铁路道口远程控制系统解决方案.docx
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铁路道口远程控制系统解决方案
铁路道口远程控制系统解决方案
1铁路道口现状
1.1铁道及道口平面示意图
图11#道口到3#道口平面示意图
图23#道口以北平面示意图
1.2各个道口基本情况
1.2.11#道口
1#道口指1#高炉与炼钢厂之间的大道口。
机动车和人均允许通过。
当夏天雨季来临时，1#道口附近的铁轨会严重积水，铁轨表面就会布满水，清理水需要5~6小时。
1#道口附近的值班室，共三个房间：
道口值班室、轨道衡值班室、火车调度值班室。
目前，1#道口因施工停止通过。
2月份后，炼钢厂需要向北扩，与轧钢厂的位置平齐，靠1#道口比较近（具体距离见后面的道口平面图）；炼钢厂北移后，炼钢厂北面原中间位置的轨道向东移，因此，该轨道从炼钢厂出来后将变直。
炼钢厂北扩后，天车吊铁水罐的位置也会向北移20多米。
粗略估计，当火车头卸下铁水罐，离开一段距离停止时，火车头离道口只有5～6米。
在炼钢厂内，2条铁道是分开的，而且西边轨道比东边的长10多米。
1.2.22#道口
2#道口（小）：
指1#高炉与炼钢厂之间的小道口，主要通过铲车，上露天料；一般不允许其它机动车通行；允许人走。
1.2.33#道口
3#道口（小）：
指1#高炉与2#高炉之间的小道口，主要是人行道口，不走机动车。
1.2.44#道口
4#道口：
指2#高炉与3#高炉之间的大道口，机动车和人均允许通过。
目前声光报警器和道闸均配备，最为繁忙。
1.2.55#道口
5#道口：
指3#高炉与4#高炉之间的道口。
只通过铲车上露天料，一般不允许通过其它机动车；允许人通行。
1.3道口设备参数和运行情况
1.3.1主要道口设备参数
道口设备道闸控制：
电源220VAC，道口电控箱控制，抬/落杆时间均为5秒。
（通过改造后，可使用开关量控制。
）
报警器规格：
电源36VAC，采用100W灯泡。
道口的电源都是来自于附近的高炉，均为220VAC。
1.3.2主要道口设备（1#、4#）运行情况
道口报警与道闸动作的时间关系为：
火车头（或尾）接近道口50米左右时，火车司机通过对讲机，通知道口值班员，道口值班员走到道口，通过遥控器进行声光报警；然后等待15~20秒后，通过外置的道口电控箱开始落下道杆；
火车尾（或头）一过道口离开段，马上抬杆放行。
延时2秒左右，取消声光报警。
1.4高炉
1#高炉比较特殊，向南没有铁轨，出铁水过程为：
火车向北运行，经道岔并到东边轨道，然后倒车向南运行到炼钢厂。
1#高炉附近的单轨在改造后，会变短，大概10米左右（现30米左右）。
2#高炉、3#高炉和4#高炉内部的轨道均为双向轨道，火车都可以双向运行。
一般情况下，当1#高炉（450m3）、2#高炉（580m3）、3#高炉（450m3）都正常运行时，需要2辆火车在轨道运行。
当4#高炉（1080m3）正常生产时，需要3~4辆火车在铁道上运行。
1.5铁道和火车相关
1.5.1基本铁道参数
铁轨参数：
50铁轨，50kg/m，长。
火车轮间距：
1435mm。
火车车头单侧2个车轮，铁水包单侧4个车轮。
1.5.2火车运行情况
火车运行速度：
5~6Km/h，空载车（以下简称“空车”）速度稍高，装载铁水的火车（以下简称“实车”）速度较低，一般要求不超过5Km/h。
一般情况下，火车会拉3~4节左右的铁水罐（每节铁水罐长度为米，车头基本也米）。
火车拉的铁水罐数量因铁道的不同而不同，其中，东边的铁道（该轨道在炼钢厂的尽头有坑道，比西边的短10多米），最多允许拉4节铁水罐；西边的铁道，最多允许拉7节铁水罐。
一般情况下，1个车头用1个铁道：
空车拉，实车倒，车头始终朝北。
其中，当实车到达炼钢厂后，到达合适位置。
处于安全考虑，火车头卸下铁水罐，开出来后在外面，等待铁水罐清空，再挂上空铁水罐。
