厂矿企业铁路道口安全综合监督系统方案探讨

林卫永，金 云，杨建华，王保磊，王方强

（通号万全信号设备有限公司，杭州 310000）

1 概述

厂矿企业内部铁路周围环境复杂，受到厂房布局、线路走向、空间等限制。厂区内部存在多个铁路道口，铁路与公路频繁相交，各类运输车辆运行繁忙，行人随机流动加上频繁的机车调车作业，造成道口安全管理形势严峻，安全隐患事故频发。厂内分布着有人值守道口和无人值守道口，大部分都是无人值守道口，由于缺失道口安全警示设备，行人和车辆穿越道口存在随意性，机车运行又受到转弯半径、建筑物遮挡等视野盲区的影响，容易与过道口的机车和行人发生碰撞。即便是安装了警示设备的道口，也常常发生因行人、车辆硬闯过道口造成的安全事故。铁路道口存在多种安全隐患，为减少事故发生，需要研究厂矿企业道口安全的综合监督系统，让交通参与者提前收到安全警示，尤其是让机车司机感知道口环境的安全状况，避免危险发生。

2 系统设计

随着各工矿企业管理水平、经营理念、安全意识的提高，对铁路道口逐渐进行无人化值守、远程集中监控的改造，甚至进行了全自动无人道口实践。

目前铁路道口的安全主要依靠对道口安全设备的信息采集，如采用感应式磁钢、计轴或轨道电路来判断是否有列车接近或离去道口，用红外对射、视频监控、地感线圈等判断有无行人或车辆闯入道口区域。通过道口报警器警示有列车接近和通过道口区域，通过道口语音进行提醒，但是道口的安全状态却无法第一时间告知机车司机，甚至在道口遮断信号机开放的情况下都无法确保安全通过道口。所以，即便是不断加强地面道口报警也无法避免事故发生，必须采用地面和机车联合监督，增加司机对道口安全的及时参与，才能有效保障道口的安全。

通过增强地面道口安全监督设备、机车无线视频监视以及道口状态自动安全警示等技术手段来规范行人车辆过道口的行为，使其安全有序通过道口，并对道口安全进行综合监督。

系统由道口安全设备、无线网络、机车车载设备、道口控制中心、视频监控系统、语音对讲广播系统组成，如图1所示。道口安全设备有道口警报机、栏木机、道口音响报警设备、轨道传感器、道口控制箱、红外对射等，如图2所示；无线网络采用3G/4G/Wi-Fi等无线制式，满足车地通信视频承载需求；机车车载设备包括车载终端、GPS设备、无线接入设备以及人机显示设备；道口控制中心通过组态画面监视道口、远程控制栏木的抬升、下降及道口对讲广播等，实现对道口的远程集控；视频监控系统包括道口抓拍设备、视频监控及存储设备；语音对讲广播系统实现中心对现场的语音广播、现场拾音、自动警示广播等。联锁系统提供辅助的列车接近离去的检测手段，区段状态以干接点方式提供给道口控制器。

图1 系统组成Fig.1 System composition

图2 道口系统示意Fig.2 Schematic diagram of crossing system

道口控制器通过磁钢、计轴等采集列车接近、到达以及离开道口信息，并采用如图3所示的时序进行道口控制。位于道口控制柜内的PLC设备采集栏木机状态、道口报警器状态、道口入侵状态、遮断信号机开放状态，并将这些设备状态通过无线网络对外进行广播。机车结合车载GPS定位、手柄位置，综合得出当前列车的行进方向及位置，主动接收前方道口的状态报文，连接道口视频，并显示在车载人机界面上。声光方式提醒司机道口状态，也可切换道口视频。

图3 道口动作时序Fig.3 Crossing action sequence

视频系统设定的虚拟电子围栏检测到人员、车辆入侵道口区域时，将进行抓拍，道口广播进行提醒。该场景视频及道口报警第一时间切换至即将通过道口的机车车载显示屏上，声光语音提醒司机注意安全。

3 功能设计

3.1 道口全自动控制

当列车从任意方向接近道口时，启动道口警报机闪红灯，道口音响报警器发出钟声和语音交替的报警声。启动警报机若干时间（预设10 s，可调）后，栏木机自动落杆。列车离去后自动升杆，停止报警。

