铁路道口信号自动控制创新探索

胡亚丁

摘 要：铁路是当前交通中一种极为常见的方式，它的出现和使用帮助缓解了巨大的交通压力，使得交通运输能力和运载速度得到了很大的提高。铁道信号自动控制系统在铁路的安全稳定运行起到了极为重要的作用，所以也逐渐成为人们关注的话题。下文就对铁路道口信号自动控制系统的组成、功能及创新设计策略进行了合理的分析和阐述，希望为我国铁路的安全合理运行提供参考依据。

关键词：铁道信号;自动控制;创新策略

1 自动控制系统组成结构及功能

铁路道口信号自动控制系统主要由现场设备、设备间设备和监控中心设备组成。其中，现场设备如图1所示，包括交通灯、道口信号机、栏杆机、传感器、防护信号机、摄像机等，实现自动控制，采集现场数据及图像数据功能;设备间设备由视频光端机、数据光端机、PLC等组成，实现分析现场数据及图像数据，以及与现场设备联锁控制功能;监控中心设备由视频光端机、数据光端机、网络服务器、视频服务器、管理服务器等组成，实现存储现场数据及图像数据，远程监控现场设备功能。

2 铁路道口信号自动控制方式和技术要求

2.1 铁路道口信号自动控制方式

道口信号自动控制方式就是要实现对道口音响闪光报警装置、道口电动栏杆机、道口防护信号机等设备的自动控制，不需要人员操作。

（1）道口线路两侧列车接近道口时，立即启动报警，同时启动栏杆关闭倒计时显示牌，开始10 s倒计时。

（2）报警启动10 s倒计时结束后，关闭进口的电动栏杆，等到栏杆关闭到位后，再开始关闭出口的电动栏杆，方便行至道口中间的人员车辆离开道口，避免抢道的人员、车辆被关在道口区域内，影响行车安全[1]。

（3）所有栏杆全部关闭后，道口两侧的防护信号机点亮红灯，允许列车通行。

（4）待列车到达并出清道口区域后，道口两侧的防护信号机关闭红灯，点亮白灯，延时5 s后同时升起进口和出口电动栏杆。延时的目的是确保列车完全出清道口区域。

（5）待进口和出口的电动栏杆全部升到位后，道口音响闪光报警取消，道口信号自动控制系统复原。

2.2 铁路道口信号自动控制技术要求

铁路道口信号自动控制技术，不仅在铁路方面可以提高安全性，而且还体现了到灵活性的特点和良好的质量。为了促进铁路技术的应用，自动控制在铁路信号系统中的作用最大，可以兼顾以下几点技术要求：

（1）道口线路两端的列车接近道口时，能立即启动报警，待列车到达并且完全离开道口后，道口报警自动取消。根据“铁路站内道口信号设备技术条件”，列车即将通过道口时，应提前40 s～90 s启动报警。

（2）能识别列车运行方向，列车向接近道口方向运动时报警，离开道口方向运动时不报警。

（3）当列车接近道口，并长时间停在接近区域时，道口报警120 s后自动复原，防止长时间报警。但当列车重新向道口方向运动时，报警重新开始。

（4）当列车接近但未到达道口中途折返时，道口报警120 s后自动复原。

（5）当列车接近道口，自动控制系统能自动切换远程监控图像，方便道口操作员监视道口现场情况，确保道口安全[2]。

（6）满足列车运行速度在2 km/h～160 km/h的使用要求。

（7）道口区段轨道电路占用，道口启动报警。

（8）电动栏杆落下时间应该在10 s以内。

3 铁路道口信号自动控制方案创新设计

3.1 传感器方式自动报警技术方案

在每处道口两侧接近线路的钢轨内侧，均安装无源磁电传感器，每个传感器内设置2组线圈，列车轮对通过时，切割磁力线，由传感器输出类似正弦波脉冲，可以识别出列车轮对，并判断其运行方向[3]。根据列车接近道口提前40 s～90 s启动报警的要求，按照罐车运行最高速度12 km/h计算，接近传感器安装位置应距离道口133.3 m～299.9 m。待列车到达道口，利用区段轨道电路和传感器，共同检测列车到达并完全离开道口条件。

