调车辅助系统技术在酒钢厂区的应用.pdf

酒钢科技 2023 年第 4 期-60-摘要：酒钢厂内运输调车作业点多面广，随机性强。司机不能实时准确地掌握地面信号状态及机车位置，出现问题司机不能得到及时预警，机车运行中还存在一定的安全隐患。通过引进调车辅助系统，利用铁路机车精确定位、铁路信号识别与语音播报、机车驾驶安全导航、作业计划自动传输等功能，实现车列在运行中的安全防护预警、调车计划无线传输、机车定位及安全监控。关键词：调车辅助；安全；预警Application of Shunting Assistance System Technology in JISCO PlantLuo Sujuan(Transportation Department of Hongxing Iron&Steel Co.Ltd.,Jiuquan Iron and Steel(Group)Corporation,Jiayuguan,Gansu,735100)Abstract:The transportation and shunting operations in JISCO Plant are diverse and have strong randomness.Drivers cannot accurately grasp the ground signal status and locomotive position in real-time,and if problems occur,drivers cannot receive timely warnings.There are also certain safety hazards during locomotive operation.By introducing a shunting assistance system and utilizing the functions such as precise positioning of railway locomotives,railway signal recognition and voice broadcasting,safe navigation of locomotive driving and automatic transmission of work plans,the safety protection warning,wireless transmission of shunting plans,locomotive positioning and safety monitoring during locomotive operation can be achieved.Key words:shunting assistance;safety;early warning1 前 言机车运行安全是铁路运输工作的基本前提，厂内铁路运输作业主要为机车调车作业1，进路的办理环节多样且复杂。调车作业是机车、车辆不断移动的过程，具有多工种、多环节协同作业，作业点多面广,随机性强等特点。机车作业过程中司机、副司机、调车组、调度室行车指挥岗位等多工种协同，同时机车运行过程中司机与副司机之间的配合，司乘人员了望信号错误及操作失调车辅助系统技术在酒钢厂区的应用罗素娟（酒钢集团宏兴股份公司运输部，甘肃，嘉峪关，735100）酒钢科技 2023 年第 4 期-61-误均有可能导致机车车列越过阻挡信号、冲撞土挡、超速、挤岔等情况2，造成人员伤亡、设备损坏，影响正常的运输生产秩序。近年来酒钢厂区通过应用平面无线调车设备和机车视频监控，实施“联防呼唤”、标准化作业等设备及制度手段，使机车运行安全有了较大提高，但地面控制信号和进路信息仍然通过司机与车站调度、司机与副司机之间的人工传递确认，司机不能实时准确地掌握地面信号状态及机车位置，调车作业的安全仍然由司机和调车员通过人工确认来保障，出现问题司机不能得到及时预警，机车运行中还存在一定的安全隐患。因此，为保证行车安全、提高运输效率及改善司机的劳动条件，从技术装备上加强机车运行作业安全防护具有十分重要的意义。调车调车辅助系统，可优化铁路运输计划、增加线路利用率、提高运输效率。解决复杂环境下的推动厂区铁路实现机车驾驶单乘制改造的成功进行。