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便攜式鐵路施工來車預(yù)警系統(tǒng)
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概述：
鑒于列車運(yùn)行速度與密度的持續(xù)攀升，鐵路運(yùn)營(yíng)線路范圍內(nèi)施工作業(yè)人員的人身安全受到嚴(yán)重影響。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，確保作業(yè)人員人身安全顯得尤為關(guān)鍵?？紤]到鐵路沿線檢修、養(yǎng)護(hù)作業(yè)均為野外作業(yè)，且施工區(qū)域具有隨機(jī)性與不確定性，我們采用太陽能加可充電池供電、無線通信等技術(shù)手段，在安全防護(hù)員瞭望的基礎(chǔ)上構(gòu)建了一套便攜式列車接近預(yù)警系統(tǒng)，可極大程度上規(guī)避人為疏忽、惡劣天氣、通信聯(lián)系不暢等原因發(fā)生作業(yè)人員遭到運(yùn)行中的列車意外碰撞的安全事故。當(dāng)列車接近施工區(qū)域約3公里時(shí)，系統(tǒng)迅速響應(yīng)，以高音、閃燈和震動(dòng)等方式提醒作業(yè)人員撤離，從而確保檢修養(yǎng)護(hù)作業(yè)人員人身安全。該預(yù)警系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便、適應(yīng)性強(qiáng)，能夠廣泛應(yīng)用于各類鐵路施工作業(yè)場(chǎng)景，有助于提升安全管理水平、減少安全事故。
便攜式鐵路施工來車預(yù)警系統(tǒng)
一、引言
近年，中國(guó)鐵路飛速發(fā)展，我們?cè)诳吹借F路的發(fā)展彰顯了我國(guó)鐵路技術(shù)與實(shí)力的時(shí)候,也要認(rèn)識(shí)到高速行駛列車所存在的一些非技術(shù)性安全隱患，尤其是對(duì)線路附近工作的人員或其他臨近線路人員的人身安全造成的安全隱患。且不說時(shí)速達(dá)到300kmh的動(dòng)車組，即使普通的列車在既有線路上的運(yùn)行速度也達(dá)到了120km/h~160km/h,再考慮到線路曲線、天氣對(duì)人視野的影響，一輛在視野之外的列車很有可能在短短的幾分鐘甚至幾十秒內(nèi)便會(huì)從我們面前呼嘯而過，對(duì)在鐵路線路上進(jìn)行日常作業(yè)的各工種作業(yè)人員的人身安全造成了巨大隱患，他們從事維護(hù)作業(yè)時(shí)存在很大的危險(xiǎn)，經(jīng)常出現(xiàn)鐵路維護(hù)人員被過往列車撞傷甚至撞死的事故。當(dāng)列車接近養(yǎng)護(hù)區(qū)域時(shí)，如果沒有及時(shí)預(yù)警，可能會(huì)導(dǎo)致人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。然而，目前實(shí)際應(yīng)用的預(yù)警方式大多采用人工預(yù)警、計(jì)算時(shí)段限速限時(shí)等方法，不僅低效，同時(shí)也不具有高可靠性，因此，在安全防護(hù)員人工瞭望的基礎(chǔ)上，增加一道有效的來車預(yù)警系統(tǒng)至關(guān)重要。
二、方案目標(biāo)
本解決方案旨在鐵路線路上為鐵路線路上進(jìn)行日常作業(yè)的各工種作業(yè)人員提供及時(shí)、準(zhǔn)確的列車接近預(yù)警，確保他們?cè)趫?zhí)行檢修養(yǎng)護(hù)工作時(shí)的人身安全。
三、系統(tǒng)組成
本預(yù)警系統(tǒng)主要由列車監(jiān)測(cè)發(fā)射部分和接收示警部分組成。監(jiān)測(cè)設(shè)備與接收主機(jī)之間采用無線傳輸方式進(jìn)行通訊，監(jiān)測(cè)器為發(fā)射，接收示警部分為接收，發(fā)射接收之間的距離在3公里（為加大無線傳輸距離，在中間1.5公里處增加無線信號(hào)中繼設(shè)備，一為中轉(zhuǎn)無線信號(hào)增加無線信號(hào)傳輸穩(wěn)定性，二為啟動(dòng)提前一步采用電話形式通知施工區(qū)工作人員）。
