节能型监护道口防护装置

张耀威，伍毅珊，张 明

（南宁铁路局科学技术研究所，1.高级工程师；2.助理工程师；3高级技师，广西 柳州 545007）

为确保无人看守道口的行车安全，南宁铁路局对管内铁路正线273处无人看守道口实行了全天监护。但受外部环境条件限制，大部分监护道口无法解决供电问题，因而，道口信号与报警装置等设备难以使用，通过道口的机动车辆和行人不能及时获得列车运行信息，给监护道口留下了隐患。据统计，2006～2007年，在局管内该类道口处，就发生各类事故28起，死亡15人，伤11人，造成经济损失1 230万元，列车停时21 h 7 min。为此，迫切需要开发一种节能型监护道口防护装置，以提高监护道口的安全防护能力。

1 装置简介

1.1 组成该装置由遥控主机、太阳能供电照明系统和2套太阳能供电的声光报警分机组成，如图1所示。其可在环境温度-20℃～+60℃条件下工作。

图1 装置组成框图

1.2 功能节能型监护道口防护装置具有以下主要功能：

1）行人的预警信号灯面向公路，在没有列车接近道口时，闪黄灯；当有列车即将接近道口时，闪红灯，并发出语音警告，提醒行人、车辆注意安全。

2）解决铁路监护道口房的夜间照明问题。

3）提供自动控制接口，便于连接其他设备，达到自动控制的目的。

2 遥控主机

遥控主机由控制中心、指令控制单元、状态显示单元、无线收发单元、自动控制接口单元等组成，如图2所示。

图2 遥控主机组成框图

其主要功能是向分机发出相关指令（列车接近、列车离去、停机）；接收分机状态指令，实时显示分机工作状态；检测自动接口信号，自动发出相关指令。遥控主机的功耗不大于10 W。无线通信使用443 MHz业余频段。

2.1 控制中心控制中心采用单片机系统，是遥控主机的中枢部分，负责主机的控制指挥工作。

2.2 指令控制单元指令控制单元由面板上的按键与电路组成，其状态的变化及组合代表了某一项功能的指令，即当用户按下某个按钮，控制中心检测到信号后，就会转换成相应的指令，交由相应的部件处理。

2.3 状态显示单元状态显示单元由发光二极管构成，其状态及组合代表分机所处的状态，使操作者能清楚地知道目前2台分机所处的状态。当主机收到分机回复的信号灯状态信息时，就会在主机面板的指示灯闪烁对应的色灯。指示灯闪红灯表示该分机的信号灯目前是红灯闪的状态，闪黄灯表示该分机的信号灯目前是黄灯闪的状态。

2.4 无线收发单元无线收发单元由无线收发模块及天线组成，实现与分机间的通信。该装置选用的无线收发模块，具有发射和接收的功能，而且有多种波频可供选择。其主要优点：实现无线收发较容易，抗噪声、衰减的性能较好。该项技术已广泛应用于水、电、气等自动抄表系统。无线遥控、无线电子显示屏、抢答器等，属于比较成熟的技术，且这类模块体积不大，便于嵌入到该研发装置中。

2.5 自动控制接口单元该装置除具有人工操作的功能外，还配置了自动控制接口单元。自动控制接口可与“列车接近通知设备”输出的列车接近和列车离去信号相连，从而达到自动控制的目的。自动控制接口收到列车接近的信号时，装置自动发出语音报警及红灯闪烁的指令；收到列车离去信号时，装置会自动发出解除语音报警及黄灯闪烁的指令。

3 太阳能供电照明系统

太阳能供电照明系统由太阳能电池板、充放电控制单元、蓄电池、照明控制单元和节能灯组成，如图3所示。

该系统是将太阳能转化为电能，为照明灯提供电源，解决夜间照明问题，同时也为主机提供电源。室内照明功耗不大于10 W，蓄电池充满电后，持续供电时间不少于4 d。

图3 太阳能供电照明系统组成框图

3.1 太阳能电池板它是太阳能供电照明系统中的能量来源。其作用是将太阳的辐射能转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板一般分为单晶硅和多晶硅电池板。单晶硅太阳能电池板光电转换效率较高、价格稍高，但相同功率下外形尺寸稍大；多晶硅太阳能电池板光电转换效率较低、价格稍低，外形尺寸小些。考虑到装置长期不间断使用，故采用单晶硅太阳能电池板。

3.2 充放电控制单元充放电控制单元主要由专用处理器、电子元器件、显示器、开关功率管等组成。其作用是为蓄电池提供最佳的充电电流和电压，快速、平稳、高效地为蓄电池充电，并在充电过程中减少损耗，尽量延长蓄电池的使用寿命；同时保护蓄电池，避免过充电和过放电现象的发生。

3.3 蓄电池蓄电池是储存电能的部件，在有光照时将太阳能电池板所发出的电能加以储存，需要时再进行释放。在该系统中，蓄电池处于浮充放电状态。白天太阳能电池板给蓄电池充电，同时还向负载供电，晚上负载用电全部由蓄电池供给。

3.4 照明控制单元照明控制单元用于控制位于道口房内及门口的2盏节能灯的开关。

3.5 节能灯该装置采用长寿命、高效率的LED光源灯。LED节能灯是用高亮度白色发光二极管发光源，光效高、寿命长、易控制、免维护、使用安全，是新一代固体冷光源，低损耗、低能耗，绿色环保。

4 分机

分机由控制中心、无线收发单元、灯光控制单元、语音控制单元、太阳能供电单元等组成，如图4。

图4 分机组成框图

分机接收主机发送出的指令，执行相应的任务，并将执行结果反馈给遥控主机。太阳能供电单元原理与上述太阳能供电照明系统相同，太阳能电池板和蓄电池的容量大小有所变化。分机设备功耗不大于12 W。

4.1 控制中心控制中心采用单片机系统，负责分机的控制指挥。分机收到主机发来的控制指令后，控制中心就指挥部件执行相应的操作。

4.2 无线收发单元无线收发单元由无线收发模块及天线组成，实现与主机间的通信。与遥控主机中的无线收发单元一致。

4.3 灯光控制单元灯光控制单元由双色交通信号灯及驱动电路组成，采用无触点电子开关，实现灯光报警功能。当分机收到红灯闪的指令后，就会控制信号灯闪红灯。收到黄灯闪的指令后，控制信号灯闪黄灯。考虑到信号灯长期工作在室外，故选用具有防水、防尘、耐高温、透光性能好，防紫外线、不易老化等特点的产品。

4.4 语音控制单元语音控制单元由固态语音电路、前置放大电路、功放电路及高效号筒扬声器组成。实现语音报警功能。语音报警用扬声器选择防水型室外专用高效号筒式扬声器。

5 结束语

节能型监护道口防护装置样机于2007年11月6日在湘桂线K544+156（柳南—白山间进德站南头）监护道口进行现场试用。经半年多的试用，这套设备有效地提高了道口安全防范能力，杜绝了道口事故的发生，同时解决了监护道口房的夜间照明问题，达到节约能源，减少运营成本的目的。该装置于2008年4月29日通过了南宁铁路局科技成果鉴定。鉴于该成果的突出特点及较高的实用价值，在其通过鉴定的当年，就推广应用了3套。目前，投入使用的设备，在现场工作技术状态稳定，实用效果明显，得到了有关管理部门的肯定，也受到道口员工的欢迎。