目前武钢、河北钢铁、包钢、广铁集团等均逐步成功引进了铁路机车辅助系统，通过对机车高精度位置跟踪，实现机车作业中的调车安全预警，达到优化管理、增效的目的，提升了机车安全驾驶和运输效率。2 技术应用主要内容在酒钢厂内以车站为区域划分，在机车上引进调车辅助系统，安装车载系统、地面系统，同时与车站信号联锁系统相结合，通过铁路机车精确定位、铁路信号识别与语音播报、机车驾驶安全导航、作业计划自动传输等功能，实现车列在运行中的安全防护预警、调车计划无线传输、机车定位及安全监控。以实时监控、智能提醒和安全预警等方式，达到防止机车作业中的冲、脱、挤、撞事故的目的。3 调车辅助系统技术3.1 系统原理调车辅助系统主要包括车载设备及地面设备，系统结构如图 1 所示。图 1 调车辅助系统结构图酒钢科技 2023 年第 4 期-62-一个联锁车站配置一套地面设备，一台机车配置一套车载主机、一套 DMI 设备和一套调车单打印设备。每套地面设备包括地面冗余主机、车务终端、无线通信设备和 GPS 差分基站等。车载主机系统包括高可靠计算处理单元、无线通信设备、GPS 定位设备以及机车接口设备；DMI 设备包括高可靠显示 CPU、显示屏、操作按钮和语音装置等。地面基站控制器设置具有精确定位功能的卫星导航差分基准台，可以求得位置修正量，再将这个修正量信息通过无线电台传送给车载设备，以提高机车定位精度。安全冗余主机负责机车定位信息及状态信息管理。通信前置机转接计算机联锁传来的站场信息，并且接收调车作业管理终端下达的调车作业计划，经过逻辑运算后通过 GPS 基站控制器上的数传电台为每台机车实时下发调车作业计划，并将该机车的调车进路实时转发给车载主机。安装于运转室的调车作业管理终端负责调车作业计划的编制、下达，具有历史计划管理和站场机车状态实时监视功能。车载主机接收到地面传来的进路信息，结合自身 GPS 定位的位置信息，将作业进路上的设备状态，终点距离，实时速度，限制速度等信息发送 DMI 给司机。3.1.1 地面系统地面系统上位机主机采用双套高可靠工业控制计算机3，构成二乘二取二冗余系统，系统的联锁核心层计算机采用 22 取 2 冗余结构，分为两系运行，共 4 个 CPU 单元。每系同步执行相同的联锁运算，并通过相互校核，保证只有在运算结果完全相同时对外输出，不相同时停止输出。联锁计算机的两系有一系为主系，产生对外输出的有效运算结果；另一系为备系，备系与主系保持同步工作状态。当主系故障时，处于同步状态的备系自动升为主系，继续工作，并将所产生的有效运算结果对外输出。接收信号联锁系统发送的调车相关的联锁信息,根据机车发送的位置信息，发送给车载设备进行来调车作业安全防护预警。上位机管理调车作业计划单，通过地面数传电台向机车传送调车信息；车务终端相连，车务终端供车站调度人员和值班员使用，用于管理监视调车作业过程，录入作业计划，以及与司机进行作业交互的操作。上位机负责对站场内所有调车作业过程进行记录存盘，提供监视、查询、统计分析的功能。地面系统结构原理图见图 2。图 2 地面系统结构原理图酒钢科技 2023 年第 4 期-63-3.1.2 机车定位系统采用 GPS 技术对站内调车机车和车列进行定位，将一台 GPS 接收机作为基准站安置在车站信号楼上进行观测。实时数据发送给机车车载设备。车载接收机在进行 GPS定位同时，也接收到基准站发出的改正数，并对其定位结果进行改正。机车定位原理图见图 3。系统的实施过程中需要对铁路站场进行GPS 数据定位采集，根据线路布置形成电子地图，再通过 GPS 坐标匹配的方法，将机车定位映射到站场线路上来，从而完成调车机车或车列作业过程中的定位。3.1.3 车载系统车载系统包括车载主机设备、GPS 接收设备、无线通信设备和 DMI 设备4。车载系统结构原理图见图 4。图 3 机车定位原理图图 4 车载系统结构原理图酒钢科技 2023 年第 4 期-64-图 8 越出站界安全防护示意图图 5 防止车列冒进阻挡信号示意图图 6 尽头线作业防护示意图图 7 调车超速防护示意图3.2 系统主要功能3.2.1 调车作业安全防护预警功能进路及机车工况提示预警调车作业过程中，根据地面传送的联锁信息，为司机提供进路指示和进路信息提示。包括前方信号机状态、道岔位置信息、前方危险点距离，以及机车速度、运行方向等信息。防止调车车列冒进阻挡信号机预警在取送车辆作业时，系统自动识别前方信号状态，计算防护距离和速度，及时给出车列在禁止信号和危险点前停车的预警，及时提醒司机。