的FX2N-MR64型PLC作为主要控制器，实现系统自动控制功能，PLC控制器接线图如图2所示。

图2 PLC控制器接线图

2.3 信号传输

为避免因敷设传输线路破坏动车所现有自流平地面，系统采用了无线开关量控制器，用于无线传输系统信号指令，控制轨道桥警示灯带动作。

无线开关量控制器嵌入高速单片机，采用高性能射频芯片，可视环境下通信距离可达2700m。控制器采用1对1的配置，每条线路轨道设置1对。输入通道与控制器核心部分通过光电隔离，输出通道全部通过继电器输出。

通过UART接口，使用RFSET软件，设置无线开关控制器工作频点、空中频率、发射功率、串口速率和格式。设置工作频率与检修库内供电箱频率、对讲机频率等不产生干扰。

2.4 语音警示

2.4.1 警示语音数据的录制

根据实际需求录制有“××股道动车组进库，作业人员请注意安全”“××股道动车组出库，作业人员请注意安全”“××股道接触网准备供电，作业人员请注意安全”“××股道接触网准备断电，作业人员请注意安全”等语音数据。

2.4.2 音箱选用及安装

系统采用80W定压式壁挂音箱改造为定阻式，音质清晰可辨，传播距离适中，音量可调节。在每条线路股道的三层平台侧均布安装6个音箱。

2.4.3 警示语音播放控制

根据PLC控制器传输的信号，通过继电器实现语音播放控制，语音播放采用闭合循环播放方式，一条播报指令循环播报3次。

2.5 灯光警示及控制

在轨道桥立柱敷设红、黄、绿三色LED灯带，依据轨道桥立柱数量按3-4-3的间距进行均布，间隔错落有致，立柱灯带连接线延伸至地沟花纹盖板之下。

根据PLC控制器传输的信号，通过继电器实现灯带红、黄、绿3色灯光交变警示。

系统主要设备布置结构如图3所示。

图3 系统主要设备布置图

3 声光报警系统在动车所检修现场的应用

3.1 动车组入库声光警示

以动车组入库白灯亮起信号触发系统进入工作状态。进库白灯亮起后，每间隔5s系统自动语音循环播报：“××股道动车组进库，作业人员请注意安全”，同时库内轨道桥灯带状态从红色有电状态转换为黄色持续亮灯状态。

动车组驶过库外光电检测装置，信号触发库内语音持续警示播报“××股道动车组进库，作业人员请注意安全”，同时轨道桥立柱灯带由黄色持续亮灯状态转换为黄色间隔1s闪烁状态。

当库内车感器检测到入库动车组停妥后，系统停止语音警示播报，同时轨道桥灯带由黄色闪烁状态转换为红色有电提示。

3.2 动车组出库声光警示

以动车组出库白灯亮起信号触发系统进入工作状态。系统在检测到出库白灯信号后，每间隔5s系统自动语音循环播报: “××股道动车组出库，作业人员请注意安全”，同时轨道桥灯带呈黄色闪烁状态。

当库内车感器检测到出库动车组全列出库后，系统停止语音警示播报，同时轨道桥灯带由黄色闪烁状态转换为红色有电提示。

如果出库动车组为重联动车组时，当第一列动车组尾端通过库内车感器后，轨道桥灯带显示状态有短暂的切换过程，随后在全列动车组出库后，系统停止语音警示播报，同时轨道桥灯带由黄色闪烁状态转换为红色有电提示。

3.3 接触网供电作业时声光警示

准备给接触网供电作业前，隔离开关操作人员打开安全联锁控制箱，将箱内安全确认钥匙打到“确认供电”位时，系统接收到“预供电”信号，警示语音立即开始播报：“××股道接触网准备供电，作业人员请注意安全”，同时轨道桥灯带由未亮灯状态转换为黄灯闪烁状态。

当隔离开关操作人员操作隔离开关“合闸”，给接触网供电时，系统接收到联锁控制箱中接触网已供电的信号，系统停止语音播报，同时轨道桥灯带由黄色闪烁状态转换为红色有电提示状态。

3.4 接触网断电作业时声光警示

准备给接触网断电作业前，隔离开关操作人员打开安全联锁控制箱，将箱内安全确认钥匙打到“确认断电”位时，系统接收到“预断电”信号，警示语音立即开始播报：“××股道接触网准备断电，作业人员请注意安全”，同时轨道桥灯带由红灯状态转换为黄灯闪烁状态。

当隔离开关操作人员操作隔离开关“分闸”，将接触网断电时，系统接收到联锁控制箱中接触网已断电的信号，系统停止语音播报，同时轨道桥灯带由黄色闪烁状态转换为绿色无电提示状态。

4 结束语

本文从解决高铁动车组检修现场安全实际问题出发，经过现场调查研究，构思解决方案，研发动车组进出库及接触网供断电声光报警系统，并通过技术和工程手段使系统功能得以实现，有效控制安全风险，消除安全隐患。经过三年来的实践检验，该系统在高铁动车组运用检修现场安全风险防控中发挥积极作用，受到使用者的欢迎和好评，并在全国多个铁路局动车所推广应用。