有时，空载火车头会到别的高炉，拉新的铁水罐。
正常情况下，如果需要换车头，都会将火车停在1#道口附近的道岔上，即3条轨道变2条轨道附近。
火车走在铁路上，偶尔调头回去，发生这种情况的原因为：
轨道衡没有出现合适的重量，需要火车倒回去重新通过一遍轨道衡，因此，不可能出现火车倒回到出发位置（如某个高炉或炼钢厂）的情况。
1.6其它
1.6.1道口清扫
当机动车通过道口时，遗撒一些货物和原料。
道口值班员随时发现，随时清扫。
1.6.2铁水包维修
铁水包在使用的过程中，需要及时维修。
维修铁水包的火车行车路线为：
从炼钢厂出来回1#道口附近的道岔口，再换道岔后再到铁水包修理厂。
1.6.3火车头维修
火车头维修路线厂方未定，估计2月下旬能确定此事。
初步设想是：
将维修点设在1#道口的值班室附近最西边的轨道上。
1.6.4轨道衡
轨道衡安装在1#道口附近，属于动态衡，轨道衡不影响火车从道口通过：
当火车通过轨道衡到道口时，正常声光报警和落杆。
只有轨道衡测重不正常时，才需要将火车倒回去，重新称重。
2铁路道口远程控制系统特点
铁路道口远程控制系统利用视频监控、自动控制和计算机网络三种技术的有机结合，通过将有人值守道口改进为“远程控制道口”，并在后台的控制中心，通过实时视频图像和控制技术，实现对散布在厂区的各个道口进行控制。
铁路道口远程控制系统，具有以下主要特点：
安全性高：
全景图像实时、清晰、无死角，实时，保证道口有较高的安全性。
扩容性高：
系统具有较好的模块化结构，当需要增加道口数量时，可以简单修改和设置，就可满足更多道口的设立要求，提高经济性，也节省了成本。
视频录像提高道口相关人的安全意识：
视频录像技术有助于提高行人及机动车驾驶员的安全意识，辅助事故处理。
而且，通过完善的技术防范和警示设备，来减少安全隐患发生的几率。
节约人力成本，提高生产效率：
将道口改为远程控制后，减少有人值守时值班人员责任心不同带来的差异，提高生产效率，同时也节省人工。
改善企业环境：
道口警示明确，自动化程度较高，进一步优化了企业内部环境。
3铁路道口远程控制系统结构
3.1系统配置
铁路道口远程控制硬件系统，其示意图如图4所示。
整个系统的远程集中控制室设在1#道口值班室。
1#道口和4#道口配备完整的道口设备，包括：
铁轨传感器、红外对射器、声光报警器、信号灯和道闸、功放和音箱、摄像头；
2#、3#、5#小道口，只配备铁轨传感器和声光报警器。
道口设备与控制室计算机系统之间详细的连接关系，如图3所示。
图3单个铁路道口远程控制硬件系统图
3.2网络拓扑
图4铁路道口远程控制硬件系统的网络拓扑图
其中：
控制台计算机：
通过开发控制软件。
大尺寸液晶显示器：
可以为27吋以上的液晶显示器，通过VGA接口连接到视频服务器（即硬盘录像机）上。
视频服务器通过多个BNC输入接口，来连接多个视频光端机的模拟视频信号。
视频服务器监控软件实现控制录像的录制，以及在本机显示器或大尺寸液晶显示器上回放
拾音器输出接到视频光端机的音频输入接口上，实现后台中控室向道口现场发送紧急广播。
视频光端机的音频输出到功放上，将音频放大后再到喇叭输出。
铁轨磁感式传感器和红外对射器将火车接近/离开的信息输入到道口控制器上，同时进行逻辑判断后，并行判断决定声光报警器和道闸的动作情况。
3.3系统组成及功能
铁路道口远程控制硬件系统，包括三部分：
道口设备系统、光纤通信系统、集中远控系统。
3.3.1道口设备系统
道口设备系统包括：
铁轨磁感式传感器、道闸、道口信号灯、声光报警灯、摄像头等设备，以及道口控制器。
铁轨磁感式传感器：
检测火车到达道口和离开道口附近的信号，其信号输出至道口控制器。
红外对射开关：
道口控制器：
根据火车到达道口和离开道口信号，控制道闸、道口信号灯、报警灯和蜂鸣器等道口设备的动作；与后台的控制台控制信息；对音频信号的输出进行适当的功率放大。
道闸：
阻止/允许行人和车辆的通行。