道口区段轨道电路平时处于空闲状态，列车驶入道口后改为占用状态，列车驶出道口后恢复空闲状态。在此过程中，轨面电压由高电平转到低电平再转到高电平，通过检测轨面电压下降沿和上升沿，可以判断列车是否出清道口区段。

然而，有些情况下，由于道口区段线路道床漏泄电流大，会使轨道电路电压处于临界状态，存在轨道电路短暂处于占用状态后自动复原故障，导致道口信号自动控制系统认为列车离开道口而打开道口栏杆，并关闭报警;極端情况下，可能造成列车与车辆发生冲撞，造成严重安全事故;因此为防止误判，还需使用传感器共同检测列车离开道口条件。在道口线路边上安装传感器，该传感器不区分列车运行方向，在发出列车轮对通过信号后，即认为列车到达道口。只有在轨道电路和传感器同时满足列车到达，并离开道口的条件后，自动控制系统才能升起栏杆关闭报警。

传感器方式自动报警技术方案具有报警时间准确，并可以根据需要调整时间，不受操作人员影响的优点。缺点是受现场道岔线路长度等条件限制，传感器容易受到干扰，可以采用增加轨道电路、道口防护信号机等措施进行克服。

3.2 计算机联锁方式自动报警技术方案

在受现场条件限制无法安装传感器的道口，也可以采用计算机联锁方式自动报警方案。该方案是在信号机械室内设置道口控制继电器（JWXC-1700），该继电器平时处于落下状态，通过其落下接点送给室外道口主机24 V直流电压，作为控制道口自动报警的条件。当排列通过道口进路或道口区段占用后，计算机联锁系统驱动道口控制继电器吸起，断开输入道口主机的24 V直流电源，道口开始报警;当列车到达并且完全离开道口，计算机联锁系统停止驱动道口控制继电器，继电器落下，给道口主机供电，使其复原[4]。

虽然计算机联锁方式自动报警技术方案具有报警可靠，不受现场道岔线路长度等条件限制的优点，但也有受操作人员主观意识及操作水平影响较大，容易使道口关闭时间长，不利于道路通行的缺点。

4 系统完善及改进建议

（1）道口栏杆在自动下降过程中，存在与机动车、电动车、行人等目标发生冲撞的风险，需要研制一套高效可靠的防砸系统予以解决。防砸系统要能够可靠地检测到进入栏杆接近区域的机动车、电动车、行人等运动目标，发现满足预设模型的目标时，自动发出告警信息，并及时调整栏杆动作，防止冲撞道口栏杆，保证道口设备及行人车辆的安全。

（2）道口栏杆在自动下降过程中，行人、车辆从进口处进入道口区域还未及时离开道口时，出口栏杆就已落下，行人、车辆被封闭在道口区域内无法出去，给道口及行车带来安全隐患。需要研制一套障碍物检测系统，能实时监控道口区域，自动检测及识别行人车辆等障碍物，当发现道口区域内有行人车辆等运动目标及静止障碍物时，在监控中心自动发出声光报警信息，由道口操作人员通过监控图像，人工确认道口状态，并根据现场情况手动操作栏杆机，防止行人车辆被封闭在道口区域内，确保道口及行车安全。

5 结束语

总而言之，无人铁路道口信号自动控制系统实施后，减轻了道口操作人员的劳动强度，提高了劳动效率，实现了减员增效。同时通过先进技术的应用，提升了铁路道口装备的无人化和自动化水平，实现在安全、质量、效率等方面的优化。对同类企业铁路道口的自动控制系统改造方案设计具有参考价值。

参考文献：

[1]罗颖欣.企业铁路道口集控系统的研究与探讨[J].山东工业技术，2019（7）：153+127.

[2]胡小敏.铁路信号检测控制浅析[J].居舍，2019（2）：174.

[3]姚亚平.一种铁路信号安全控制平台的研究[J].铁道标准设计，2019（9）：143-148.

[4]陈泉宇.铁路与城市轨道交通信号控制系统比较研究[J].信息系统工程，2018（12）：45.