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对射式铁路站台激光越线检测系统——实施方案

发布时间:2018-6-29 8:44:03   编辑:山东飞天激光光电科技有限公司    浏览量:138

1.1 项目背景

 随着人民生活水平的不断提高,铁路凭借着安全系数高、运行速度快、乘坐舒适等点成为旅客最主要的出行方式尤其是和谐号动车组和复兴号动车组的开行不但提高了旅客乘坐的舒适性,而且大大缩短了旅途时间,受到旅客的欢迎。我国普通列车站台和动车组列车站台都沿用了传统的开放式构建形式,虽然站台边沿处设有安全黄线,但在候车过程中仍然有部分旅客意识不到危险越过安全黄线随意走动、接打电话,往往需要接车工作人员的多次提醒和制止。接车工作人员少乘客多,起不到站台全线实时提醒和看护的效果;有时候部分带孩的旅客,由于看护不周导致小孩在玩耍时跌落站台,甚至会逼停列车造成晚点,严重的还会出现生命危险。为此,站台需要一套有效的越线检测报警系统。

 

1-1

1.2项目目的

在对铁路原有声光信号不造成影响的前提下,在站台建立一套智能有效的越线检测及语音提醒系统,从而进一步保护旅客在站台乘车时的人身安全;由于越线即播报提醒语音,同时也提高了旅客的自我安全保护意识,防止意外事故发生。

第二章、系统说明

2.1单站台系统介绍    

单防线系统分激光越线探测、越线报警信号处理、自动语音和灯光提示、远程喊话大功能部分。激光越线探测功能的核心是激光对射,越线信号由激光越线探测器发出通过有线的方式传输给控制主机,控制主机将信号分析、处理后驱动站台全线爆闪灯闪烁和语音报警音柱,进行提示或警告语音的播放。语音提示功能主要由大功率专业广播功放驱动语音报警音柱实现,每个控制主机内有已经固化好的语音文件。语音报警音柱根据整个站台长度安装,间隔距离越近整个站台的声音越响亮,整体效果表现越好。广播功放具有远程喊话功能(需要选配麦克风),可以在值班室进行远程喊话,以警示旅客;整个系统的启动或关闭可通过无线遥控器远程控制。

系统工作原理如2-1-1所示:

 

 

 

2-1-1系统工作原理

 

当列车即将到站,站台工作人员可根据旅客进入站台的时间择时通过手中的无线遥控器启动激光越线检测系统。整个系统开始运行,激光越线探测器(见图2-1-2、2-1-3进入实时探测状态;激光越线探测器间断发出一串高频脉冲激光束,该激光束发散角度小、方向一致,以激光束作为警戒线检测整条站台;列车到来之前该条警戒线应是无任何遮挡,当任意位置有人或物体遮挡,激光越线探测器判断有旅客跨越警示线,立即输出报警信号给控制主机(见图2-1-4

 

2-1-2

    

2-1-3

 

 

2-1-4

控制主机接收到报警信号后,会根据系统设置启动整个站台沿线的语音报警音柱,自动播放越线提醒语音:“您已越线,请后退”(语音内容可定制),同时地埋爆闪灯(见图2-1-5)闪烁起到及时提醒越线旅客的作用。站台工作人员听到报警音柱(见图2-1-6)发出越线提醒语音,配合站台监控可以进一步通过语音喊话劝阻、制止越线旅客,退到安全黄线以内,确保人身安全和保障列车正常运行。

 

 

2-1-5

 

2-1-6

当列车到达站台并停稳后,旅客越过安全黄线上下车,此时站台工作人员需按下无线遥控器的控制按钮,关闭整个探测系统,目的是在旅客上下车的过程中不让其发出提醒语音。

当旅客上下车完毕,列车门关好准备开车时,站台工作人员可根据现场需要选择是否再次打开语音提醒或整个探测系统,目的是确保列车开动时,安全黄线及线外没有滞留的旅客及行李,防止意外发生。

