基于5G技術(shù)礦區(qū)鐵路道口自動控制系統(tǒng)的研究

陳雪花，佘建煌，王愛東，唐浩

摘要：專用鐵路在企業(yè)生產(chǎn)運輸中有著積極重要的作用，是鐵路運輸網(wǎng)的一個組成部分。加強對專用鐵路的管理，是國家的一項重要任務(wù)。本文通過對凡口鉛鋅礦運輸專用鐵路幾處道口進(jìn)行基于5G技術(shù)自動控制系統(tǒng)的改造，探究礦區(qū)鐵路專用線安全管理的特點和方法措施，實現(xiàn)了調(diào)度指揮中心或機車駕駛員對有人值守和無人值守道口的遠(yuǎn)程控制，以促進(jìn)企業(yè)鐵路運輸產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：專用鐵路;鐵路道口;5G;自動控制

中圖分類號：TP311? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）21-0143-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Research on Automatic Control System of Railway Crossing in Mining Area Based on 5G Technology

CHEN Xue-hua1， SHE Jian-huang2， WANG Ai-dong2， TANG Hao2

（1.Shaoguan University， Shaoguan 512005， China; 2.Fankou Lead-Zinc Mine， Shenzhen Zhongjin Lingnan Nonferrous Metals Co.， Ltd， Renhua 512325， China）

Abstract： Special-purpose railways play an active and important role in enterprise production and transportation， and are an integral part of the railway transportation network. Strengthening the management of special railways is an important task of the country. In this paper， through the transformation of the automatic control system based on 5G technology at several crossings of the Fankou lead-zinc mine transportation special railway， explore the characteristics and methods of the safety management of the railway special line in the mining area， and realize that the dispatching command center or the locomotive driver is on duty and Remote control of unmanned crossings to promote the development of enterprise railway transportation industry.

Key words： special railway; railway crossing; 5G; automatic control

1 礦區(qū)鐵路道口現(xiàn)狀

道口安全一直是鐵路交通的關(guān)注重點，礦區(qū)道口離居民區(qū)較近的公路與鐵路的交叉道口常采用人工值守的方法來管理，如利用電動軌道柵欄、鋁合金欄桿來攔截車輛和行人[1]，人員稀少的地區(qū)則使用無人看守或聲光報警的方式控制。列車行駛時間是否準(zhǔn)確傳達(dá)，道口攔截設(shè)施是否正確啟動，行駛安全區(qū)內(nèi)是否存在障礙物、行人或車輛等一系列問題，無論是人工值守還是無人值守都存在。如何改善運營不穩(wěn)定、安全狀態(tài)不可控的狀況，消除安全隱患，提高工作效率是礦區(qū)道口需要解決的問題。

凡口鉛鋅礦運輸專用鐵路線長5公里，有人值守道口2處，無人值守道口3處。其中一處道口在居民區(qū)，車流量和人流量大。實行兩班運轉(zhuǎn)，電動軌道柵欄、鋁合金欄桿、人工指揮相適應(yīng)的方式管理。無人值守道口處于田間野外，只是警示燈做警告。隨著車輛不斷增多，人員活動范圍和頻率越來越大。無論是有人值守還是無人值守，當(dāng)前預(yù)先得到列車接近通知后，再實施攔截和疏導(dǎo)保障列車安全通過的作業(yè)方式效率低，人流高峰期容易造成擁堵。為了提高鐵路道口的安全狀態(tài)，為列車安全通過提供保障，有必要設(shè)計一種不需要大規(guī)模施工并且能提升安全性的無人值守的鐵路道口自動控制系統(tǒng)。在列車即將通過鐵路道口時，自動使用聲音和燈光報警引起行人和車輛的注意，并對道口進(jìn)行攔截，以保證列車順利通過，使行人和車輛的安全得到保障，減少甚至杜絕出現(xiàn)道口交通事故。

2 自動控制系統(tǒng)的設(shè)計

（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

本系統(tǒng)主要由傳輸感應(yīng)子系統(tǒng)、聲光報警子系統(tǒng)、道路障礙機電子系統(tǒng)、紅外運動監(jiān)測子系統(tǒng)、視頻聯(lián)動子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)、電源子系統(tǒng)和故障報警子系統(tǒng)9個部分組成[2]，其組成框圖如圖1所示。

傳輸感應(yīng)子系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集機車的距離道口相關(guān)位置的信息， 以埋在鐵軌下方的壓力傳感器作為檢測原件， 以此采集機車到達(dá)時產(chǎn)生的信號數(shù)據(jù)。當(dāng)車輪壓過傳感器，相應(yīng)的感應(yīng)設(shè)備收到傳感信息，以判斷有機車通過。聲光報警子系統(tǒng)主要由信息控制器、功率放大器、擴音器、紅黃兩色LED光燈帶組成，當(dāng)信息控制器收到發(fā)送或停止信息號后，一邊控制功率放大器開始或停止擴音器播放信息，一邊控制LED光燈帶發(fā)出紅色或黃色的指示信號[3]。道路障礙機電子系統(tǒng)主要由信號控制器、驅(qū)動電機、軌道柵欄或鋁合金欄桿組成，當(dāng)信息控制器接收到工作信息后，驅(qū)動電機執(zhí)行關(guān)閉或打開的指令。紅外運動監(jiān)測子系統(tǒng)主要由信息控制器、道口兩側(cè)紅外光柵、被動紅外報警器組成，系統(tǒng)主要檢測是否有行人闖入和區(qū)域內(nèi)是否有人。視頻聯(lián)動子系統(tǒng)主要是在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)視頻攝像機的基礎(chǔ)上加裝信息控制器，當(dāng)信息控制器收到指令后，立即將視頻信號通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綑C車或運輸控制室。網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)主要由5G網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊、身份識別模塊組織，負(fù)責(zé)道口、機車和運輸控制室身份認(rèn)證和數(shù)據(jù)傳輸。電源子系統(tǒng)主要由UPS控制模塊、電池、太陽能電路板及充電系統(tǒng)組成，主要保證整套系統(tǒng)的電源穩(wěn)定。故障報警子系統(tǒng)主要故障檢測信息器、報警信息傳輸模塊組成，主要檢測各套系統(tǒng)是否正常工作，出現(xiàn)故障后及時傳輸信號。