列車車輛監(jiān)測(cè)部分用于檢測(cè)遠(yuǎn)端列車是否接近，當(dāng)列車車輛穿越監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)立即向接收系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)。
接收示警系統(tǒng)是用來接收列車來車檢測(cè)器發(fā)送來的無線信號(hào)，進(jìn)行聲、光示警并進(jìn)一步推送至每個(gè)施工人員隨身攜帶的便攜式報(bào)警器上，進(jìn)行震動(dòng)、聲音示警。系統(tǒng)構(gòu)成如下圖：
考慮到鐵路檢修、養(yǎng)護(hù)作業(yè)都是野外作業(yè)，施工區(qū)域存在隨機(jī)性及不確定性，加上鐵路沿線電氣施工非常困難，綜合考慮這些因素跟困難，貼合實(shí)際應(yīng)用情況本系統(tǒng)整體采用便攜式免布線設(shè)計(jì)，利用成熟的太陽能供電技術(shù)，結(jié)合無線電通信技術(shù)，使整個(gè)系統(tǒng)免布線、易攜帶，做到放上即用。
設(shè)備供電及通信方式：
列車來車監(jiān)測(cè)部分:
列車車輛監(jiān)測(cè)部分由兩組紅外線探測(cè)器組成，上行方位、下行方位各放置一組，設(shè)立好后紅外線一發(fā)一收進(jìn)入警戒狀態(tài)，當(dāng)列車來臨阻斷紅外線即發(fā)出無線報(bào)警信號(hào)。
為增加容錯(cuò)率，建議在第一組紅外線內(nèi)側(cè)200米處再設(shè)立一道紅外線，比如在距施工現(xiàn)場(chǎng)3公里處安裝第一對(duì)紅外線探測(cè)器，2.8公里放置第二對(duì)紅外線探測(cè)器，雙層探測(cè)，互相彌補(bǔ)，更加穩(wěn)定。
接收示警部分:
系統(tǒng)接收示警部分包含一套無線信號(hào)中繼站，一套接收主機(jī)，旋轉(zhuǎn)警燈（可拓展為大功率語音喇叭，進(jìn)行語音喊話），N個(gè)隨身攜帶的便攜式接收機(jī)。
信號(hào)中繼站轉(zhuǎn)發(fā)前端監(jiān)測(cè)設(shè)備無線信號(hào)的同時(shí)，利用推送微信、撥打電話的方式向施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的手機(jī)移動(dòng)通信端示警。
接收主機(jī)具備聲、光示警功能。
便攜式隨身接收機(jī)用于施工人員隨身示警，具備聲音、震動(dòng)兩種示警方式，收到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)后聲音和震動(dòng)示警功能同時(shí)工作。
四、工作流程
1、來車檢測(cè)：3公里外，列車駛?cè)霗z測(cè)區(qū)域時(shí)，紅外線被阻斷，即刻啟動(dòng)無線信號(hào)發(fā)射模塊發(fā)送報(bào)警信號(hào)；
2、信號(hào)中繼：1.5公里處的信號(hào)中繼站承擔(dān)兩個(gè)功能，一為接收前端紅外線探測(cè)器發(fā)過來的無線信號(hào)并再次發(fā)出，達(dá)到加大信號(hào)傳輸距離，加強(qiáng)信號(hào)傳輸穩(wěn)定性的作用；二為啟動(dòng)4G模塊幾秒內(nèi)推送報(bào)警信息、撥打報(bào)警電話至施工區(qū)工作人員手機(jī)端，提早一步通知，給安全撤離多貢獻(xiàn)一份力量；
3、聲光報(bào)警：施工區(qū)主機(jī)接收無線電信號(hào)，啟動(dòng)聲光旋轉(zhuǎn)警燈，洪亮的聲音，刺眼的閃燈，聲光一體提醒，盡量避免工作人員疏忽未聽到的事情產(chǎn)生。
4、施工人員震動(dòng)示警：施工區(qū)主機(jī)就近推送無線信號(hào)啟動(dòng)每個(gè)工作人員隨身攜帶的便攜式接收機(jī)，具備聲音、震動(dòng)兩種示警方式，收到監(jiān)測(cè)信號(hào)后與接收機(jī)同步示警。
五、系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)
根據(jù)鐵路線路作業(yè)人員反饋的實(shí)際應(yīng)用需求跟情況，經(jīng)過多年針對(duì)性研發(fā)及深入開發(fā)，本系統(tǒng)對(duì)比其他預(yù)警系統(tǒng)擁有以下特點(diǎn)：