列车安全驶出站台,本趟列车接车工作基本结束,站台工作人员一般会及时提醒并劝离逗留在站台上的旅客尽快出站,待站台上没有旅客及闲杂人员后,工作人员通过遥控器关闭整个系统,本次接车工作结束。

2.2两站台系统介绍

两站台系统分激光越线探测、越线报警信号处理、自动语音和灯光提示、远程喊话、站台越线指示五大功能部分。本系统可布防2个站台和2个旅客止步区,由2个7光束发射和2个7光束接收探测器围成的矩形站台防区;激光越线探测功能的核心是激光对射,越线信号由激光越线探测器发出通过有线的方式传输给控制主机控制主机将信号分析、处理后分配到个警示装置进行报警。语音提示功能主要由大功率专业广播功放驱动语音报警音柱实现,每个功放内有已经固化好的语音文件,且功放具有远程喊话功能(需要选配麦克风),可以在监控室进行远程喊话,以警示旅客;整个系统的启动或关闭可通过无线遥控器远程控制。

系统工作原理如2-2-1所示:

 

2-2-1

当列车即将到站,站台工作人员可根据旅客进入站台的时间择时通过手中的无线遥控器启动对应该站台的激光越线检测系统。该区域激光越线探测器(见图2-2-2进入实时探测状态;激光越线探测器间断发出一串高频脉冲激光束,该激光束发散角度小、方向一致,以激光束作为警戒线检测整条站台;列车到来之前该条警戒线应是无任何遮挡,当任意位置有人或物体遮挡,激光越线探测器判断有旅客跨越警示线,立即输出报警信号给控制主机。

 

2-2-2

控制主机接收到报警信号后,会根据系统设置启动整个站台沿线的语音报警音柱,自动播放越线提醒语音:“您已越线,请后退”(语音内容可定制),站台越线指示模组对应的指示灯会亮起,且蜂鸣器常响,同时地埋爆闪灯闪烁起到及时提醒越线旅客的作用工作人员听到报警音柱(见图2-2-3)发出越线提醒语音,配合站台监控可以进一步通过语音喊话劝阻、制止越线旅客,退到安全黄线以内,确保人身安全和保障列车正常运行。 

 

2-2-3

旅客止步区应当通过遥控器设置为常布防状态,当有旅客进入该区域时越线探测器上的声光警号开始报警,站台越线指示模组(见图2-2-4)也同时进入报警状态,即对应的该区域的指示灯亮起和蜂鸣器常响,直至旅客退回到旅客区。

 

2-2-4

当列车到达站台并停稳后,旅客越过安全黄线上下车,此时站台工作人员需按下无线遥控器的控制按钮,关闭该站台探测系统,目的是在旅客上下车的过程中不让其发出提醒语音。

当旅客上下车完毕,列车门关好准备开车时,站台工作人员可根据现场需要选择是否再次打开该站台探测系统,目的是确保列车开动时,安全黄线及线外没有滞留的旅客及行李,防止意外发生。

列车安全驶出站台,本趟列车接车工作基本结束,站台工作人员一般会及时提醒并劝离逗留在站台上的旅客尽快出站,待站台上没有旅客及闲杂人员后,工作人员通过遥控器关闭相关的探测系统,本次接车工作结束。

第三章、功能组成部分

3.1 单站台激光越线探测器

·产品介绍

激光越线探测系统山东飞天激光光电科技有限公司根据铁路站台、生产车间、考古现场、临时警戒等应用领域开发的一款以激光光源作为检测媒介的新型产品,单站台越线检测部分选用本公司激光对射系列产品中的一款落地式4光束产品,型号为XD-B500DL(见图3-1-1。该款产品四层对射式结构设计,长*宽*高具体尺寸为100*100*1200mm,不锈钢材质外壳,表面烤漆处理,室外长期使用确保不易变形不易老化,外壳防护等级IP67;底盘长*宽*高尺寸为170*170*8mm,采用8mm厚度的钢板做底盘确保长期安装不被螺丝拉弯拉变形。

 

3-1-1产品尺寸图

 

