铁路预报警防护履带式机器人的研究

铁路预报警防护履带式机器人的研究

张锦祥、王硕、李坤玉

郑州铁路职业技术学院  郑州  451460

摘要

列车的安全行驶离不开基层铁路的工务检修，铁路部门工务巡线工等需要定期对铁路现场进行维护和维修作业，而由于列车的行驶速度较快，近年来导致的人车相撞的事故也不断有发生。因此如何保证铁路现场作业人员的及时停工撤离成为了铁路运输安全中的重大难题。

关键词：铁路安全   机器人   履带式   高速列车

一、引言

随着我国列车时速的不断提高，大大提高了铁路的运输能力和铁路工作系统的完善。给国民生产带来了积极的影响。国民幸福指数受此影响也得到一定的提高。但速度的提高也给铁路系统带来了相当的压力。安全隐患也随之提升。而工务巡线维修作业人员的安全首当其冲。

工务巡线维修人员在作业时需要携带道尺、道岔液压捣鼓机、内燃机扳手、钢轨打磨机等设备。施工人员在接到下道提醒后必须快速下道。施工人员设备种类多，设备重，但施工人员仍然需要快速下道，一旦下道不及时就会造成惨剧的发生，且会影响列车的正常通行。

  在铁路线路基本作业要求中，营业线施工作业以及维修作业的可不纳入天窗的维修项目，以及临近营业线的施工，都具有一定的风险。

  目前普速铁路的防护信号备品种类多且繁杂，如表1、表2。

表1：高速列车防护信号备品

表2：高速列车防护信号备品

目前，铁路运输施工现场主要依靠作业调度和人工监测来确保安全防护。然而，这两种方法并不能充分满足铁路轨道施工的安全要求。作业调度通常将简单且集中的施工安排在特定时间段内完成，但对于复杂的维修工作来说，短暂的时间安排往往无法满足需求。随着铁路运输量近年持续增长，对铁路维护工作的需求也与日俱增，仅依赖特定时间安排远不能满足实际施工需求。

人工监测包括现场防护员监控和驻站联络员监测。驻站联络员通过对讲机及时传达列车进出站信息，而现场防护员则负责接收并确认这些信息，以确保列车接近时及时通知在轨作业人员下轨。然而，在恶劣天气（如雨天、雾天、沙尘暴等）或通信环境不佳（对讲信号差）的情况下，以及受限视野（如弯道、隧道、山体遮挡）或防护人员疲劳的情况下，可能导致未能及时向在轨作业人员传达列车接近信息，从而危及行车和施工人员的安全。

二、履带式防护机器人的工作原理

1、机器人特点：

   该机器人拟对铁路工务施工人员进行保护。对面向、邻道来车进行预防报警。要求该机器人拥有可靠性与稳定性。该机器人有以下特点：拥有坚固的机身以及行走式履带机构；便于检测来车要拥有可伸缩机械臂和图像识别系统；可实现全区段全天候报警工作；各种天气下均可进行工作（除却灾害天气）；报警延迟控制在3秒内；机器人具有良好的续航以及有越野能力；

2、机器人各部分构成：

该机器人由履带行走机构、远程控制模块、WLAN模块、蓝牙通信模块、机械臂结构、红外检测模块、红外测距模块、震动检测模块、摄影模组和便捷式报警接受装置。

图一（概念化模型）

3、工作原理流程介绍：

施工时，施工人员将防护机器人投放在施工地点外五公里处（路基外，建筑限界内），机器人开始获取自身位置，将位置信息发送给便捷式接收器。机器通过列车列调信息结合检测器检测结果对比分析，每三秒传输列车是否到达信息。邻道作业时同时监测邻道来车信息；结合列调信息在工作时间结束后提醒工作人员下道，二阶段检测到列车经过时发出警报，工作人员立即下道（主要提醒未下道人员）；在列调信息与实际检测信息有误时，以检测信息为准进行防护。

三、总结

该安全防护机器人，利用GPS卫星定位系统获得作业点所在地的位置信息，通过CTC/TDCS系统及微机监测系统获得列车的运行位置，进行运算求出距离。达到及时连续预报列车距作业点的距离，发出列车接近信号报警提示，链接的便携式报警器进行报警提示。利用数字技术实现了直接传输信号，避免了模拟对讲机通话存在的通话质量问题。利用履带式行走机构，能够在轨面、路基、建筑限界内进行行走。最终达到实用、方便、适用、适应性强的设计目标。

参考文献：

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