尽头线调车无线自动报警停车防撞系统研制

上海铁路局阜阳北站 刘明生

尽头线调车无线自动报警停车防撞系统研制

上海铁路局阜阳北站 刘明生

通过对铁路尽头线调车易发生撞土挡问题分析及防范措施现状研究，采用多种技术集成，设计研制新型无线自动停车防撞系统，杜绝尽头线调车撞土挡事故发生。

尽头线；调车；无线自动报警停车；防撞

1 引言

1.1 铁路尽头线调车防撞措施现状

铁路平面调车作业在调车作业中占有很大比例，是铁路运输的重要组成部分，受当时技术水平的限制，现有的平面无线调车设备存在不同程度的缺陷，在功能及系统可靠性方面远不能满足现场调车作业的需求，特别是尽头线调车，防撞措施均为被动式，如设置尽头土挡，安装挡车器，人工领车等，这些原始落后的措施显然不能满足现在的安全要求，在作业过程中也极易出现调车事故，现有平面调车防撞措施存在的不足有以下3种（见表1）。

表1 铁路平面调车防撞措施现状

1.2 新型防撞方案确定

目前国内外也有一些利用新技术的防撞措施，主要有平面调车雷达、基于TDCS的无线调车监控等，但这些新技术也有弊端，如调车雷达有造价高、精度低、易受天气及电磁环境干扰、携带不便等缺点，而基于TDCS的无线调车监控存在无法反映机车或推进车列距障碍物的距离、非集中控制区无法监控等缺点。经对比本研究采用霍尔传感器+单片机+无线发射器方案，探测移动机车或推进车列距土挡(挡车器)距离，单片机执行运算并控制无线发射器发射报警信号或停车信号。

1.3 系统实现功能

在调车推进作业中，当机车(推进列车)距线路尽头防护土挡30米时，第一对车轮通过传感器，系统自动向调车机上安装的机控器发出“注意，距土挡已不足30米”的语音提示信号（全体调车员及调车机司机均可接收到该语音提示信号），提示调车人员及时向调车机司机发出减速、停车信号；在调车机没有做出及时有效的减速、停车动作而继续前进情况下，当推进至距线路尽头防护土挡大约18米处（语音提示后再推进一车的距离），第五对车轮通过传感器时，该装置直接向调车机上安装的机控器发出含有“紧急停车”指令的数字编码信号，通过机控器控制调车机放风，强制调车机紧急停车，防止机车或推进列车撞向线路尽头的防护土挡，杜绝事故发生；调车机紧急停车后处于锁闭状态，解锁作业时，需要调车员向车站值班负责人汇报，通过车站值班负责人解锁后才能继续进行调车作业，有利于车站规范考核管理。

1.4 系统的应用场景

本系统适用于路内有平面调车作业的车站或专用线。

2 尽头线调车无线自动报警停车防撞系统设计

2.1 系统硬件设计（见图1）

图1 硬件设计示意图

2.2 系统软件流程设计（见图2）

图2 软件流程图

2.3 系统工作原理

在距离线路尽头防护土挡约30米、18米的位置分别设置报警传感器和停车传感器，当机车车辆或车列相对线路尽头防护土挡方向第一对车轮通过报警传感器时，调车防撞系统主机向调车机上安装的机控器发出“注意，距土挡已不足30米”的语音提示信号，提示调车人员正确做出减速、停车动作。当第一对车轮继续向防护土挡方向前行，通过停车传感器时——即车辆距线路尽头防护土挡约18米的距离时，调车防撞系统主机将直接向调车机上安装的机控器发出含有“紧急停车”指令的数字编码信号，通过机控器强制调车机紧急放风停车，避免调车机撞向线路尽头防护土挡的事故发生。