该款产品以四道不可见光束(可选可见光)为警戒线,光束间距合理,适合用于铁路站台、工厂车间等场合作为越线、侵线检测用。产品实物如图3-1-2所示:

 

                                    

产品正面                                产品背面

3-1-2

      激光越线探测器由激光发射机和激光接收机两部分组成。激光发射机由激光发射器、调制激励电源及相应的方向调整装置组成;激光接收机由激光接收器、光电信号处理器以及相应的支撑机构组成。

通常产品的应用场景环境较差,产品配备防护外罩,防护外罩是针对激光越线探测器单独设计,套装在激光越线探测器外部不但能起到防风、防尘、防水、防外力破坏等功能,主要的是能在很大程度上起到防偏光功能。外罩材质为不锈钢,前端激光发射和接收窗口位置加装透明亚克力,间隙处需用密封条或玻璃胶处理,防止雨水渗入。

防护外罩的样图如图3-1-3所示:

     

         正面            

                  侧面             

 

背面

3-1-3

激光越线探测器距离站台边沿较近,当不停站的列车高速通过站台时会产生巨大的风压和站台地面震动,若不安装防护外罩长时间下来容易使激光越线探测器发生偏移,造成偏光,尤其是发射端。安装后由于防护罩内部和激光越线探测器没有接触,即使外部有巨大风压或外力也只能是引起防护罩的晃动,但是不会造成激光越线探测器的晃动。从而保证了激光越线探测器的稳定运行。

 

 

 

 

 

·技术指标

项目

技术指标

型号

XD-B500DL

激光波长

650nm808nm980nm(可选)

警戒量程

0-500m(可选)

报警方式

光束遮挡报警

警戒层次

四层警戒

工作电压

DC12V±5%

工作电流

发射端:280mA 接收端:220mA

报警信号输出接口

继电器    触点容量:AC125V/0.5ADC24V/2A

指示蓝窗

亮蓝灯:障碍报警   灯熄灭:正常

辅助功能

单双光束报警切换、响应时间长短切换、自动增益锁定

响应时间

5-500ms(可调)

报警时间

2s±1s1-30s可选)

发射接收角度

发散角度:<3    接收角度:>10

光轴调整角度

水平:±30°   垂直:±30°(范围可调)

外壳材质

304#不锈钢

产品尺寸

100× 100× 1200mm 

底盘尺寸

170× 170× 8mm

安装孔尺寸

4个φ12均匀分布

响应时间

200ms(可调)

使用环境温度

-40~70

防护等级

IP67

激光光源类型

一类安全激光光源,等级为CLASS

MTBF

120000小时

 

 

3.2站台激光越线探测器

·产品介绍

两站台越线检测部分由本公司激光对射系列产品延伸出来,专门为站台越线检测而研发的一款7光束产品,型号为XD-B500DL-ZJ1(见图3-2-1)。该款产品四层+三层对射式结构设计,长*宽*高具体尺寸为100*100*1195mm,不锈钢材质外壳,表面烤漆处理,室外长期使用确保不易变形不易老化,外壳防护等级IP67;底盘长*宽*高尺寸为170*170*8mm,采用8mm厚度的钢板做底盘确保长期安装不被螺丝拉弯拉变形。

 

3-2-1产品尺寸图

 

该款产品以四道+三道不可见光束(可选可见光)为警戒线,光束间距合理,适合用于铁路站台、工厂车间等场合作为越线、侵线检测用。产品实物如图3-2-2所示:

 

                          

产品正面                              产品背面

3-2-2

      激光越线探测器由激光发射机和激光接收机两部分组成。激光发射机由激光发射器、调制激励电源及相应的方向调整装置组成;激光接收机由激光接收器、光电信号处理器以及相应的支撑机构组成。

通常产品的应用场景环境较差,产品配备防护外罩,防护外罩是针对激光越线探测器单独设计,套装在激光越线探测器外部不但能起到防风、防尘、防水、防外力破坏等功能,主要的是能在很大程度上起到防偏光功能。外罩材质为不锈钢,前端激光发射和接收窗口位置加装透明亚克力,间隙处需用密封条或玻璃胶处理,防止雨水渗入。

