调车防挤岔自动停车控制装置研究

张 利 上海铁路局上海铁路机务综合开发有限公司

调车防挤岔自动停车控制装置研究

张 利 上海铁路局上海铁路机务综合开发有限公司

通过对调车现场出现的挤道岔问题进行分析，提出防挤道岔自动停车控制装置原理，并提出解决调车防挤岔方案。

背景；目标；内容；接口

铁路行车安全控制是铁路人的一项永恒追求目标。上海铁路局各机务段调车站场有道岔上千个，“挤、脱、撞”问题还偶有发生，据统计因挤岔引发的事故仍占较高比例，解决挤岔问题是铁路人多年来研究的重点领域。

1 立项背景

行车安全一般涉及列车、调车两大类运行方式。列车运行由于使用了列车运行监控记录装置（LKJ）、CTCS-2、3等列控系统技术进行控制，其安全控制问题基本得到解决。但机车在检修库的调车和在车站的调车作业中发生的"挤、脱、撞"问题还偶有发生，始终没有在硬件上得到较好的控制，由此引发出对本技术方案的研究。

2 研究目标

应用2.4 G射频技术，实现车下（信号机的灯信号）、车上（机车控制）信息交流和闭环控制（运行与制动）。

3 主要研究内容

3.1 地面设备、原理、接口

3.1.1 地面设备构成

由太阳能电源、光感应器、地面控制器、地面标签卡（2.4 G射频技术）等组成（如图1所示）。

3.1.2 工作原理

光传感器感应调车信号机的灯光显示（或手动道岔的定、反位）状态，并传输给地面控制器。地面控制器根据调车信号机的灯光显示（手动道岔的定、反位）状态改写地面标签卡的标签编码。规定调车信号机显示蓝灯时，地面标签卡发出尾号为“01”停车的编码；调车信号机显示白灯时，地面标签卡发出尾号为“00”通过的编码。

图1 地面设备构成

3.1.3 接口

（1）信号设备为信号机的接口方式

信号设备为信号机时采用光传感器采集蓝、白灯信号，在接口方式上与电务的电信号完全隔离，电源采用太阳能供电，以解决本装置与电务接口困难问题。

随着时间的推移和本设备的大批量推广应用，将来地面设备可采取光电隔离的方式接入信号机（电务设备）的点灯电源；有源标签卡耗电量不大（12 V，100 mA），也可接引用电务的信号机电源。这样把地面设备归属为电务维护的设备更为合理。信号机接口示意图如图2所示。

图2 地面信号示意图

（2）信号设备为手动道岔的接口方式

信号设备为手动道岔时采用霍尔传感器采集手动道岔的定、反位状态，电源可使用太阳能电源，示意图如图3所示。

3.1.4 电源地面设备的供电采用太阳能电源，解决设备供电问题。太阳能电源采用了智能充放电管理技术，使电源可在连续阴天的情况下，长期保持地面设备的可靠供电。

图3 手动道岔接口示意图

在设备大批量应用后，可协调接入电务供电，免去电源设备的投资和维护。太阳能电源及控制箱如图4所示。

图4 太阳能电源及控制箱

3.2 车载设备

车载设备的技术方案有两套可供选择，一是利用机车监控（LKJ）进行停车控制；二是增加一套放风阀进行停车控制，叙述如下：

3.2.1 方案一

机车制动利用机车监控装置完成，优点是无需机车再增加设备。缺点是需要与电务协调。

（1）设备构成

由阅读器、车载主机、显示屏、3G通讯模块、GPS模块、电源、LKJ控制器等组成。设备及接口关系如图5所示。

图5 车载设备与LKJ接口关系

（2）工作原理

①车载设备工作原理

当机车车辆越过地面标签卡时，车上阅读器接受地面标签卡发出的编码，并输送给LKJ，LKJ向其执行机构发出停车指令，使用机车车辆放风停车。

车载主机接到标签卡和GPS信息后，进行记录、处理，一是在显示屏上进行显示；二是将放风时的调车信号机编号、通过时间、信号机状态和放风时间等信息，通过3G无线模块将相关信息实时发送给远程数据库，以便管理人员及时发现，进行事后管理。

②监控设备（LKJ）工作原理

监控装置在“调车”状态下，其“接口”接收到一个点式脉冲信息时，若机车运行速度大于规定速度（15 km/h），语音报警“注意超速”，提示司机列车减速，要求司机控制速度，连续报警7 s后速度与规定速度（15 km/h）相比≥3 km/h时实施紧急制动、≥2 km/h时实施常用制动、≥1 km/h时实施卸载（按【解锁】键可切除此功能），此时司机应采取制动调整列车速度。机车运行规定距离（50 m）后，限速降到10 km/h。

当接收到两个相距2 m－4 m的点式脉冲信息，若速度大于3 km/h则立即实施紧急制动。工作原理如图6所示。

图6 监控设备（LKJ）工作原理

根据机车监控装置（LKJ）在调车模式下的工作原理，我们制定出机车防挤岔的制动模式如下：

常用制动模式（C1模式）：适用于机车运行在线路区间需要减速的区段，如调车机在调车时超速（大于15 km/h），车载主机可向机车监控装置（LKJ）接口输出1个脉冲信号，语音提示司机7s后速度仍未减到15 km/h以下，则令其自动停车。

紧急制动模式（C2模式）:适用于机车运行在线路尽头的调车信号机前10 m-15 m范围内，机车接进处于关闭的调车信号机状态时，车载主机向机车监控装置（LKJ）接口输出2个连续脉冲信号，令其紧急停车，防止机车冲挤道岔。

④GPS测速与定位原理

车载GPS模块可及时检测机车运行速度，调车机车运行速度超过15 km时，10 s内语音报警，持续10 s，20 s连续超速控制常用制动阀防风减速。

利用GPS的定位功能可大致定位机车所在位置。

3.2.2 方案二

机车制动利用加装的放风阀组（紧急制动阀+常用制动

阀）完成，优点是无需与电务协调，便于机务使用、管理和维护。缺点是要单独增加放风阀设备。

（1）设备构成

由阅读器、车载主机、显示屏、3G通讯模块、GPS模块、电源、放风阀等组成。设备构成如图7所示。

图7 设备构成图

（2）工作原理

①车载设备工作原理

当机车车辆越过地面标签卡时，车上阅读器接受地面标签卡发出的编码，并输送给车载主机，车载主机向放风阀发出停车指令，使机车放风停车。

车载主机接到信息后，进行记录、处理，一是在显示屏上进行显示；二是将放风时的调车信号机编号、通过时间、信号机状态和机车放风时间等信息，通过3G无线模块将相关信息实时发送给远程数据库，以便管理人员及时发现，进行事后管理。

②放风阀工作原理

放风阀组由紧急放风阀和常用制动放风阀组成，在需要紧急停车时，启动紧急放风阀，使机车在3m以内停车（机车单机）；在需要常用制动时启动常用制动放风阀，使机车（列车）平缓减速停车。

③GPS测速与定位原理

车载GPS模块可及时检测机车运行速度，调车机车运行速度超过15 km/h时，10 s内语音报警，持续10 s，20 s连续超速控制常用制动阀防风减速。

4 结束语

通过对挤岔问题的思考，提出利用调车防挤岔自动控制装置解决挤岔问题的方案。

[1]（美国）菲特.射频和无线技术[ISBN].北京：电子工业出版社，2009.

[2]张顺海.监控系统研究[M].江苏：南京大学出版社，1999.

责任编辑：宋飞 余铁

来稿时间：2015-01-27