道口信号灯：
分为红、黄、绿三色，功能同一般路口的交通信号灯。
声光报警灯：
发出声光，进行报警。
摄像头：
拍摄道口的火车接近/离开情况。
3.3.2光纤通信系统
光纤通信系统主要为光纤、视频光端机、光电转换器等。
视频光端机：
视频信号和音频信号的光电转换。
光电转换器：
控制信号的光电转换。
3.3.3集中远控系统
包括视频服务器、数据库服务器、控制台、大尺寸液晶显示器（选用）和集线器等。
视频服务器主要为硬盘录像机，将每次录制的视频按照一定的规律进行存放；并输出视频信号到控制台上实时显示。
数据库服务器主要记录火车每次到来和离开的时间、值班人等信息；为每次操作建立日志；为以后扩展预留数据接口（如火车运送的铁水信息、火车司机个人信息等）。
控制台主要是监控道口传输过来的视频录像，并根据情况进行操作。
大尺寸液晶显示器，将道口传输过来的视频录像放大，方便后台调度指挥系统操作员离开控制台，在较远的距离来查看道口情况。
3.4道口设备安装
3.4.1主要道口实施单轨道8个传感器安装方案
单轨道8个传感器安装方案用于1#大道口和4#大道口。
单轨道8个传感器安装方案指单条轨道按行驶方向分为上行路线和下行路线。
上行路线在本方向上火车接近点放置2个传感器，离开点放置2个传感器；下行路线的放置方法相同。
一般情况下，接近点的传感器离道口约40～50米，离开点距离道口几米左右，具体位置视道口附近的建筑物相对距离而定。
为保证可靠，在1#和4#大道口，也布设红外对射器，与轨道传感器同时确定火车位置。
1）1#大道口较宽，布设4对红外对射器；
2）4#大道口布设2对红外对射器。
判断逻辑简述
利用2个传感器的输出信息，来判断火车运行的方向，然后再确定是接近点还是离开点。
接近点启动报警（启动报警包括启动报警器，以及延时后道闸落杆），离开点解除报警（解除报警包括道闸起杆，以及延时后关掉报警器）。
如遇两辆火车在道口附近对开，则用最先达到接近点的火车时刻启动报警，而以最后离开的离开点的火车时刻解除报警。
3.4.2小道口实施单轨道3个传感器安装方案
单轨道3个传感器安装方案用于2#、4#和5#小道口。
单轨道3个传感器安装方案指单条轨道在两个行驶方向的接近点各放置1个传感器，道口边放置1个作为离开点，属于相对简化的布局方案。
判断逻辑简介
到火车到达接近点（不论是离开道口，还是接近道口）启动报警。
若在一定延时时间内收到离开点的传感器信号，则解除报警，火车到达另一接近点时，则复位整个判断过程。
3.4.3道口控制器安装
道口控制器均安装在每个道口值班室或现场竖杆操作箱内。
3.4.4摄像头和音频设备安装
摄像头以及工业音箱安装在1#大道口和4#大道口。
音频设备功放安装在1#大道口和4#大道口的值班室内。
1#大道口，道口较宽，铺设3条铁道，需安装5个摄像头：
向南向北两个方向各安装2个。
向北的2个摄像头，安装在值班室附近的管道支架上，监视北边的2条铁道；向南的2个摄像头，安装在道口两侧的北端，监视北边的2条铁道和道口。
在道口一侧，安装1个摄像头，来拍摄道口路面情况。
功放安装在1#道口值班室内，工业音箱安装在道口一侧的竖杆操作箱上。
在4#大道口，安装3个摄像头：
向南向北两个方向各安装1个。
向北的摄像头，安装道口一侧的南端，监视北边的2条铁道；向南的摄像头，安装在道口另一侧的北端，监视南边的2条铁道。
在道口一侧，安装1个摄像头，来拍摄道口路面情况。
功放安装在4#道口值班室内，工业音箱安装在道口一侧的竖杆操作箱上。
3.4.5信号灯和声光报警器安装
每个道口均安装一套信号灯和声光报警器，位置在道口的一侧。
3.5道口设备故障处理
3.5.1铁轨磁感式传感器故障
铁轨磁感式传感器的磁体为永磁体，大多数情况的故障主要为接口线路的短路和断路。
铁轨磁感式传感器配有检测电路，与道口控制器的检测电路配合工作，可以检测这两类故障，并通过网络将故障状态显示在集中远控控制台的软件界面，并进行报警，提醒控制台操作员及时维修或更换。
