XX钢铁铁路道口无人值守系统技术方案Word文档格式.docx

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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。

1.1.2.33#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。

1.1.2.44#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。

1.1.2.55#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。

1.2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。

1.3铁道和火车相关

1.3.1基本铁道参数

铁轨参数：

50铁轨，50kg/m，长12.5m。

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。

1.3.2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7.5米，车头基本也7.5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质量数，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。

1.4其它

1.4.1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。

当每一包铁水倒向钢包时，都会安排人来检查包内有无耐火砖脱落和缺损等情况；

铁水包使用寿命没具体时间参考值。

1.4.2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。

1.4.3轨道衡

轨道衡安装在1#道口附近，属于动态衡，因此，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。

1.5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

铁路道口无人值守系统特点

铁路道口无人值守系统利用视频监控、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“无人值守道口”，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。

铁路道口无人值守系统，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：

将道口改为无人值守后，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。

铁路道口无人值守系统组成与功能

1.6硬件系统结构

硬件系统结构包括：

系统网络拓扑、系统组成与功能、主要设备特性介绍。

1.6.1系统的网络拓扑

铁路道口无人值守硬件系统，其网络拓扑如图3所示。

图3铁路道口无人值守硬件系统的网络拓扑图

整个系统的控制室设在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4所示。

图4单个铁路道口无人值守硬件系统图

其中：

⏹控制台通过网络，控制录像的录制，以及在本机显示器或大屏幕显示器上回放。

⏹大屏幕显示屏：

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。

⏹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，尤其进行逻辑判断后，决定信号灯、声光报警器和道闸的动作情况。

