機車安全導(dǎo)航系統(tǒng)的研究與應(yīng)用
導(dǎo)讀：隨著萊鋼生產(chǎn)規(guī)模的擴大，萊鋼運輸部機車也隨之增加，運輸生產(chǎn)越來越繁忙，鐵路線狀況越來越復(fù)雜，為了對運輸生產(chǎn)控制和監(jiān)督，提高機車的行車安全，我部引進了機車安全導(dǎo)航系統(tǒng),為調(diào)車作業(yè)的現(xiàn)代化管理提供先進、可靠的技術(shù)手段。本系統(tǒng)集調(diào)車作業(yè)計劃無線傳輸、機車運行安全防護、無線調(diào)車機車信號和監(jiān)控系統(tǒng)、機車速度及位置的動態(tài)跟蹤、機車工況數(shù)據(jù)采集等功能于一體。機車安全導(dǎo)航系統(tǒng)分為地面中央處理系統(tǒng)和機車移動信息終端兩大部分組成。
關(guān)鍵詞：機車，安全，導(dǎo)航
隨著萊鋼生產(chǎn)規(guī)模的擴大，萊鋼運輸部機車也隨之增加，運輸生產(chǎn)越來越繁忙，鐵路線狀況越來越復(fù)雜，為了對運輸生產(chǎn)控制和監(jiān)督，提高機車的行車安全，我部引進了機車安全導(dǎo)航系統(tǒng),為調(diào)車作業(yè)的現(xiàn)代化管理提供先進、可靠的技術(shù)手段。
1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成
本系統(tǒng)集調(diào)車作業(yè)計劃無線傳輸、機車運行安全防護、無線調(diào)車機車信號和監(jiān)控系統(tǒng)、機車速度及位置的動態(tài)跟蹤、機車工況數(shù)據(jù)采集等功能于一體。
為保證地面中央處理系統(tǒng)與機車移動信息終端之間無線通訊的實時性，以及盡可能的減少無線通訊的盲點區(qū)域，在每個站場設(shè)置一套地面中央處理系統(tǒng)。設(shè)置在各個站場的地面中央處理系統(tǒng)之間通過光纖網(wǎng)絡(luò)與貨物車輛實時跟蹤系統(tǒng)及接口機連接。論文格式。地面中央處理系統(tǒng)與安裝在各機車上的機車移動信息終端之間實現(xiàn)無線雙向通訊，用以傳遞站場畫面信息、調(diào)車作業(yè)計劃單、機車速度及位置等相關(guān)動態(tài)信息。
2.系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備組成
機車安全導(dǎo)航系統(tǒng)分為地面中央處理系統(tǒng)和機車移動信息終端兩大部分組成。論文格式。
2.1地面中央處理系統(tǒng)
地面中央處理系統(tǒng)包括室內(nèi)和室外兩個部分。室內(nèi)部分主要包括由兩臺運算能力較強的主機組成雙機熱備系統(tǒng)，UPS電源，一個數(shù)傳電臺及天線，一臺GPS接收器及天線等。室外部分包括地面應(yīng)答器和與之配套的連接線纜等設(shè)備組成,如圖1所示。
2.2機車移動信息終端
機車移動信息終端由車載主機、數(shù)傳電臺、機車工況數(shù)據(jù)采集儀、10.4寸液晶顯示屏、操作用小鍵盤、車載GPS接收器、錄音話筒、車載無線調(diào)車等主要設(shè)備組成,如圖2所示。
3.系統(tǒng)主要功能
3.1實時動態(tài)跟蹤和定位功能(1)在機車顯示屏上動態(tài)實時顯示本機車位置信息;(2)在機車顯示屏上動態(tài)實時顯示前方信號狀態(tài)和距離，當(dāng)機車進入指定安全區(qū)域時，將會有語音信息提示前方信號燈狀態(tài)和安全報警信息;(3)在機車顯示屏上動態(tài)實時顯示機車速度、柴機轉(zhuǎn)速、總缸氣壓、列車管壓、制動缸壓、手柄位置等相關(guān)信息;(4)對機車駕駛室內(nèi)環(huán)境進行實時錄音，如：正、副駕駛的呼喚應(yīng)答信息;司機與調(diào)車員、連接員、調(diào)度員之間的語音通訊信息等;(5)當(dāng)有兩輛(或以上)機車進入同一股道時，將向本股道所有機車實時傳遞相對距離，并以圖形化顯示機車相對位置，當(dāng)機車距離小于指定安全距離時，將以語音提示安全警告信息;(6)在調(diào)監(jiān)系統(tǒng)上動態(tài)實時顯示全場機車位置信息3.2安全防護功能(1)防止調(diào)車作業(yè)時車列冒進禁止顯示的阻擋信號機。論文格式。(2)防止調(diào)車作業(yè)時車列越過站場規(guī)定的停車點(一度停車位，分區(qū)點，站界等)。(3)控制車列在盡頭線安全距離前方停車。4)防止調(diào)車作業(yè)車列運行速度超過道岔、線路、特殊車輛等允許的最高限速。(5)防止連掛作業(yè)時超過連掛作業(yè)允許的最高速度。3.3調(diào)車作業(yè)計劃傳輸功能(1)自動讀取并發(fā)送調(diào)車作業(yè)計劃到相應(yīng)機車上;(2)機車顯示屏上可顯示接收到的調(diào)車作業(yè)計劃。