防护外罩的样图如图3-2-3所示:

      

         正面             侧面             背面

3-2-3

激光越线探测器距离站台边沿较近,当不停站的列车高速通过站台时会产生巨大的风压和站台地面震动,若不安装防护外罩长时间下来容易使激光越线探测器发生偏移,造成偏光,尤其是发射端。安装后由于防护罩内部和激光越线探测器没有接触,即使外部有巨大风压或外力也只能是引起防护罩的晃动,但是不会造成激光越线探测器的晃动。从而保证了激光越线探测器的稳定运行。

 

 

 

 

 

·技术指标

项目

技术指标

型号

XD-B500DL-ZJ01

激光波长

650nm808nm980nm(可选)

层间距

285mm

警戒量程

0-500m

警戒层次

三层警戒

四层警戒

报警方式

光束遮挡报警

工作电压

DC12V±5%

工作电流

发射端:320mA 接收端:260mA

发射端:280mA 接收端:220mA

输出方式

一组继电器常开/常闭触点 触点容量:AC125V/0.5ADC24V/2A

指示蓝窗

亮红灯:故障   亮蓝灯:障碍报警   灯熄灭:正常

发射接收角度

发散角度:<3    接收角度:>10

光轴调整角度

水平:±30°   垂直:±30°(范围可调)

产品尺寸

检测器:100×100×1195mm   防护罩:300×300×1282

底盘尺寸

170×170×8mm

安装孔尺寸

4个φ12均匀分布

辅助功能

单双光束报警切换、响应时间长短切换、自动增益锁定

响应时间

5-500ms(可调)

报警时间

2s±1s1-30s可选)

使用环境温度

-40~70

防护等级

IP67

激光光源类型

一类安全激光光源,等级为CLASS

MTBF

120000小时

产品材质

304不锈钢

表面工艺

不锈钢拉丝

 

 

3.3 控制主机

控制主机是保证整个系统正常运行的核心,内部预留开放式端子接口。控制主机箱采用1mm厚度冷扎钢板制作,表面进行喷塑处理,确保长期安装于室外不生锈不被腐蚀,主机箱长*宽*高尺寸为400*300*200mm。内部各部件按照工业标准设计,装有空气开关,具有过流、短路等保护功能。

控制主机实物如3-3-1、图3-3-2所示:

 

3-3-1            

  3-3-2

箱内无线信号控制器由卡轨式品牌工业电源(明纬)单独供电,不与外部电源混接,电源输出规格为DC24V/30W。内部所有    功能接线都已完成,外接引线全部甩到接线端子,接线简单、接线思路清晰明确。

·控制主机技术指标:

名称

激光越线检测控制主机

型号

FT-YXKZ-01

FT-YXKZ-02

系统电压

AC220V±10%

系统功率

300W

500W

探测距离

<500m

语音提示器功率

≤100W/条音柱

语音播报次数

有越线行为循环播放

控制方式

遥控器无线控制

遥控距离

600m

主机箱尺寸

400*300*200mm

主机箱材质

1mm冷扎钢板

工作温度

-40℃~70℃

 

·单站台信号控制模式

当站台工作人员按下遥控器“A”键,各设备正常供电工作,越线信号旁路被解除,有人越线或侵线,内部MCU收到越线信号后即会通过NO和COM端子输出信号触发语音提示器播放语音和地埋爆闪灯闪烁,实现越线提醒的功能。当站台工作人员按下遥控器的“B”键,激光越线探测器会正常工作,控制主机内部MCU正常接收越线信号,但是控制主机不会驱动语音提示器播报语音和爆闪灯闪烁,实现暂停警示的功能。

