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
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