3.4人機交互功能(1)在車載顯示器和車務(wù)終端上實時顯示：在指定范圍內(nèi)實時顯示同一股道上其他機車位置和本機位置。以站場圖形方式實時顯示行、調(diào)車作業(yè)狀況。以圖標(biāo)方式實時跟蹤顯示調(diào)車車列在調(diào)車作業(yè)區(qū)的位置。以文本方式實時顯示調(diào)車作業(yè)關(guān)鍵狀態(tài)信息。(2)在車載顯示器上實時顯示本作業(yè)車列前方信號狀態(tài)、調(diào)車限速、防護距離和平調(diào)信號控制命令。(3)司機通過小鍵盤實現(xiàn)調(diào)車作業(yè)單查詢、勾作業(yè)確認等操作。(4)車務(wù)值班人員通過車務(wù)終端鍵盤或鼠標(biāo)實現(xiàn)調(diào)車作業(yè)通知單錄入、編輯和打印等功能。(5)通過車載主機喇叭向司機發(fā)出語音提示、報警音響。
3.5記錄處理功能(1)在地面主機、車載主機和監(jiān)控裝置主機中分別記錄并保存調(diào)車作業(yè)過程的實時信息。(2)通過轉(zhuǎn)儲設(shè)備可以將車載主機和監(jiān)控裝置主機中記錄的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到地面設(shè)備，進行分析處理。(3)在車務(wù)終端上可以對調(diào)車作業(yè)的歷史記錄進行回放和查詢檢索。
4.主要功能實現(xiàn)的原理
4.1實時動態(tài)跟蹤和定位功能(1)機車移動信息終端通過車載GPS接收器實時接收到本機車的`坐標(biāo)位置，并同時通過無線方式實時接收地面GPS的坐標(biāo)位置，通過差分計算后可獲得機車準(zhǔn)確的坐標(biāo)位置，并將此坐標(biāo)位置由無線方式傳回地面中央處理系統(tǒng)。(2)地面中央處理系統(tǒng)把從貨車實時跟蹤系統(tǒng)和接口機獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)合成加工后通過無線方式發(fā)送到機車移動信息終端，機車移動信息終端結(jié)合本機車的GPS坐標(biāo)位置即可在顯示屏上動態(tài)顯示站場畫面及機車位置、速度等相關(guān)信息。(3)在某些關(guān)鍵位置設(shè)置地面應(yīng)答器。當(dāng)機車經(jīng)過地面應(yīng)答器進入該股道時，從應(yīng)答器獲得機車所處的位置信息，系統(tǒng)從這個位置開始對機車隨后的運行軌跡進行實時跟蹤。當(dāng)機車退出該股道并經(jīng)過應(yīng)答器時，系統(tǒng)結(jié)束實時跟蹤，待機車再次經(jīng)過地面應(yīng)答器進入該股道時重新開始新一輪的實時跟蹤。(4)地面中央處理系統(tǒng)實時接收各機車的位置、速度等相關(guān)信息，通過數(shù)據(jù)合成加工后可在調(diào)監(jiān)系統(tǒng)上動態(tài)顯示機車的相關(guān)信息。(5)系統(tǒng)可根據(jù)GPS、地面應(yīng)答器、微機聯(lián)鎖及貨車實時跟蹤系統(tǒng)的相關(guān)信息等多方面實現(xiàn)機車的動態(tài)跟蹤和定位。假如其中某一部分出現(xiàn)短暫故障，系統(tǒng)仍可對機車進行動態(tài)跟蹤和定位。
4.2安全防護功能(1)同一股道機車防撞
�、俑鶕�(jù)微機聯(lián)鎖系統(tǒng)傳入的地面信號狀況，判斷有機車A和機車B進入同一股道作業(yè)，或是機車A和機車B同時進入干線，地面中央處理系統(tǒng)將把從機車A和機車B接收到的位置、速度等信息實通過無線方式實時發(fā)送給機車B和機車A ;②車A和機車B接收到本股道上其他機車的位置、速度等相關(guān)信息后，在顯示屏上實時顯示本機車及對方機車的位置，以及兩機車之間距離和相對速度。
(2)防止調(diào)車作業(yè)時車列冒進禁止顯示的阻擋信號機
當(dāng)某機車在進入道岔指定的安全警戒區(qū)域后，地面中央處理系統(tǒng)會把機車前方地面信號和機車與信號機間距離等相關(guān)信息發(fā)送給機車移動信息終端，車載主機軟件以圖形界面和語音提示等來對司機提出友好警示，并根據(jù)公式算出車輛是否需要減速，如需要會給予語音和圖形提示;當(dāng)車輛需減速或停止時，但車輛還繼續(xù)前進，車內(nèi)自動安全系統(tǒng)將會報警，并根據(jù)情況自動停。
4.3調(diào)車作業(yè)計劃傳輸功能(1)地面中央處理系統(tǒng)定時從數(shù)據(jù)庫讀取調(diào)度員下達的調(diào)車作業(yè)計劃，并通過無線方式將調(diào)車作業(yè)計劃發(fā)送到相應(yīng)的機車上.(2)當(dāng)機車上接收到調(diào)車作業(yè)計劃時，會有語音提示司機確認接收，接收到的調(diào)車作業(yè)計劃可直觀的在顯示屏上顯示。(3)機車移動信息終端可將機車接收到調(diào)車作業(yè)計劃的時間以及整張調(diào)車作業(yè)計劃單的完成時間傳回地面中央處理系統(tǒng)
5. 結(jié)束語
通過在萊鋼軋鋼站3臺機車上安裝機車安全導(dǎo)航系統(tǒng)后的使用情況來看，機車安全導(dǎo)航系統(tǒng)可以顯著提高機車調(diào)車作業(yè)效率，增加機車作業(yè)人員在作業(yè)過程中的安全性，并大幅降低了機車的各項損耗，有效降低了生產(chǎn)成本。
參考文獻
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