如图4所示，A、B、D、E为CYL型电磁传感器，C、F为计轴传感器。这些传感器把道口划分为I、II、III三个区域。I、III区域为接近区域，II为到达区域。A、B和D、E两组传感器是为了识别列车行进方向，判别列车是否反向运行。当列车压过A再过B、或过D再过E传感器时，开始报警。当列车过道口后，最后一个轮子压住C或F传感器时，停止报警。该报警及停止报警信号由内部逻辑电路完成，并把该信号通过干接点方式提供给道口视频抓拍系统的交通信号检测器。传感器安装位置根据现场实际情况进行安装。

图4 道口设备示意Fig.4 Schematic diagram of crossing equipment

3.2 远程道口集中监视、控制

道口报警及栏木机工作状态通过PLC采集数据用电脑图形显示及声音报警的方式，在控制中心通过组态对现场进行实时监控和设备状态仿真，以及道口现场拾音及远程对讲，利用光纤网络传输信号。远程集控与全自动控制可以通过配置进行模式切换。

3.3 道口电警违章抓拍系统

每个道口安装电警系统（采用虚拟范围智能识别模式，即电子围栏），与道口报警系统联动。对道口警报机亮红灯时越线的违规人员抓拍以及违规车辆进行车牌抓拍识别（可设定延时控制），抓拍车辆违章过程的3张图片，图片清晰显示停车线位置、违法车辆的车牌号码、车牌颜色、车身颜色、违法时间、地点和行驶方向等信息。电警违章抓拍系统如图5所示。

图5 电警违章抓拍系统示意Fig.5 Schematic diagram of electric illegal capture system

当列车临近道口时，道口控制箱控制道口警报机声响，同时给交通信号检测器一个抓拍开始信号，期间当有车辆违法时，电警抓拍摄像机就会抓拍违法车辆的车牌，并上传到控制中心平台管理服务器上。

摄像头安装高度不小于6 m，考虑道口设备及列车过道口时的遮挡，采用抓拍汽车尾部车牌的方式。抓拍装置一般安装在警戒线10～18 m位置，以不越过道口警报机为限。摄像头安装位置为道路正中间。3～4 m为单个抓拍摄像头的监控区域，大于4 m则需安装2个抓拍摄像头。

存储方式为全部道口集中到控制中心存储，录像存储7天，抓拍图像存储30天。

3.4 道口自动报警防护

道口任意方向的列车接近道口时立即启动报警；列车到达并且最后轮对完全离开道口后，报警自动取消。系统设备能识别列车运行方向，当正常运行列车反方向离开道口、或正常运行列车反方向通过接近报警点时，不误启动报警。

控制系统具有自动判别功能：当列车接近启动报警后，较长时间停在接近报警点时，设备报警一段时间后能自动复原停止报警；当列车重新启动并往接近道口方向运行时，重新启动报警以确保道口安全。因故障原因误启动报警时，报警一定时间无来车时，报警设备自动复原停止报警。

3.5 车地协同监督

每台接近道口的列车都能自动连接前方道口视频以及道口状态，任何安全报警状态如栏杆未到位、道口车辆人员违规闯入、道口未关闭、道口警报未启动、遮断信号机亮红灯等都将第一时间被传输到车载终端进行报警显示，以声光、语音方式警示司机关注前方道口安全，及时采取安全措施。道口状态监督如图6所示。

图6 道口监督Fig.6 Crossing supervision

4 总结

由于铁路道口都为平交道口，为确保行人、车辆、机车通行安全，降低安全隐患，提高机车运行效率，除了要安装各种自动化报警设备对道口进行监督、控制外，还需要加强系统、设备以及机车与道口的信息互动协调、综合联动，发挥整体效能，实现对道口的综合安全监督。为避免无人看守道口的交通事故发生，确保行车和车辆的安全通行，通过电警违章抓拍系统、道口自动报警、全自动道口控制道口关闭和开放等技术手段规范人员、车辆安全有序过道口；通过增加安全监测设备实现对道口的安全感知；通过车地协同监督，将道口安全状态、视频、安全评价及时告知司机，增加司机对道口安全主动参与。通过3个维度设计，探讨和实现对道口的“人防”“物防”“技防”。