防止车列冒进阻挡信号示意图见图 5。尽头线作业安全防护预警在尽头线作业时，系统自动识别车列前方距土档的距离，给出控制车列在土档前安全距离内停车的预警，防止撞土档事故的发生。尽头线作业防护示意图见图 6。防止调车作业超速预警在车列经过限速区段、限速道岔、货位线等需要控制车列运行速度的区段作业时，系统自动计算限速并给出防护调车作业超速的预警。调车越出站界调车作业的安全防护预警禁止出站调车作业的车站，系统根据联锁进路情况，给出控制车列在站界前停车的预警，以防止冒进站界5。允许出站调车作业的车站，按技规要求，系统检测第一闭塞分区状态，给出越站界调车作业预警。越出站界安全防护示意图见图 8。超速防护示意图见图 7。调车作业计划管理功能地面车务终端可以实时显示调车作业单，对调车作业单进行新建、取消及修改的操作，并且通过无线传输发送调车作业计划单给机车。显示与操作功能a.地面车务终端可以显示宏观的电子地图及机车在地图中的定位信息、站场作业状态、进路信息和调车作业计划。b.车载人机界面显示本车相关的线路状态，包括轨道电路区段占用情况，道岔定、反位表示，调车和列车信号及进路状态等。c.车载人机界面单元实时显示车列运行前方的调车信号机、调车限速、实际速度、距离前方信号机及停车点距离等信息。酒钢科技 2023 年第 4 期-65-d.车载人机界面单元可以显示调车作业通知单。e.车载人机界面单元具有语音提示及超速、过走报警功能。f.车载人机界面单元具备人工输入操作功能。故障处理功能a.当联锁数据采集通信故障时，地面主机向车载主机发送故障信息并使车务终端显示的故障导向安全的站场状态，所有道岔四开，信号全关闭6。车载主机收到故障信息后启动报警，提示司机确认。b.当车载主机判断无线通信发生故障，与地面失联时，车载主机启动报警，提示司机确认。4 技术应用效果由于单司机值乘作业模式为酒钢发展的趋势，20202022 年，分别在嘉西站、炼铁站进行了调车辅助系统的安装。技术引进后分别在嘉西站、炼铁站、嘉东站 3 个机车上安装调车辅助系统 15 套，通过对系统运行、联锁信息对应、机车实时定位、超速提醒、土档距离报警、道口预警、冒进信号语音提醒等相关功能测试验收，系统运行稳定、联锁关系正确、实时报警准确，各项功能指标全面达到要求，满足设计技术参数值要求，达到了预期效果。目前，运输部厂内各区域均实现铁路信号微机联锁系统模式控制室外信号设备，指示机车运行方向。项目实施后，实现了机车在站内作业的自动安全防护预警，有效避免冒进信号、超速运行、冲撞土挡等安全隐患，大大提高了站内调车作业安全性和作业效率，改进了安全绩效。调车计划传输功能直接计划传输，减少了往返于作业现场和调度室间接收作业计划的时间，每钩可缩短 20 分钟左右。同时降低司机和调车员的劳动强度，节省作业时间，每钩计划生产效率由 60%提高到了 95%。车站调度室实时掌握机车位置，优化行车组织、实现了智能化调车作业管理，基于本项目建成的调车作业信号信息化辅助系统，可为未来酒钢厂区铁路运输的自动化管理提供有力支撑，为调度智能化技术改造奠定了基础。调车辅助系统适用于酒钢厂内所有机车。调车辅助系统的运用，大提高了运输效率，表现在主要技术指标机车工作量的进步，使用前 2020年完成 182.9 万吨/台，使用后 2021 年机车工作量完成 189.7 万吨/台，2022 年机车工作量完成185.8 万吨/台。同时为现场实行单乘作业创造了条件。经统计，炼铁、嘉东铁路运输效率由 82%提高至 97%以上。5 结束语通过引进调车辅助系统，辅助司机安全驾驶。实现车列在运行中的安全防护预警、调车计划无线传输、机车定位及安全监控，从而保证了运输作业安全运行。参考文献1陈广存.铁路信号概论 M.北京:中国铁道出版社.1995.2 梅尼希可夫.信号设备可靠性 M.北京:中国铁道出版社.1985.3党建武.软件工程 M.兰州:兰州大学出版社.1999.4 林瑜筠.机车信号车载系统和站内电码化 M.北京:中国铁道出版社.2008.5赵志熙.微机联锁系统技术 M.北京:中国铁道出版社.1995.6 袁成华.铁路信号设备故障分析与处理 M.北京:中国铁道出版社.2009.作者简介:罗素娟（1972-）女，汉，湖北鹤峰人，高级工程师，2004 年毕业于兰州交通大学计算机科学与技术专业，现在酒钢集团宏兴股份公司运输部主要从事铁路信号技术管理工作，邮箱：。