鐵路專用線無人值守道口調(diào)車作業(yè)安全警示裝置的開發(fā)與應(yīng)用

范 宇 喬 莉

（1.沈陽鐵路局科學(xué)技術(shù)研究所 遼寧 沈陽 110013；2.遼寧裝備制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 沈陽 110164）

1 概述

鐵路專用線平交道口是鐵路專用線與公路的交叉點(diǎn)，專用線調(diào)車作業(yè)列車需要經(jīng)常通過道口進(jìn)出專用線，因此，專用線道口的安全問題十分重要。目前，由于各種原因有相當(dāng)多的專用線道口屬于無人值守道口，且沒有設(shè)置警示設(shè)備，公路上的行人及車輛橫越道口時(shí)，不能提前發(fā)現(xiàn)專用線調(diào)車作業(yè)列車，極易發(fā)生安全事故；同時(shí)，由于建筑物遮擋、道口附近專用線為曲線等原因，專用線調(diào)車作業(yè)列車接近道口時(shí)，領(lǐng)車員不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)公路上通過道口的行人和車輛，容易造成調(diào)車作業(yè)列車與公路上的行人、車輛發(fā)生相撞事故。

為了解決這個(gè)問題，有必要研制一種在鐵路專用線無人值守道口調(diào)車作業(yè)時(shí)對(duì)臨近道口的行人和車輛進(jìn)行安全警示的裝置，提醒道口兩側(cè)公路上的行人和車輛注意觀察列車接近，已達(dá)到減少甚至避免道口安全事故的目的。

圖1 裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)方案

通過分析國內(nèi)鐵路專用線無人值守道口警示裝置技術(shù)現(xiàn)狀，總結(jié)出各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，通過實(shí)地考察，了解調(diào)車作業(yè)流程，然后再結(jié)合現(xiàn)有可行技術(shù)手段，確定設(shè)計(jì)方案如下：

（1）裝置由無線調(diào)車手持電臺(tái)、道口警示控制終端箱及聲光警示裝置三部分組成，由調(diào)車作業(yè)中的連結(jié)員作為警示裝置的操作者；

（2）通過對(duì)現(xiàn)有的無線調(diào)車手持電臺(tái)進(jìn)行重置應(yīng)用，將前面板中的綠色預(yù)留按鍵作為警示觸發(fā)條件，不為連結(jié)員額外增添設(shè)備；

（3）設(shè)計(jì)接收數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)功能，為日后事故分析提供數(shù)據(jù)依據(jù)；

圖2 報(bào)警接收器結(jié)構(gòu)框圖

（4）采用AC220V+蓄電池后備供電方式，供電困難的地區(qū)采用太陽能+蓄電池后備的供電方式；

（5）設(shè)計(jì)靈活的警示方案，以適用于不同的使用地點(diǎn)及環(huán)境。

當(dāng)推進(jìn)作業(yè)列車接近道口區(qū)域，由連結(jié)員連續(xù)兩次按下無線調(diào)車便攜電臺(tái)的綠色按鈕，發(fā)出無線警示信號(hào)，報(bào)警接收器判斷警示信號(hào)正確無誤后，向控制單元發(fā)送固定頻率的方波信號(hào)，從而導(dǎo)通聲光警示電路以及音頻功放電路，驅(qū)動(dòng)警示裝置進(jìn)行聲光警示。若連結(jié)員在持續(xù)警示過程中再次連續(xù)兩次按下手持機(jī)綠色按鈕，警示控制終端在正確接收信號(hào)后則將停止警示。見圖1。

2.2 無線調(diào)車便攜電臺(tái)的重設(shè)

圖3 主控單元程序流程圖

由于無線調(diào)車便攜電臺(tái)中已經(jīng)預(yù)置有指令修改系統(tǒng)，所以重新定義按鈕的功能指令非常簡易，只需利用三色按鈕，通過相關(guān)定義進(jìn)行操作即可實(shí)現(xiàn)對(duì)綠色預(yù)留按鈕的重新設(shè)置。定義連續(xù)兩次按下綠色按鈕即可發(fā)送警示信號(hào)，并保持原有468.860MHz頻率不變。

2.3 報(bào)警接收器的設(shè)計(jì)

報(bào)警接收器采用外置天線接收無線警示信號(hào)，并判斷該信號(hào)是否為連結(jié)員手持機(jī)所發(fā)射的警示信號(hào)，如果是，則向主控單元發(fā)送頻率為1KHz、周期為1秒的方波信號(hào)，幅值與供電電壓一致。見圖2。

2.4 主控單元的設(shè)計(jì)

主控單元以AT89S52單片機(jī)為控制核心，通過對(duì)外部輸入信號(hào)的采集與分析，判斷是否滿足警示觸發(fā)條件。另外還設(shè)計(jì)有WT588D語音模塊以及大功率功放模塊，以保證在嘈雜環(huán)境中音量與音質(zhì)能夠滿足需求。

主控單元主要利用了單片機(jī)的外部中斷功能，當(dāng)中斷觸發(fā)時(shí)，開始進(jìn)行中斷計(jì)數(shù)，并同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)計(jì)數(shù)器T0，當(dāng)T0定時(shí)1秒結(jié)束后統(tǒng)計(jì)此時(shí)外部中斷數(shù)量之和，如果為1000則判斷為警示信號(hào)有效，開始進(jìn)行延時(shí)30秒的聲光警示，否則繼續(xù)等待外部中斷的到來。程序流程圖見圖3。

2.5 裝置機(jī)柱的設(shè)計(jì)

裝置機(jī)柱是安裝聲光報(bào)警器材與控制終端等設(shè)備的基礎(chǔ)構(gòu)架，高四米，主體采用鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)，頂部太陽能電池板為法蘭固定，其方向與角度可根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行調(diào)整，底部基礎(chǔ)為鋼筋混凝土灌裝，基礎(chǔ)埋深為2米。

3 主要性能指標(biāo)

（1）道口警示裝置輸出功率：≤80W；（2）無線信號(hào)頻率：468.860MHz；（3）通訊距離：500m～600m；（4）報(bào)警音量：距聲源2m處，報(bào)警音量﹥85dB；（5）工作溫度：-20℃～+50℃；（6）太陽能電池板功率：70W；（7）蓄電池參數(shù)：DC 12V，60Ah；（8）單次報(bào)警延時(shí)：可任意設(shè)置，初始值為2分鐘。

結(jié)語

鐵路專用線無人值守道口調(diào)車作業(yè)安全警示裝置結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、使用方便、造價(jià)低廉，能夠有效提高行人與車輛通過道口的安全系數(shù)，并于2013年9月通過了沈陽鐵路局科學(xué)技術(shù)成果鑒定，具有良好的推廣應(yīng)用前景。

[1]金福麟，沈祖茂.鐵路區(qū)間道口信號(hào)設(shè)備技術(shù)條件[Z].GB 10494-89.原鐵道部通信信號(hào)公司研究設(shè)計(jì)院.

[2]曹天漢.單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.