3 尽头线调车无线自动停车防撞系统集成调试

3.1 硬件集成调试

3.1.1 主控制器研制

整个系统的核心部分，由单片机和写入此单片机的软件程序所组成，接收电磁传感器送来的车辆的位置信息，经判断处理后控制语音系统或者数字编码系统，输出语音报警信号或“紧急停车”控制信息，经由无线电数传设备发射控制机车机控器做出响应，并使设备更加小型化，具有的较强的抗干扰能力及良好的稳定性。

3.1.2 传感器选型

传感器采用美国摩托罗拉公司生产的非接触式电磁传感器，具有响应时间短、抗电磁干扰能力强、适应环境温差大、抗震能力强、可确保在恶劣天气及复杂电磁环境条件下能够正确采集到机车或车列的位置信息，避免不必要的人为及环境干扰因素。

3.1.3 电源供电

因尽头线一般远离站场，供电困难，故采用太阳能供电，并采用大容量锂电池储存电能，充满一次能够确保在无太阳光照情况下连续工作60天，整个供电系统采用供电控制板一体化设计，具有充放电控制、过充保护、过载保护、温度补偿、逆变输出等功能。

3.1.4 无线发射器研制

目前全路各站平面调车均采用的是中铁公司研制生产的ZTD平面无线调车设备，我们针对此项设备专门研制出“紧急停车”编码，利用它可以通过机控器直接控制机车紧急停车。

无线发射器采用摩托罗拉无线电数字通信设备，具有通话距离远、话音清晰、抗干扰能力强、运行稳定的优点，并能够进行语音和数据传输。

3.2 系统软件编码

系统软件采用微软C++编写，烧录至单片机永久存储，运行速度快、程序体积小，广泛应用于单片机等微控制领域。

3.3 主要技术关键

3.3.1 “紧急停车”编码研制

现有调车系统为了避免其它的无线电信号对使用中的机控器造成干扰，采用了编码压缩加密技术，经过多次实验后，成功研制出ZTD平面无线调车设备“紧急停车”编码。

3.3.2 正确采集机车或车列的位置信息

利用电磁感应原理，确保传感器在和机车或车列非接触的情况下，能够正确采集到机车或车列的位置信息，保证准确判断出机车或车列距离线路尽头防护土挡的实际距离，避免不必要的干扰因素。

4 系统功能目标

语音提示：机车或车列推进至距线路尽头防护土挡30米时系统向调车机上安装的机控器发出“注意，距土挡已不足30米”的语音提示信号，提示调车人员及时向调车机司机发出减速、停车信号；

紧急停车：机车或车列推进至距线路尽头防护土挡大约18米处（语音提示后再推进一车的距离）系统直接向调车机上安装的机控器发出含有“紧急停车” 指令的数字编码信号，通过机控器控制调车机放风，强制调车机紧急停车；

解锁控制：系统强制紧急停车后将锁定调车机，现场调车人员利用手中设备无法解锁，只有通过车站值班负责人解锁后才能继续进行调车作业；

太阳能供电：利用太阳能电池板对锂电池充电，利用单片机进行充、放电控制；

查询分析：系统强制紧急停车的时间、次数等信息，系统可以查询、分析，便于车站日常管理。

5 系统主要技术创新点

系统采用太阳能电池板供电，锂电池储电，由单片机控制锂电池的充放电，避免出现过充、过放现象，最大限度保护电源安全、稳定运行。采用在固定地点预埋非接触式电磁传感器采集机车或车列的位置信息，确保在恶劣天气条件下实时、准确采集位置信息，避免不必要的外界环境干扰因素，保证设备及时有效地发出语音提示直至强制紧急停车，杜绝机车或车列出现撞土挡的事故，极大地提高了调车作业的安全性，保障了设备安全和人身安全。

6 结束语

“尽头线调车无线自动停车防撞系统”是专门为铁路车务系统解决在调车作业推进过程中防止发生车辆撞线路尽头防护土挡事故而设计，本系统改变了车站原有的平面调车系统落后的模式，该项目实施后，可极大地提高调车作业的安全性，避免调车机撞向线路尽头防护土挡，降低安全风险、提高生产率，为铁路调车安全提供设备保障。