·两站台信号控制模式

两站台系统控制选用8键无线遥控器,当站台工作人员按下遥控器1”键,各设备正常供电工作,越线信号旁路被解除,有人越线或侵线,内部MCU收到越线信号后即会通过端子输出信号触发语音提示器播放语音、对应的站台越线提示指示灯亮起和地埋爆闪灯闪烁,实现越线提醒的功能。当站台工作人员按下遥控器的2”键,激光越线探测器会正常工作,控制主机内部MCU正常接收越线信号,但是控制主机不会驱动各个提示系统,实现暂停警示的功能1、2和3、4和5、6和7、8共控制4条防线,其中1、2和5、6为站台区防线,3、4和7、8为旅客禁止通行防线

 

3.4 无线信号控制器

无线信号控制器属于站台越线专用控制器,由本公司根据站台越线检测功能专门设计,外壳材质ABS工程塑料,卡轨式安装。它起到无线控制信号接收、越线信号检测、驱动站台越线提示器和触发语音、爆闪的功能。控制器带有电源指示灯、工作模式指示灯、无线信号指示灯、语音输出指示灯。可根据工作模式设置自动控制输出状态。

无线信号控制器实物如图3-4-1所示:

  

3-4-1

无线信号控制器包含发射模块和接收模块两部分。

发射模块整体尺寸为145*43*25mm,抽拉式天线,按键个数根据应用场景进行选择,天线拉出后总长度为240mm。外壳背部曲线设计,握持手感舒适,右侧设计有电源开关,背部电池仓盖推拉式结构,电池型号为9V方形电池可更换,正面顶部设计有信号发射指示灯。发射模块实物如图3-4-2所示:

 

3-4-2

发射模块的工作频率为433M,采用声表谐振器SAW稳频,频率稳定度极高,当环境温度在-25~+85度之间变化时,频飘仅为3ppm/度。声表谐振器的频率稳定度仅次于晶体,而一般的LC振荡器频率稳定度及一致性较差,即使采用高品质微调电容,温差变化及振动也很难保证已调好的频点不会发生偏移。模块体积小、遥控距离远,发射电压为9V时为最佳工作电压,具有较好的发射效果,发射电流约60毫安,海上空旷理论传输距离1000米,实际传输距离视现场环境略有改变,发射功率约500毫瓦。数据信号采用FSK方式调制,以降低干扰吗,当数据信号停止时发射电流降为零

接收模块的工作频率为433M,静态电流仅为4毫安,它为超再生接收电路,接收灵敏度高。本模块其它超再生接收电路那样产生密集的噪声波形,所以抗干扰能力较强。接收模块焊接在无线信号控制器内部电路上,完成控制信号的接收功能。

由于控制器安装在控制箱内部,无线信号很大程度被控制箱屏蔽,为了达到远距离控制的效果,需要加装高增益外引天线,增大无线信号的接收距离。天线通过控制箱底部出线孔引出放置在箱外,底部强磁吸盘(见3-4-3

 

3-4-3高增益天线

3.5站台越线指示

站台越线提示器外壳采用铝合金材质,表面进行拉丝处理,质量更轻,即使长期使用也不会出现生锈的情况,且外壳两端带有固定孔,方便安装,提示器外壳尺寸为:142×88×38mm。选用防呆航空插头作为通信接口,保证了使用人员使用过程中无论怎么连接都不会接错,提示器到控制箱通信线距离应2000米。提示器是通过DC12V2A适配器来进行供电,使用过程更加安全可靠。独立的开关可以根据现场实际情况进行对提示器进行开关处理。

3.5语音提醒

本系统语音提醒功能独立实现,不与站台语音系统相冲突。语音通过控制主机触发播报,由广播功放(如图3-5-1所示)进行功率放大,语音内容为“您已越线,请后退(语音可定制)。语音提示器实物如图3-5-2所示

 

3-5-1

 

3-5-2

功放根据功率的大小分1000W型、1500W型、2000W型以供选择,外形尺寸统一为630*430*195mm,喊话功能右功放连接麦克风来实现。

单个语音提示器额定播放功率为100W50W可选,工作电压支持AC110V,长*宽*高尺寸为856*150*82mm。因站台较空旷、声音衰减幅度大,根据现场体验,语音提示器要求每间隔60米左右安装一个,一般500米长度的铁路站台需安装8个左右,如图3-5-3所示

