铁路道口信号自动控制创新探索分析

2022-03-25王彩

科技创新导报 2022年8期

关键词：道口栏杆列车

王彩

（新疆铁道职业技术学院新疆乌鲁木齐 830011）

铁路道口属安全事故的多发地带，相关部门已采取多项举措来保障该区域安全，为解决该类道口的设备应用安全问题，对其内部信号运用了精准度较高的自动控制体系，提升对道口车辆、行人的观察效果，缩减人员劳动强度。

1 铁路道口信号自动控制系统的内部架构与设计目标

1.1 铁路道口信号自动控制系统的内部架构

铁路道口信号控制系统当中的组成部分相对较为复杂，大体框架主要是基于现场设备、监控中心设备及设备间设备等构成的，而在这样的主体框架之下，又存在着更加多样的复杂结构设备。在铁路道口信号控制系统当中的现场设备中，包括信号灯、交通灯、栏杆机、传感器、摄像机及防护信号机的存在，在众多的设备结构应用之下，能够实现对铁路道口现场的相关数据与图像等进行采集记录，并实现高效的自动化控制效果。而在设备间设备当中包括众多的对现场实时传输数据及图像进行分析的设备，包括数据光端机、视频光端机及PLC 组成部分，能够实现对铁路道口现场的智能联锁控制。而管理服务器、数据光端机、网络服务器及视频服务器等中的设备组成了监控中心设备，能够实现对现场数据的存储，并对现场设备实施远程功能监控。

1.2 铁路道口信号自动控制系统的设计目标

结合我国现行阶段的铁路道口信号系统来讲，实施更加先进的自动化控制效果是社会前进发展的必然。在更加繁重的铁路交通运输过程当中，为了能够避免出现因人为疏忽而造成的安全事故，需要保障在紧急情况之下能够对各种不同的铁路运输状况实施控制，因此，以自动化的设备技术等构建自动化的控制系统，才能够实现良好的铁路运行效果。需要全面按照我国现阶段实施的铁道部设计标准，结合全面、严格的验收与建设规则等实施设计。铁路道口的信号自动化控制系统设计需要保障铁路列车在进入到道口的前90s能经过信号接收实施自动化的预警，并促使列车与信号之间始终处于相一致的频率动向，保障更加精准的道口预警与信号控制。同时，对于系统设计时，需要应用到更加简便的模块化结构，在保证良好的应用效果的同时，形成便捷的维修管理效果。结合铁路道口信号与行车需求，在联锁背景下，实现对道口预警系统的自动控制，并设计语音与灯光的共同预警效果［1］。

2 铁路道口信号自动控制系统的创新内容

2.1 自动控制方法

铁路道口处的自动控制办法主要是对现有的电动栏杆、防护信号机及道口印象闪光报警设备等构建自动化的控制效果。其中，在道口附近的车辆接近道口的过程当中，能够自动发出警报，并促使栏杆关闭显示牌自动显示倒计时10s。结束倒计时10s的警报之后，进口处的电动栏杆能够自动关闭，随后将出口处的电动栏杆关闭，避免在道口内存在无关人员与车辆对行车安全造成影响。确认栏杆全部自动关闭之后，自动开启信号机，接收信号指示，才能够允许相关车辆通过。车辆通过道口区域后，自动关闭道口附近防护信号，黄灯灭，红灯亮起，在经过5s 的延时后，进口与出口电动栏杆自动升起，这一期间的延时主要是保障道口区域的出清效果。随后，当电动栏杆全部自动达到既定位置之后，系统警报消失，恢复系统原有状态。

2.2 自动控制要求

铁路道口的信号自动控制系统其创新过程当中同样需要遵循一定的原则，当道口两端同时出现列车时，需要及时自动警报，当列车进站并再次驶离之后，则可以取消自动警报。按照我国现行的铁路站内信息技术要求来讲，预警时间需要保持在车辆进入道口的90s之内，并且需要系统能够对列车的行驶方向进行自动辨别，在车辆逐渐靠近道口时，进行警报，离开时，则关闭警报。且警报时间同样需要在系统当中有所设定，如若在车辆进入到道口后的停滞时间超过120s，在这120s之间进行不间断警报，随后则自动取消。同时，这一时间段的警报适用于列车在靠近道口却未进站的情况下，通过自动监控系统对列车的实际行驶方向进行监控，车辆折返则在120s 警报之后自动恢复，且相关安全操作员也能够通过监控系统对现场实际情况进行监控，避免出现安全事故［2］。