3.5.2摄像头故障
摄像头故障，主要为摄像头本身故障和断电。
摄像头本身故障，其输出的图像就会不正常，集中远控控制台操作员可以直观地从控制台显示器或大尺寸液晶显示器上观察出来，及时维修或更换。
摄像头断电，其检测和处理方法同上。
3.5.3信号灯和声光报警器故障
信号灯和声光报警器故障，主要为信号灯和声光报警器本身故障和断电。
信号灯和声光报警器本身故障：
道口控制器通过检测信号灯和声光报警器工作电流的方法，检测信号灯和声光报警器的故障，并通过网络将故障状态显示在控制台的软件界面，并进行报警，提醒控制台操作员及时维修或更换。
信号灯和声光报警器断电：
其检测和处理方法同上。
3.5.4道口控制器故障
道口控制器故障主要包括道口控制器运行故障、与控制台通讯故障、断电等。
道口控制器运行故障：
其内置的看门狗电路会使其重启，重新恢复到正确的工作状态。
与控制台通讯故障：
在控制台端软件，设置通讯连接超时来检测控制器与控制台的通讯状态；若通讯连接超时后，仍然无法建立连接，则在控制台的软件界面，并进行报警，提醒控制台操作员及时检查是连接问题，还是道口控制器自身通讯接口问题，并及时维修或更换。
道口控制器断电：
其与控制台通讯必然故障，其处理方法同上。
4铁路道口远程控制系统功能
4.1系统工作模式
铁路道口远程控制系统有两种工作模式：
自动模式、远程手动模式，其模式切换由控制台操作员在软件界面上进行切换。
4.1.1自动模式
自动模式指由道口控制器自动控制设备的动作，包括信号灯显示、声光报警器报警，以及道杆的落下/抬起。
一般情况下，铁路道口远程控制系统的各个道口均工作在自动模式。
4.1.2远程手动模式
远程手动模式指对某个道口屏蔽该道口控制器对设备的控制，由控制台操作员根据火车司机通过对讲机描述的特殊情况，参照大尺寸液晶显示器和控制台计算机的图像显示，直接控制设备的动作，包括信号灯显示、声光报警器报警，以及道杆的落下/抬起。
远程手动模式的工作过程为：
控制台操作员通过对讲机收到火车司机描述某个道口的特殊情况，或者在控制界面上发现某个道口设备故障，观察大尺寸液晶显示器和控制台计算机的图像显示，确定该道口是否可以执行远程手动模式；如可以，则立即在控制台界面上将该道口切换为远程手动模式，并告知该火车司机。
在此过程中，系统由控制台操作员控制该道口各个设备的动作。
当该火车完成相应工作后，火车司机通知控制台操作员，将该道口的工作模式切换回自动模式。
铁路道口远程控制系统工作在远程手动模式的情况包括：
在1#道口附近的道岔处，更换火车头，火车头停靠到传感器的接近点附近。
火车临时停靠在某个道口附近，如铁水包维修时有可能停留在1#道口传感器的接近点附近。
火车运行到某个道口附近，又因为某种原因，需要倒回去，如空车称重不正确，需倒回去重新称重等。
传感器故障，需要维修和更换。
具体应用过程中，其它不适合道口工作在自动模式的情况。
4.2软件功能
4.2.1道口控制器与控制台计算机交互信息
道口控制器发向控制台：
每列火车到达接近点的信号，到达离开点的信号，依此触发启动录像和停止录像。
控制台发向道口控制器的命令：
道闸控制命令：
起杆和落杆信号
报警控制命令：
报警器和信号灯的启动报警和解除报警
摄像头雨刷器动作控制命令：
雨刷器起停
4.2.2控制台计算机功能模块
控制台计算机的主要功能是道口设备的监控、道口工作模式切换、视频管理、用户登录管理等：
系统状态显示和报警：
以单个道口为一组，显示道口设备（包括传感器、道闸、信号灯、报警器等）的工作状态；当检测到某个设备故障时，用红色报警。
当设备维修后，设备报警自动取消。
工作模式切换：
自动模式和远程手动模式的切换。
根据控制台操作员通过对讲机收到的信息，或某个道口设备出现故障，人工在界面上切换工作模式。
当切换到远程手动模式，由控制台远程控制道闸抬/落杆，信号灯变红/变绿，以及报警灯报警/解除报警等。