 

3-5-3

3.6地埋爆闪灯

 

3-6-1

单个爆闪灯额定功率为5W,工作电压支持AC24V-AC12V宽电压输入,*宽*高尺寸为150*150*70mm颜色为红或蓝爆闪灯,安装按现场情况而定,灯到控制箱距离应小于500m

第四章、系统配置清单

单站台系统主要配置如下表所列,具体可根据现场条件调整。

名 称

品牌

型号

单位

数量

单价

备 注

激光越线探测器

飞天激光

XD-B500DL

1

 

 

系统控制主机

飞天激光

FT-YXKZ-01

1

 

 

大功率广播功放

飞天激光

FT-GBGF-1

*

 

具体数量依据音柱功率分配

无线信号控制器

飞天激光

FT-WXKZ-01

1

 

 

无线遥控器

飞天激光

FT-WXYK-3000-4

2

 

一用一备

语音报警音柱

飞天激光

FT-TS-100W

*

 

具体数量依据站台长度分配

地埋爆闪灯

飞天激光

FT-BS-01

*

 

具体数量依据站台长度分配

单站台系统主要配置如下表所列,具体可根据现场条件调整。

名 称

品牌

型号

单位

数量

单价

备 注

激光越线探测器

飞天激光

XD-B500DL-ZJ01

2

 

 

系统控制主机

飞天激光

FT-YXKZ-02

1

 

 

大功率广播功放

飞天激光

FT-GBGF-2

*

 

具体数量依据音柱功率分配

无线信号控制器

飞天激光

FT-WXKZ-02

1

 

 

站台越线指示器

飞天激光

FT-YXZS-02

1

 

 

无线遥控器

飞天激光

FT-WXYK-3000-8

4

 

语音报警音柱

飞天激光

FT-TS-100W

*

 

具体数量依据站台长度分配

地埋爆闪灯

飞天激光

FT-BS-01

*

 

具体数量依据站台长度分配

 

第五章、安装与布设

激光越线探测器的安装需要4螺栓尺寸为M8*80mm膨胀螺丝直接固定在地面上或安装在支架上(现场地面无法直接安装的需要支架),要求地面为坚硬平整的混凝土结构或石基结构。

防护外罩的安装需要6颗螺栓尺寸M10*80mm膨胀螺丝直接固定在地面上或安装在支架上(现场地面无法直接安装的需要支架),要求地面为坚硬平整的混凝土结构或石基结构

用户需要沿站台首尾布设一根的多芯软铜电源线AC220V市电,到越线探测器再由DC12V适配器给设备进行供电,接收端信号铺设一根多芯软铜线连接到控制箱;从站台首个语音报警音柱到末个语音提示器布设一根的多芯软铜音频线连到功放就可实现语音播报统一控制;地埋爆闪灯沿需要铺设爆闪灯的路径,布设一根的多芯软铜电源线连接到控制主机,实现爆闪灯的控制和供电;站台越线提示器到控制箱需要布设一根的多芯软铜信号线,用于控制主机控制站台越线提示器。

激光越线探测器安装示意图:

 

5-1

第六章、维护与保养

因站台现场条件特殊,不停站的列车通过时风压大、震动强,长久下来可能会对越线探测器的激光束产生影响。激光警戒线与安全黄线平行、与地面高度远近一致是保证系统正常运行的重要前提,要求用户需每隔两个月或一个季度对激光越线探测器进行一次激光光路校准和系统的整体检查维护。

第七章精选案例展示

7.1、沈阳铁路局东港北站站台越线检测系统展示

 

7-1-1激光越线探测器

 

7-1-2地埋爆闪灯

 

 

 

 

 

 

 

 

7.2、沈阳铁路局大孤山站站台越线检测系统展示

 

7-2-1控制主机

 

7-2-2报警音柱

7.3、沈阳铁路局丹东站站台越线检测系统展示

 

7-3-1

 

7-3-2

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