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摘要：铁路专用线因道岔没有纳入集中联锁，设备较为落后，调车作业时极其容易造成事故。本研究以雷达测距为基础，通过语音提示、视频验证多重防护措施，实现了无轨道电路上调车作业从人控到机控的目标，提高调车作业安全性、稳定性，极大地降低调车作业的事故率。
关键词：铁路专用线;调车安全;综合防控
1 引言
1.1 铁路专用线调车作业现状
目前铁路专用线设备仍较为落后，道岔没有纳入集中联锁，站场设置多为尽头式，调车作业采用顶送方式，在顶送作业过程中，调车作业人员无法对顶送车辆前端状况进行实时掌握，造成铁路专用线成为调车事故的多发地，这种作业方式存在严重的安全隐患，具体表现为：
（1）道岔未纳入集中联锁，车站值班员、信号员等调车指挥人员无法实时掌握道岔处于定位还是反位，缺乏对现场作业的联控和互控手段，调车作业安全风险控制责任和压力全部集中到调车长或连接员等现场作业人员身上，容易造成安全事故;
（2）专用线站场一般设置为尽头式，在某些站区因地形等因素限制还存在弯道，在夜间照明不足或雨雪雾等恶劣天气情况下，作业人员瞭望大门或现场情况困难，也容易造成安全事故;
（3）目前铁路调车作业未配备专业测速测距设备，作业过程中对车速、车距的判断全取决于个人经验，受人为因素影响较大，对从业人员的业务素养要求较高。
1.2 系统实现功能
系统通过雷达测距、无线视频传输等技术手段，实时采集视频数据、车档距离，利用基于android系统的手持终端机清晰地显示大门开闭状态、道岔定反位状态，同时对大门、道岔、车档三个重要位置进行实时监控，实现了调车作业人机互控的目的，有效地解决了调车作业过程中安全性、可靠性方面存在的问题。
1.3 系统的应用场景
系统主要适用于铁路专用线调车作业安全综合防控，也可适用于铁路编组站、货运站、客整所存车线、货物线等各种尽头线调车作业安全综合防控。
2 铁路专用线调车安全综合防控系统设计
2.1 系统功能架构
系统功能结构采用现场采集层、数据传输处理层和业务展现监控层组成的三层分布架构，现场采集层利用非接触式开关量采集技术采集道岔定反位状态、大门开闭状态，利用2.4G微波模拟雷达测距技术检测车档距离;数据传输处理层利用总线通信技术和2.4G无线网络传输采集数据和视频流数据，并由后台服务器处理后实现逻辑业务检查;业务展现监控层由台式计算机、便携终端等单元构成，负责展现大门开闭状态、道岔开通方向、线路状况视频、语音报警等信息，并可为调车作业指挥人员提供监控手段，以便实时掌握现场动态情况，做出正确判断，从而提高调车作业效率，增强调车作業的安全性和可靠性。
2.2 系统工作原理
系统由关键部位状态采集传感器、集成2.4G微波模拟雷达测距仪、视频采集模块、语音报警单元、无线网络等组成，在专用线大门、道岔等关键部位安装非接触式无源霍尔传感器，采集大门的开闭状态、道岔开通方向，手持设备集成2.4G微波模拟雷达测距仪，实时监测推进车辆和停留车辆或障碍物之间的距离，视频采集单元实时采集现场作业情况视频流数据，并通过无线网络传回服务器，调车长、连接员、车站值班员、信号员、调车机司机等岗位可通过手持设备、监控终端实时查看现场情况，并可向现场调车作业人员发出语音播报或报警信号。
2.3 系统主要实现功能
2.3.1 道岔开通方向识别
采用非接触式无源位置传感器和视频分析技术双重手段自动识别手动道岔的定反位状态，道岔定位状态，手持终端机界面显示绿灯，道岔反位状态，手持终端机界面显示红灯，为调车作业指挥人员提供联控和互控手段。
2.3.2 防护大门开闭状态识别
采用锁定传感器和视频分析技术双重识别大门开闭状态，大门开启状态，手持终端机界面显示绿灯，大门关闭状态，手持终端机界面显示红灯，方便调车作业人员及时掌握现场情况。
2.3.3 雷达测距
利用集成2.4G微波模拟雷达测距仪实时对推进车辆前方停留车辆或障碍物测距，静态测距精度小于0.5m，方便作业人员控制安全距离及车速。
2.3.4 语音提示