1.6.2系统组成及功能

铁路道口无人值守硬件系统，包括三部分：

道口设备系统、光纤通信系统、后台调度指挥系统。

1.6.2.1道口设备系统

道口设备系统包括：

铁轨压力传感器、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。

⏹铁轨压力传感器：

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。

⏹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。

1.6.2.2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。

注：

光电转换器未画在拓扑图中。

1.6.2.3后台调度指挥系统

后台调度指挥系统：

包括视频服务器、数据库服务器、控制台、大屏幕显示器（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。

⏹大屏幕显示器，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。

1.6.3传感器布局方案

根据对道口附近建筑物相对位置，以及火车运行轨迹和规律，确定传感器布局方案，道口传感器的布局方案有两种：

单轨道8个传感器布局方案和单轨道3个传感器布局方案。

1.6.3.1单轨道8个传感器布局方案

单轨道8个传感器布局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。

为保证可靠，在1#和4#大道口，布设红外对射器，来确定火车位置。

1.6.3.1.1应用范围

单轨道8个传感器布局方案用于1#大道口和4#大道口，其中，1#大道口较宽，布设4对红外对射器；

4#大道口布设2对红外对射器。

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。

1.6.3.1.2判断逻辑简介

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。

1.6.3.2单轨道3个传感器布局方案

单轨道3个传感器布局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。

1.6.3.2.1应用范围

单轨道3个传感器布局方案用于2#、4#和5#小道口。

1.6.3.2.2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。

1.6.4主要设备特性简介

现简单介绍目前调研的几款主要设备的特性。

1.6.4.1道口控制器

道口控制器特点包括：

⏹提供多达32路磁感式传感器输入接口。

⏹内置道口设备判断和控制逻辑，可根据道口需要进行自动控制设备动作。

⏹提供多路开关量的输出接口，连接报警器、信号灯、道闸等设备。

⏹提供以太网口，可与后台控制台进行通讯。

⏹配有30W音频的功率放大功能，可根据现场测试声音情况，来判断是否需要购买专门的功放。

1.6.4.2硬盘录像机

硬盘录像机可采用海康威视DS-9016，或大华混合高清数字硬盘录像机DH-DVR1604HG-U，二者基本功能类似，现以大华产品为例，进行介绍。

⏹录像管理：

支持的录像方式有手动录像、动态检测录像、定时录像、报警录像等。

⏹录像回放：

模拟部分，支持1、2、3、4、N路同步回放功能（N代表设备最高路数）；

数字部分，支持16路D1或8路720P或4路1080P同步回放。

⏹视频输入接口：

16路模拟视频输入BNC接口，16路数字视频输入D1接口。

⏹视频输出接口：

1路模拟视频BNC接口，1路VGA输出，1路HDMI输出。

⏹矩阵输出：

4/8/16选1视频矩阵进行输出。

⏹音频接口：

16路线性音频输入，1路线性音频输出。

⏹网络接口：

1个RJ45接口，10/100/1000M自适应。

⏹硬盘接口：

内部支持8个SATA硬盘，硬盘容量可扩展到16TB。

⏹USB接口：

4个USB2.0接口。

1.6.4.3视频光端机

视频光端机以广州光桥GQ6002V1D2A1K型为例，进行介绍。

⏹通过一根光纤同时传输2路视频、2路双向音频、1路双向异步数据信号等；

⏹视频质量可达到广播级标准，音频质量可达到CD级。

⏹视频接口：

2路模拟视频信号BNC接口。

⏹双向数据接口：

1路，可用于控制一些控制数据。

⏹音频数据接口：

2路，可用于道口现场与后台中控室的双向通话。

⏹开关量接口：

1路，可扩展至多路。

通过专用开关信号传输模块，直接传输开关信号，可接控制设备，如摄像头雨刷器。

1.6.4.4控制台

控制台采用普通PC即可，数据库服务器可以与控制台共用一台PC机。

1.6.4.5摄像头

摄像头以大华日夜型枪型摄像机DH-CA-F461CP-A为例，做简单介绍。

⏹图像传感器：

1/3"

SONYSuperHADCCDⅡ

⏹视频制式：

PAL

⏹有效像素：

PAL:

752（H）×

582（V）

⏹分辨率：

彩色540TVL，黑白600TVL

⏹最低照度：

彩色：

0.05Lux/F1.2；

黑白：

0.01Lux/F1.2

⏹日夜转换模式：

ICR红外滤片自动切换

⏹视频输出：

1Vp-pCompositeOutput（75欧姆/BNC）

⏹日夜模式：

自动/外部触发/黑白/彩色

现以百科博BN-7015HW保护罩为例，简单介绍一下带雨刷器的保护罩。

⏹电源：

DC12V

⏹功率分配：

2W（风扇），30W（加热器），8W（雨刷）

⏹加热器开关：

自动切换，其中：

ON：

8°

C±

5°

C，OFF：

20°

C

⏹风扇开关：

37°

⏹雨刷器工作方式：

需DC12V、1A电流，用开关量控制。

1.6.4.6拾音器

拾音器采样环境声音，将其接到视频光端机就可传输到远端。

现以睿声智诚的指向型拾音器LU602为例，进行介绍。

⏹监听面积：

110m2/6m（自然发音，信噪比≧20dB）

⏹传输距离：

>

1000m

⏹指向性：

指向型

⏹输出阻抗：

50Ω非平衡

⏹频率响应：

300Hz～8000Hz（±

6dB）

⏹灵敏度：

-10.0dB～+10.0dB（0dB=1V/Pa,1KHz）

⏹信噪比：

60dB（标准音源1米,94dBSPL）

1.7软件结构

铁路道口无人值守系统的软件子系统，采用C/S架构，如图5所示。

图5铁路道口无人值守软件系统基本结构

1.7.1Client端

Client端的核心为控制台。

1.7.1.1控制台与道口控制器交互的信息

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

详细的数据结构需与道口控制器的通讯协议结合起来定义。

1.7.1.2功能模块

控制台核心功能是视频管理功能，还包括用户登录管理等：

⏹视频实时显示、切换与控制：

能够自动或手工切换各个道口的车辆和行人通过的实时画面；

并能根据情况，人工来确定录像的开始/结束时间。

⏹道口设备的人工控制：

应急情况下，人工控制道闸抬/落杆，信号灯变红/变绿，以及报警灯报警/解除报警等。

录像的查询、观看、截取、删除等操作。

⏹自动报警（备用）：

通过硬盘录像机的实时录像进行识别，发现火车靠近时，自动输出火车靠近道口的报警信号,触发报警灯示警，道闸落杆；

发现火车离开时，自动输出火车离开道口的信号，关闭报警灯示警，道闸抬杆（此方式备用，预留接口）。

⏹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。

1.7.1.3视频管理的实现方案

无论海康威视还是大华的硬盘录像机，都提供比较完备的SDK工具，来辅助视频二次开发。

因此，控制台根据以下几类的接口函数，来实现对视频的各种管理功能：

⏹视频参数设置接口

⏹常规的录像控制接口

⏹录像文件的回放和下载接口

⏹视频抓图接口

⏹硬盘格式化接口等

1.7.2Server端

Server端包括两部分数据库服务器和视频服务器。

1.7.2.1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、操作动作等。

1.7.2.2视频服务器

视频服务器的核心是硬盘录像机，实现摄像头录像的实时存储，主要功能包括：

⏹录像存储：

接收控制台发出的录制命令，将录像压缩后，进行存储；

接收控制台发出的停止录制命令，停止视频录制。

⏹录像存储格式设置：

能够设置存储录像的格式，如cif、flv等。

视频服务器的核心功能均已由硬盘录像机实现，视频管理功能由控制台软件实现。

2系统设备清单

铁路道口无人值守系统的主要设备清单见附件。

铁路道口无人值守系统的主要设备一览