调车防护系统在接触网检修作业车上的应用

李 懿，薛慧敏

(太原中车时代轨道工程机械有限公司，山西 太原 030027)

0 引言

接触网检修作业车作为铁路施工作业过程中的重要移动设备，是铁路建设、设备维修、抢修和检查等工作的主要运输设备，广泛应用于铁路工程、工务、供电、房建等部门，承担着材料、工具和人员的运送任务。接触网检修作业车在调车作业过程中，由于无法使用地面轨道电路的信号，诸多防控点的减速和制动由司机人控，因此存在着诸多安全隐患，尤其在站界、尽头线土挡、固定脱轨器、信号灯等防控点以及作业车防撞等安全隐患的风险较高。所以作业车在铁路站场调车作业的安全防护已经成为急需解决的问题。

1 接触网检修作业车调车防护系统组成

调车防护系统主要用于解决作业车在铁路站场调车作业的安全防护问题。系统利用高精度卫星定位技术，实时获取作业车在站场内的精确位置及与地面防控点的相对位置，结合地面信号系统和轨道车运行监控装置(GYK)，实现对作业车调车作业的安全监控。

接触网检修作业车调车防护系统由地面设备和车载设备两部分组成，其组成框图如图1所示。

图1 接触网检修作业车调车防护系统组成框图

2 地面设备组成及功能

地面设备主要由系统服务器、查询终端、卫星地基参考站组成。

(1) 系统服务器：系统服务器是系统的数据核心，承担数据存储、计算、分发、传输管理等功能。

(2) 查询终端：查询终端是地面监控席位的人机交互界面，提供车站、安全科等管理人员对司机、设备、作业车信息的查询、管理和监控。

(3) 卫星地基参考站：卫星地基参考站在固定位置对卫星进行连续观测，并向车载设备提供差分修正信号，以提高卫星导航精度。

3 车载设备的组成及应用

车载设备主要由车载主机、车载显示器及车载组合天线组成。

(1) 车载主机：车载主机是作业车高精度定位、车地通信、车载系统数据交换的关键设备。

(2) 车载显示器：车载显示器具备语音、显示、触控和按键交互功能。

(3) 车载组合天线：车载组合天线集成一组高精度卫星定位天线，两组移动通信天线。

车载设备在作业车上的布置必须做到整齐、合理，符合铁路部门的相关要求，车载主机、车载显示器及车载组合天线的位置既要能实现监控要求，又不能影响原有设备的正常运行，布线应符合作业车的技术要求。

多年来，对于接触网检修作业车诸多防控点的减速和制动由司机人控，作业车调车作业情况复杂、完全依靠人控，调车作业闯蓝灯、挤道岔、越出站界、破坏列车进路等事故时有发生。作业车除了一般的出入库、转线、连挂等调车作业，还存在大量的多车同时作业场景。

在接触网检修作业车的司机室车顶中轴线上安装车载组合天线；在司机室内操纵台主司机座位的前方，不妨碍司机瞭望且能够方便操作显示器的位置安装车载显示器；在司机室内机柜中安装车载主机。通过接入地面信号系统和轨道车运行监控装置，在作业车上显示作业车工况和地面调车信号，从而使作业车根据调车信号走行并实施安全监控。

4 调车防护系统的功能

调车防护系统具有调车作业安全监控、图形化行车信息显示、系统运行状态监测、历史回放及分析等功能。

4.1 调车作业安全监控

调车防护系统可实现以下防护：①防止作业车在调车作业过程中超速运行；②防止作业车在调车作业过程中挤岔；③防止作业车在调车作业过程中冲出尽头线；④防止作业车在调车作业过程中相互冲撞；⑤防止作业车在调车作业过程中越出站界。

4.2 图形化行车信息显示

车载显示器为乘务员提供人机交互界面，系统可显示作业车所在站场以及作业车在站场中的精确位置，并显示作业车行驶速度、限制速度、前方防控点类型、距前方第一个防控点距离。在开放站场连锁信号的基础上，可复示地面信号、进路终点和最大进路信息。

4.3 系统运行状态监测

为方便车站调度员直观地了解站场作业情况及股道停留车情况，系统在监控席提供了系统运行状态的实时监测功能，可以实时显示站场信号变化、作业车的运行状况(作业车位置、走行速度、制动动作等)。

4.4 历史回放及分析

为方便各级业务、维护管理部门对历史作业情况的分析了解，系统在监控席上提供了基于卫星地图的图形界面的历史回放功能，包括防控事件、作业车运行状态(包括作业车当时速度、限速、显示前方信号及距离的图形位置等)、设备工作状态和实际操作的历史回放。

5 调车防护系统的特点

(1) 系统采用北斗高精度卫星定位，结合卫星参考站差分数据，通过RTK相位差分技术可实现实时厘米级高精度绝对定位；通过融合惯性导航算法和高精度站场数字地图，可实现作业车在遮挡环境(车棚、立交桥、隧道、车库等)但无道岔条件下的亚米级高精度定位。

(2) 系统结合高精度站场数字地图和作业车实时定位数据，计算出作业车所在的站场、区段/股道位置，并获得作业车与前方防控点的距离。车载设备通过速度传感器获取作业车速度、方向信息，通过移动网络实现信号在作业车的复示。作业车调车作业安全辅助防护系统向司机实时显示作业车速度、限制速度、前方防控点(土挡、站界位置等)名称和状态及进路终点和最大进路距离信息。通过预置的防控逻辑，在预警点处对司机进行语音预警提示。

(3) 系统可将作业车位置和工况数据实时回传至数据中心WEB维护终端，实现对车载和地面设备状态信息的统一管理。数据中心不仅可以实现对组织机构、司机信息、车辆信息、设备信息等静态数据管理，还能实时查看作业车位置、状态等动态信息，事后还可对作业车历史行驶轨迹、作业车工况、司机关键动作等进行回放。

(4) 系统结合卫星/航拍影像和人工打点测绘方式，极大地提升了站场数据测绘和更新效率，并且GIS系统具备向电务、车务等其他专业提供数据服务的平台能力。

6 结语

接触网检修作业车调车防护系统已经在JW4G接触网检修作业车、JZW-4接触网高空作业车上得到了应用。该系统采用可视化数字地图方式显示车辆位置并规划行驶路线，提高了司机对位置判断的准确性，提升了司机对复杂线路环境的感知能力。系统由完全人工呼叫、目视行车转变为系统采用无线通信自动交换车间数据的机控模式，降低了司机劳动强度，提高了行车安全性。系统提供可视化数字地图，有助于提高事前风险识别能力。系统提供作业过程的全程记录和回放功能，有助于事后安全问题原因分析。系统实现了安全风险的事前、事中、事后管理，有助于提升安全管理水平，在铁路行业具有广阔的应用前景。