系统具有语音播报和报警功能，系统每间隔指定时间播报推进列车实时车速;当车辆压上110m处时，手持终端机显示最前端车辆距离，并根据顶送距离，从“10车”开始进行语音提示，当车辆压上11m处时，手持终端机语音报警，提示“紧急停车”。
2.3.5 实时视频
视频采集模块可采集现场实时情况视频流，并在终端显示屏分三块区域置顶显示大门位置、道岔位置、车档位置实时视频。
2.3.6 数据存储
记录作业过程中的语音、视频等信息，进行数据备份，设计存储能力大于90天。
2.3.7 作业回放
可选择不同时间段的记录信息进行回放，供管理人员检查分析调车作业情况。
3 系统创新特点
3.1 采用“故障导向安全”原则进行系统设计。在采集大门开闭和道岔定反位状态时，只有在大门插销和手板道岔握柄上的锁块完全入槽时判断大门状态为开启、道岔状态正确，其余状态均判断为异常。
3.2 采用雷达测距方式，通过语音提示及报警对调车作业进行综合防控。
3.3 拍摄调车作业重要位置高清视频，同时以2.4G无线网络方式实时传输至手持终端机。
3.4 系统所有传感器均采用非接触式无源器件，规避了专用线安全防控系统必须在轨道上安装车轮传感器的传统方式，所有设备均独立安装，对既有线路设备没有任何影响。
4 系统应用前景
该系统技术成熟，受温度、湿度、气压等外界环境干扰小，实现了对货物线上关键部位的大门情况、道岔情况、车挡情况的全过程监控。调车对讲与视频相互结合，保证了调车绝对的安全、可靠性。该系统可广泛适用于铁路专用铁道、专用线、货运站、港口站、编组站、客整所存车线、货物线等各种尽头线调车作业，还可以推广到动车操作室，避免动车司机在动车所调车作业时因换头地面行走，减轻动车司机劳动强度，确保劳动安全同时，更提高动车使用效率。系统操作简便，稳定可靠，后期维护成本低，具有广泛的推广应用前景。
5 结束语
系统由雷达测距模块、无线视频模块、大门和人工道岔状态采集模块、便携终端等单元构成，具备语音提示、视频查看、雷达测距等功能，实现对专用线大门、道岔、土挡等关键部位的监控，大大减轻作业人员的劳动强度，大力提高调车作业效率，切实增强调车作业的安全性和可靠性，对专用线调车安全防控具有积极的作用和意义。
关键词：铁路专用线;调车安全;综合防控
1 引言
1.1 铁路专用线调车作业现状
目前铁路专用线设备仍较为落后，道岔没有纳入集中联锁，站场设置多为尽头式，调车作业采用顶送方式，在顶送作业过程中，调车作业人员无法对顶送车辆前端状况进行实时掌握，造成铁路专用线成为调车事故的多发地，这种作业方式存在严重的安全隐患，具体表现为：
（1）道岔未纳入集中联锁，车站值班员、信号员等调车指挥人员无法实时掌握道岔处于定位还是反位，缺乏对现场作业的联控和互控手段，调车作业安全风险控制责任和压力全部集中到调车长或连接员等现场作业人员身上，容易造成安全事故;
（2）专用线站场一般设置为尽头式，在某些站区因地形等因素限制还存在弯道，在夜间照明不足或雨雪雾等恶劣天气情况下，作业人员瞭望大门或现场情况困难，也容易造成安全事故;
（3）目前铁路调车作业未配备专业测速测距设备，作业过程中对车速、车距的判断全取决于个人经验，受人为因素影响较大，对从业人员的业务素养要求较高。
1.2 系统实现功能
系统通过雷达测距、无线视频传输等技术手段，实时采集视频数据、车档距离，利用基于android系统的手持终端机清晰地显示大门开闭状态、道岔定反位状态，同时对大门、道岔、车档三个重要位置进行实时监控，实现了调车作业人机互控的目的，有效地解决了调车作业过程中安全性、可靠性方面存在的问题。
1.3 系统的应用场景
系统主要适用于铁路专用线调车作业安全综合防控，也可适用于铁路编组站、货运站、客整所存车线、货物线等各种尽头线调车作业安全综合防控。
2 铁路专用线调车安全综合防控系统设计
2.1 系统功能架构