2.3 改进自动防护结构

铁路道口的信号自动控制系统当中，对现有的防护结构实施有效的改进优化，保障其能够始终处于较为智能的自动化应用效果当中，需要结合现有的铁路交通机车运行控制进程进行分析。在列车进入到运行状态当中，需要司机能够对连挂车辆总数进行录入，经由车载系统对列车的总长度进行计算，当列车进入到铁路道口后，在处于1～90s的距离范围当中后，由列车的GPS 系统对机车位置进行传输，及时传送到车载控制系统当中，并发出指令。第一道指令通过无线发射，为道口自动防护系统的地面结构传输车辆信息，促使其能够将车辆信号转变为有车状态。第二道指令则是启动指示灯。第三道指令通过风鸣器向司机传输信号发射成功的讯息。此时，当车载系统与地面控制系统进行信号对接后，则停止对启动指令的发送，在列车经过道口后，通过司机录入的车辆数量信息，车载系统能够在车辆尾部越过道口超过10m 范围后发送预警，停止指令。如若在这一过程当中的信号采集出现系统故障问题，则需要列车司机能够手动输入指令，向道口信号的防护系统地面结构发射指令。

2.4 增强地面部分控制

地面部分控制效果的强化，同时，需要基于各项不同的指令实施，在道口信号自动控制系统的显示屏上对机车距离及运行速度等进行监控，同时，交换色灯信号，开启语音自动模块播放有关行人车辆止步的安全注意提醒，等待道口栏杆自动关闭之后，由道口操作人员及时通过信号传输系统通知车辆乘务人员栏杆关闭情况，促使二者之间形成互锁效果。列车完全通过道口之后，栏杆自动升起并归位，形成开放道口状态，将地面控制系统的相关信息通过指令传输到车载系统中。

3 信号自动控制系统在铁路道口的实践创新

为促进信号自动控制系统在铁路道口内的创新性，研究人员以某铁路道口的信号控制系统设计为例，合理探测该系统的设计过程，为该系统的实践应用打下坚实基础。

3.1 分析系统设计的安全性

在进行铁路道口信号自动控制系统的设计前，相关部门应及时分析该控制体系需持有的内容，即合理分析系统设计的安全性，将可能产生的安全隐患遏制在设计初期。具体来看，在设计铁路道口的信号控制体系前，应明确系统内部采用故障导向的安全原则，即在设备操作错误或产生故障后，系统仍能确保该信号的使用安全。为避免他人破坏，要将与信号连接的信号线、电源线埋入地下，并利用语言箱精准控制白灯与红灯等。在应用信号自动控制体系期间，由于信号灯长时间处在室外环境中，会因潮气而增加内部线路的腐蚀度，要对系统内部的传感器与相关设备增添环氧树脂类封装，并适时增加人工启动体系，安设停止按钮与工作按钮，当其出现停电或故障等不良现象时，启动人工操作体系。除此之外，在探寻信号自动控制体系的安全性时，还要对铁路道口的机车进行安全性控制，机车在与地面联系的过程中，需借助无线通信系统，而该系统的执行则要依赖于校验码，借助该项举措可提升数据信息传输的科学性、可靠性，并借助回执方法来增加信号接收与发射的精准度，为确保不同铁路道口信号传输的准确性，还要对不同道口使用对应的编码规则，在该项规则的影响下，增进道口设备数据接收的科学性［3］。

3.2 合理使用传感器

为确保信号自动控制系统应用的科学性，管理者可在铁路道口安置带有自动报警作用的传感器。具体来看，可在道口两侧安置传感器，为加强隐蔽性，将其安放到线路钢轨的内侧，该传感器属无源磁电性质，每项传感器都可安设两组线圈，在列车轮对通过期间，需及时切断磁力线，让传感器输出正弦波脉冲，该项举措可精准识别不同的列车轮对，还能依照其展现的数据信息来判断其具体的运行方向。相关人员应依照列车进入道口的时间来启动告警要求，根据列车的最快行驶速度来进行计算，在列车抵达道口以后，可借用传感器与轨道电路来检测列车的运行情况。针对信号自动控制系统的使用过程而言，相关人员需在该系统内部安置传感器，利用传感器本身的敏感度来及时判断道路内部车辆行人的安全性。在安置与使用告警传感器时，铁路道口管理者应增加对该区域的巡视频率，了解与掌握信号自动控制体系内的最新数据，及时检测该传感器应用的合理性与是否存有故障，若在该阶段发现其存有问题或数据信息的测算不准确，可增加对该系统设备的监管力度，透过对信号自动控制系统与传感器的掌控来加强区域安全，满足铁路道口交通安全装置的设计要求。在实际运作中，若传感器未能与该控制系统相适应，还可采用计算机联锁形态。