1、便攜式設(shè)計(jì)：
設(shè)備均采用內(nèi)置電池或蓄電池供電，通訊采用射頻信號(hào)及4G信號(hào)傳輸，使用時(shí)無需拉線，搭配三角支架、注水底座或圓盤底座，可以做到一拎就走，放上即可，即裝即用。
2、監(jiān)測(cè)距離遠(yuǎn)：
利用軍用跳頻無線電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸，可以讓監(jiān)測(cè)來車設(shè)置在3公里外，給安全撤離留出足夠時(shí)間。
3、響應(yīng)速度快：
報(bào)警信號(hào)以光速傳遞，數(shù)秒內(nèi)施工區(qū)聲、光開始示警，便攜式接收機(jī)震動(dòng)示警。
4、每人都可示警：
系統(tǒng)最多可搭載100個(gè)便攜式接收機(jī)，可以做到整個(gè)作業(yè)隊(duì)伍人均佩戴一個(gè)。便攜式接收機(jī)震動(dòng)加聲音示警，接收主機(jī)高音報(bào)警，旋轉(zhuǎn)警燈顯眼閃燈示警，多種方式，杜絕遺漏。
5、適應(yīng)性強(qiáng)：
不挑環(huán)境、不挑場(chǎng)地、不挑天氣，任意鐵路線路段都可以正常使用，不管刮風(fēng)、下雨、起霧，設(shè)備即可正常警戒。
6、易裝易收，重復(fù)使用
便攜式設(shè)計(jì)，搭建簡(jiǎn)單，回收拎走即可，非常方便；系統(tǒng)無需任何線材，安裝回收均無任何損耗，且不影響下次使用。
7、多方位、多方式示警：
不管是上行來車還是下行來車皆可監(jiān)測(cè)，并可清晰分辨來車方位及做出準(zhǔn)確提示；聲音、燈光、震動(dòng)多種方式示警，提前預(yù)警作業(yè)人員，使他們有足夠的時(shí)間做出反應(yīng)，避免事故的發(fā)生。
六、系統(tǒng)部署和實(shí)施方案
本系統(tǒng)部署方案分為以下幾個(gè)步驟：
1、準(zhǔn)備工作：紅外線探測(cè)裝置跟信號(hào)中繼站與支架用抱箍固定，支架一般采用三角支架、注水底座支架或圓盤支架，這三者皆可做到放上即用，收回拎走即可的便攜性。
2、安裝前端監(jiān)測(cè)設(shè)備：確定施工區(qū)域時(shí)，在施工區(qū)域上行下行3公里處各放置兩套紅外線監(jiān)測(cè)裝置，并校對(duì)紅外光，確保其進(jìn)入工作狀態(tài)。
3、安裝信號(hào)中繼站：在前端監(jiān)測(cè)設(shè)備與施工區(qū)域的中間位置約1.5公里左右各放置一個(gè)信號(hào)中繼站，放上即可無需調(diào)試。
4、接收主機(jī)：在施工現(xiàn)場(chǎng)顯眼處放置接收主機(jī)及旋轉(zhuǎn)警燈。
5、分發(fā)便攜式接收機(jī)：根據(jù)實(shí)際施工工作人員數(shù)量，分派便攜式接收機(jī)，確保人手一個(gè)，處于開啟狀態(tài)并互相檢查是否佩戴好。
6、觸發(fā)驗(yàn)證：遮擋前端紅外線監(jiān)測(cè)設(shè)備，觀察接收主機(jī)的旋轉(zhuǎn)警燈是否被拉響，防護(hù)員的手機(jī)是否接到通知電話，每個(gè)作業(yè)人員隨身攜帶的便攜式接收機(jī)是否震動(dòng)、聲音示警。確保各設(shè)備正常工作，示警穩(wěn)定上傳。
7、培訓(xùn)相關(guān)人員：對(duì)鐵路部門相關(guān)人員開展系統(tǒng)操作和維護(hù)培訓(xùn)，確保系統(tǒng)高效運(yùn)行。
七、系統(tǒng)應(yīng)用注意事項(xiàng)
鐵路線路上各工種作業(yè)人員日常作業(yè)時(shí)來車預(yù)警是一種重要的安全措施，旨在確保鐵路工人的生命安全和工作順利進(jìn)行。以下是一些關(guān)于來車預(yù)警的建議和解決方案：
1、合理平衡警示音量：該系統(tǒng)具備聲、光報(bào)警功能，也可拓展至語音喊話功能，以便在必要時(shí)向鐵路沿線作業(yè)人員發(fā)出警告或通知。為了確保喊話內(nèi)容每個(gè)作業(yè)人員皆可清晰聽到，音量來講越大越好。但是，需考慮如何平衡音量，以避免在居住區(qū)域沿線造成不必要的噪音干擾。