系统功能结构采用现场采集层、数据传输处理层和业务展现监控层组成的三层分布架构，现场采集层利用非接触式开关量采集技术采集道岔定反位状态、大门开闭状态，利用2.4G微波模拟雷达测距技术检测车档距离;数据传输处理层利用总线通信技术和2.4G无线网络传输采集数据和视频流数据，并由后台服务器处理后实现逻辑业务检查;业务展现监控层由台式计算机、便携终端等单元构成，负责展现大门开闭状态、道岔开通方向、线路状况视频、语音报警等信息，并可为调车作业指挥人员提供监控手段，以便实时掌握现场动态情况，做出正确判断，从而提高调车作业效率，增强调车作業的安全性和可靠性。
2.2 系统工作原理
系统由关键部位状态采集传感器、集成2.4G微波模拟雷达测距仪、视频采集模块、语音报警单元、无线网络等组成，在专用线大门、道岔等关键部位安装非接触式无源霍尔传感器，采集大门的开闭状态、道岔开通方向，手持设备集成2.4G微波模拟雷达测距仪，实时监测推进车辆和停留车辆或障碍物之间的距离，视频采集单元实时采集现场作业情况视频流数据，并通过无线网络传回服务器，调车长、连接员、车站值班员、信号员、调车机司机等岗位可通过手持设备、监控终端实时查看现场情况，并可向现场调车作业人员发出语音播报或报警信号。
2.3 系统主要实现功能
2.3.1 道岔开通方向识别
采用非接触式无源位置传感器和视频分析技术双重手段自动识别手动道岔的定反位状态，道岔定位状态，手持终端机界面显示绿灯，道岔反位状态，手持终端机界面显示红灯，为调车作业指挥人员提供联控和互控手段。
2.3.2 防护大门开闭状态识别
采用锁定传感器和视频分析技术双重识别大门开闭状态，大门开启状态，手持终端机界面显示绿灯，大门关闭状态，手持终端机界面显示红灯，方便调车作业人员及时掌握现场情况。
2.3.3 雷达测距
利用集成2.4G微波模拟雷达测距仪实时对推进车辆前方停留车辆或障碍物测距，静态测距精度小于0.5m，方便作业人员控制安全距离及车速。
2.3.4 语音提示
系统具有语音播报和报警功能，系统每间隔指定时间播报推进列车实时车速;当车辆压上110m处时，手持终端机显示最前端车辆距离，并根据顶送距离，从“10车”开始进行语音提示，当车辆压上11m处时，手持终端机语音报警，提示“紧急停车”。
2.3.5 实时视频
视频采集模块可采集现场实时情况视频流，并在终端显示屏分三块区域置顶显示大门位置、道岔位置、车档位置实时视频。
2.3.6 数据存储
记录作业过程中的语音、视频等信息，进行数据备份，设计存储能力大于90天。
2.3.7 作业回放
可选择不同时间段的记录信息进行回放，供管理人员检查分析调车作业情况。
3 系统创新特点
3.1 采用“故障导向安全”原则进行系统设计。在采集大门开闭和道岔定反位状态时，只有在大门插销和手板道岔握柄上的锁块完全入槽时判断大门状态为开启、道岔状态正确，其余状态均判断为异常。
3.2 采用雷达测距方式，通过语音提示及报警对调车作业进行综合防控。
3.3 拍摄调车作业重要位置高清视频，同时以2.4G无线网络方式实时传输至手持终端机。
3.4 系统所有传感器均采用非接触式无源器件，规避了专用线安全防控系统必须在轨道上安装车轮传感器的传统方式，所有设备均独立安装，对既有线路设备没有任何影响。
4 系统应用前景
该系统技术成熟，受温度、湿度、气压等外界环境干扰小，实现了对货物线上关键部位的大门情况、道岔情况、车挡情况的全过程监控。调车对讲与视频相互结合，保证了调车绝对的安全、可靠性。该系统可广泛适用于铁路专用铁道、专用线、货运站、港口站、编组站、客整所存车线、货物线等各种尽头线调车作业，还可以推广到动车操作室，避免动车司机在动车所调车作业时因换头地面行走，减轻动车司机劳动强度，确保劳动安全同时，更提高动车使用效率。系统操作简便，稳定可靠，后期维护成本低，具有广泛的推广应用前景。
5 结束语
系统由雷达测距模块、无线视频模块、大门和人工道岔状态采集模块、便携终端等单元构成，具备语音提示、视频查看、雷达测距等功能，实现对专用线大门、道岔、土挡等关键部位的监控，大大减轻作业人员的劳动强度，大力提高调车作业效率，切实增强调车作业的安全性和可靠性，对专用线调车安全防控具有积极的作用和意义。