3.3 强化计算机联锁形态

技术人员可通过计算机联锁形态的强化来提升信号自动控制系统的运行效率。一般来讲，若铁路道口难以应用传感器，借用计算机联锁形态可完善自动报警机制。在强化计算机联锁形态的过程中，应在计算机联锁空间内安置道口管控继电器，该器械在日常生活中可处在下落状态，其下落点需与道口外部主机形成连接，将该项举措当作自动告警的条件。比如，当车辆行驶到铁路道口的安全告警区域时，报警条件启动，与计算机联锁形态相关的继电器被吸起，及时切开道口主机的输入电压，引发道口报警，若车辆未有离开该道口，则计算机联锁形态将停止对继电器的控制，使其出现下落现象，为道口主机带去更多电量，使其恢复到初始状态，提升信号自动控制系统应用的安全性。若想解除道口栏杆的警报，铁路道口管理者需及时调整计算机联锁形态的内部排列来完成解锁工序，使该区域列车顺利通过，在信号设备产生故障难以完成解锁工序时，则要借助故障解锁方法或人工解锁形式来解锁该状态，并让该地区列车变更行车计划，取消前进线路［4］。值得一提的是，在探索计算机联锁形态期间，铁路道口管理者要精准融合该形态与信号自动控制系统，对各项信号数据信息进行合理控制，在正式使用该方案后，要及时提升操作水平，在自动报警技术的合理使用下，提升道口数据信息的准确性。

3.4 搭建防砸系统

在调整信号自动控制系统期间，铁路道口管理者应及时观察道口栏杆的运行状态，当其处在自动下降状态时，存有与行人、电动车、机动车相撞的风险，为缩减或避免该不良现象的出现，要合理设置效率较高、可靠性强的防砸系统，该防砸系统可作用在道口栏杆附近，即对该区域行人、电动车与机动车等目标实行精准检测，并设置必要的检测模型，当运动目标的数据信息与该模型较相近时，可自动生成告警数据信息，对各栏杆动作实行合理调整，避免电动车或机动车与栏杆相撞，提升行人车辆与道口设备的安全。此外，若道口栏杆装置在自动下行期间，车辆与行人还未离开该道口，该现象将极大增加行车与道口的危险，除了设置专业性较强的防砸系统外，还要增设障碍物检测系统，及时观察出相关区域内车辆行人的具体情况，并及时检测出当前阶段存在的行人车辆。若发现静止障碍物或运动目标时，监控中心将自动生成声光告警信息数据，操作人员根据该项数据信息或监控图像来及时判别铁路道口状态，依照该现场的实际情况来操作道口栏杆，避免车辆行人处在道口区域内，提升行车与道口安全［5］。

3.5 加强信号系统故障控制

一方面，为加强信号系统故障控制效果，相关部门需精准控制信号数据采集过程。例如，在设计信号自动控制体系期间，交通管理人员应依照铁路道口的具体数据来收集信号信息，在进行信号采集时，应严格分辨不同数据信息的合理性，若遭遇系统故障阶段的信号，则要对该信号信息实行科学判断，为提升该类信号信息的合理性，在信号自动控制系统内，需为其设计人工操作系统，即当系统产生故障时，透过人为操作仍会确保铁路道口通行的顺畅性，在该系统的影响下，使信号信息得到更为全面的保护［6］。另一方面，在控制信号系统故障期间，相关部门还应及时调整道口栏杆设计，即对道口栏杆的开闭实行科学设计，在设计中增加信号灯与道口栏杆的协调性，借助对信号灯或道口栏杆的控制来解决信号系统的故障问题。铁路道口管理者还需用数码显示屏来精准呈现铁路道口的实际情况，及时观察出机车的运行速度与距道口的距离，透过对该类情况的控制来增强铁路道口的整体安全。此外，针对信号系统故障控制而言，相关人员还应精准管理系统通信，即当系统通信产生故障后，借助信号自动控制体系可直接遥控地面控制部分。例如，可将手动启动按钮与无车自动按钮设置成A 与B，当系统信号产生故障后，信号自动控制系统自行调整到按钮A，而在完成系统通信的信号接收后，该系统又可重新调整为按钮B，确保信号自动控制体系的精准运行［7］。