2、提高安全意識(shí)培訓(xùn)：定期為鐵路工人提供安全培訓(xùn)和教育，加強(qiáng)他們對(duì)來車預(yù)警的認(rèn)識(shí)和應(yīng)對(duì)能力。培訓(xùn)內(nèi)容可以包括安全規(guī)程、緊急情況下的應(yīng)對(duì)措施等。
3、建立應(yīng)急預(yù)案：制定詳細(xì)的應(yīng)急預(yù)案，包括來車預(yù)警、緊急疏散和救援措施等。通過模擬演練和實(shí)地演練，提高鐵路工人在緊急情況下的應(yīng)對(duì)能力。
4、 增加設(shè)備容錯(cuò)率：雖然改系統(tǒng)無線信號(hào)傳輸采用的是目前行業(yè)最先進(jìn)的軍用調(diào)頻+跳頻無線電技術(shù)，但是在特殊情況下還是會(huì)存在信號(hào)丟失的可能性，比如強(qiáng)電磁波沖擊，信號(hào)模塊損壞等。信號(hào)丟失意味著后續(xù)信號(hào)中繼站、接收主機(jī)、便攜式接收機(jī)等都不會(huì)啟動(dòng)，存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。建議在不同間距處安裝多對(duì)紅外線探測(cè)裝置做檢測(cè)，如3000米處，2800米處，2500米處，多對(duì)分階段探測(cè)，某一對(duì)紅外線探測(cè)器信號(hào)丟失時(shí)其余正常探測(cè)，就像現(xiàn)代飛機(jī)一般至少都有2個(gè)引擎的，有的大的雙通道飛機(jī)配有4個(gè)引擎，在正常飛行的過程中，所有引擎都是工作的，遇到故障的時(shí)候，所有的引擎中只要有一個(gè)引擎在工作，飛機(jī)都是有動(dòng)力的，可以飛行并安全著陸。通過這個(gè)方法可大幅降低因信號(hào)丟失而引起安全事故的風(fēng)險(xiǎn)。
5、 定期檢查和維護(hù)設(shè)備：施工完畢返回休息區(qū)后需對(duì)紅外線檢測(cè)設(shè)備及各類電瓶充電，以備下次使用。每隔一年應(yīng)進(jìn)行一次保養(yǎng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和修復(fù)潛在故障，確保預(yù)警功能的可用性。此外，還需建立適當(dāng)?shù)墓芾碇贫龋员銓?duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理和調(diào)度。
綜上所述，鐵路來車預(yù)警需要采取綜合措施，這些措施旨在確保鐵路工人的安全和工作的順利進(jìn)行。
八、應(yīng)用情況
在過去的幾年中，我們已經(jīng)見證了許多科技產(chǎn)品在鐵路行業(yè)的應(yīng)用，其中便攜式預(yù)警系統(tǒng)就是其中之一。這款預(yù)警系統(tǒng)已經(jīng)在全國(guó)多個(gè)鐵路局得到廣泛應(yīng)用，包括沈陽鐵路局、呼和浩特鐵路局、武漢鐵路局等。該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確提前監(jiān)測(cè)各方向列車來車，并為鐵路工人們提供預(yù)警信息，有效地提高了作業(yè)人員的安全性。
這種預(yù)警系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)鐵路線路上的列車動(dòng)態(tài)，提前預(yù)警作業(yè)人員，使他們有足夠的時(shí)間做出反應(yīng)，避免事故的發(fā)生。
我相信，如果各鐵路局下屬施工隊(duì)伍和養(yǎng)護(hù)隊(duì)伍都配備這款便攜式來車預(yù)警系統(tǒng)，作業(yè)人員的安全事故至少下降90%以上。這種系統(tǒng)的普及和應(yīng)用，不僅有助于保障作業(yè)人員的人身安全，也能夠?yàn)殍F路行業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
此外我們還需要加強(qiáng)鐵路工人的安全教育和培訓(xùn)，提高他們的安全意識(shí)和應(yīng)對(duì)突發(fā)情況的能力。同時(shí)，鐵路部門也需要加強(qiáng)安全管理，制定更加嚴(yán)格的安全規(guī)章制度，確保作業(yè)人員在工作中能夠得到充分的安全保障。
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