视频管理：
实时显示各个道口的视频；自动或手工切换各个道口的车辆和行人通过的实时画面；根据火车到来和离开的时间，控制本道口录像的开始和停止等。
登录管理：
将操作员分为两级权限：
管理员和操作员，操作员只能监控道口，进行操作控制；管理员可进行道口监控、操作控制，还能进行各种通信设置、操作员管理等。
每次监控和操作前，需登陆用户名和密码。
4.2.3数据库服务器
数据库服务器主要记录这几类数据：
每个道口火车到来和离开时间。
控制台的操作日志，应包括操作人、操作时间、工作模式切换、操作道口设备动作等。
4.2.4视频服务器
视频服务器的核心是硬盘录像机，实现录像格式存储设置，录像的实时存储，历史录像的回放，并根据控制台计算机的命令，开始/停止某个道口录像。
硬盘录像机都提供比较完备的SDK工具，来辅助控制台视频控制软件的开发。
5系统设备清单
铁路道口远程控制系统的设备和材料清单如下。
铁路道口远程控制系统设备及材料汇总表
序号
设备/材料名称
规格型号
单位
数量
估单价
估总价
1
硬盘录像机
大华DH-DVR1604LE-L
（支持4个SATA硬盘接口）
块
1
2800
2800
2
专用硬盘
STNS希捷2T企业级SATA硬盘
块
4
1300
5200
2
控制台计算机
研华UNO-2173A160GB硬盘，24VDC电源（功率50W+）
台
1
6000
6000
3
液晶显示器22"宽屏
宏碁V223WEbd
台
1
1300
1300
4
液晶显示器27"宽屏
飞利浦273P3LPHEB
台
1
3000
3000
5
视频光端机
广州光桥GQ6008V1A：
8路视频和1路音频输入输出
台
1
5000
5000
6
视频光端机
广州光桥GQ6004V1A：
4路视频和1路音频输入输出
台
1
3000
3000
7
光电转换器
欧迈特（单模）
个
10
900
9000
8
拾音器
睿声智诚LU602，指向型
个
2
150
300
9
交换机
H3C310016口
个
1
3500
3500
10
UPS
山特在线式Castle系列C3KS（包含1台C3KS主机，8块65Ah电池，1个A8电池柜）
套
1
6850
6850
11
定制金属箱
内部可安装的参考尺寸：
500*500*300（长*宽*高，单位：
mm），箱体开孔位置与选定的道口控制器接口位置有关
只
3
700
2100
12
电脑桌椅
-
套
1
1000
1000
13
信号灯和声光报警器
石家庄华腾轨道交通设备HT-I（不含传感器识别和控制集成部分）
套
5
5000
25000
14
红外对射器
艾礼富ABH-50
对
6
700
4200
15
铁轨磁感式传感器
佛山宙通JC-3
个
58
700
40600
16
摄像头
海康威视DS-2CC1191P-A24VAC
个
8
1300
10400
17
摄像头罩
海康威视DS-1312HZ内有风扇、加热器与雨刷器，24VAC
个
8
1700
13600
18
摄像头安装支架
海康威视DS-1213ZJ（海康白）长支架型
个
8
90
720
19
音频功率放大器
北京中兴嘉业音响ITC-6060W
个
2
900
1800
20
工业级音箱
北京中兴嘉业音响ITC-90660W
个
2
500
1000
21
道口控制器
佛山宙通
个
5
8000
40000
22
电源插排
秋叶原（CHOSERL）电源转换器YF-B4543米
只
8
100
800
23
网线
AMP（正品）超5类非屏蔽双绞线
米
100
2
200
24
水晶头
汉维超五类网络水晶头（8P8C）
只
100
1
100
25
电源线
2芯多股线，红色、蓝色双绞，1mm2
米
300
3
900
26
光纤
单模八芯
米
3800
12540
27
PVC埋线槽
-
米
2100
10
21000
221910
升级会员 