铁水联运车辆交接安全防护系统及方法与流程

本发明涉及铁路运输领域，尤其涉及一种铁水联运车辆交接安全防护系统及方法。

背景技术：

铁路运输指利用机车、车辆等技术设备沿铺设轨道运行的运输方式(定义)。铁路运输是使用铁路列车运送旅客和货物的一种运输方式。它在社会物质生产过程中起着重要作用。其特点是运送量大，速度快，成本较低，一般又不受气候条件限制，适合于大宗、笨重货物的长途运输。

在铁路轨道上用于运送旅客、货物和为此服务或原则上编组在旅客列车、货物列车中使用的单元载运工具。可简称为“车辆”。摘自(gbt45491.1-2004)。

机车是牵引或推送铁路车列运行，而本身不装载营业载荷的自推进车辆(机车定义)。有动力在铁路轨道上运行的具备牵引能力本身不装载营业荷载的称为机车或轨道牵引车，如电力机车、内燃机车等，采用人工驾驶和自动驾驶；

由若干带动力的车辆(动车)和不带动力的车辆(拖车)组成的，在正常使用寿命周期内始终以固定编组运行、不能随意更改编组的一组列车成为动车组(动车组定义)。具有装载营业荷载能力并且具有动力驱动且连挂成组运行的车辆称为动车组，如：铁路客运动车组、货运动车组、地铁列车、轻轨列车和有轨电车，采用有人驾驶或无人自动驾驶；

具有动力不装载营业荷载的单车称为轨道车，大多用于铁路的养护维修作业用，目前普遍采用人工驾驶。

铁路专用线引入港口栈桥或码头前沿，集装箱船舶装载集装箱靠泊码头，岸桥对集装箱船进行卸船操作，岸桥吊车将集装箱货物直接从船舶转运到铁路车列上或由铁路车列直接转运到船舶，无需中转堆场和场内集卡车等水平运输设备。在装卸作业自动化过程中需要铁路集装箱车辆的精确定位，需要采用适用高效的动态的定位方法和误差精度满足铁水联运运输自动化控制的需要，既有铁路调车机车主要作业是车站与港口间的取送作业，无法满足岸桥装卸定位精度要求。

轨道动力牵引系统(简称轨道牵引车，下同)是一种运用于铁水联运车船直取驳接中转运输系统中自有动力、自动化运行的轨道车辆总称；它是集合了铁路机车、港口自动驾驶集卡车技术、具有高精度定位技术优点进行创新产生轨道牵引工具。

铁路专用线引入港口栈桥或码头前沿，配合装卸船机械实施车船直取装卸作业模式，由岸桥吊直接将集装箱一次装卸完成车船接驳，可以解决疏港铁路“最后一公里”衔接不畅的问题，减少港口倒装、减少搬运次数，降低倒装时间，降低接驳成本。由此构建铁水联运高效率综合交通运输体系。鉴于铁路调车机车用途是取送车作业，不具备自动化控制系统，铁路调车机推送车辆进入港口装卸线后摘钩，由具有精确定位功能的轨道牵引车连接后牵引铁路车列在港口前沿码头上前进或后退，牵引铁路车列在码头前沿上精确定位移动，配合岸桥快速装卸作业。集装箱船舶装载集装箱靠泊码头，岸桥对集装箱船进行装卸船操作，岸桥吊车将集装箱货物直接从船舶转运到铁路车列上或由铁路车列直接转运到船舶，无需中转堆场和场内集卡车等水平运输设备，降低集装箱联运中转时间，提高作业效益。

但是现有的铁路装卸线引入到港口码头栈桥或码头前沿，由轨道牵引车牵引车辆移动定位配合岸桥实现车船直取装卸作业模式无法保证港口作业区轨道牵引车与取送车调机机车的协同作业安全防护。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种铁水联运车辆交接安全防护系统及方法，旨在用于保障港口码头上轨道牵引车与铁路取送调车机的车辆交接作业安全。

本发明是这样实现的：

一方面，本发明提供一种铁水联运车辆交接安全防护系统，应用于铁路装卸线引入到港口码头栈桥或码头前沿，由轨道牵引车牵引车辆移动定位配合岸桥实现车船直取装卸作业模式的港口码头，该系统包括：

港口作业防护区域，包括装卸区、位于装卸区前方的第一防护区以及位于装卸区后方的第二防护区；

区段监测装置，设置于港湾站与港口接轨处，用于监测调车机车及铁路车列向港口运行和由港口返回的时机并向港口发出相应的通知；

调车机车区段检测装置，采用计轴器或轨道电路，设置于第一防护区的入口端，用于检测调车机车及铁路车列进入和退出港口作业防护区域的实时状态；

机窝a和机窝b，分别设置于第一防护区和第二防护区，用于供轨道牵引车停车；

轨道牵引车区段检测装置，采用计轴器或轨道电路，设置于机窝b与装卸区的交界处，用于检查机窝b处轨道牵引车的空闲与占用信息；

以及安全防护控制系统，与所述区段监测装置、调车机车区段检测装置、轨道牵引车区段检测装置以及轨道牵引车进行通信，用于根据区段监测装置或调车机车区段检测装置检测的调车机车及铁路车列的信息指令轨道牵引车进入或离开机窝b，以及根据轨道牵引车区段检测装置检测的机窝b处轨道牵引车的空闲与占用信息指令是否允许调车机车及铁路车列进入港口作业防护区域。

进一步地，还包括设置于第一防护区的入口处并面向港口外侧的第一防护信号机，所述第一防护信号机根据安全防护控制系统下达的是否允许调车机车及铁路车列进入港口作业防护区域的指令显示灯光，当第一防护信号机亮禁止灯光时，禁止调车机车及铁路车列进入港口作业防护区域，当第一防护信号机亮允许灯光时，允许调车机车及铁路车列进入港口作业防护区域。

进一步地，还包括设置于机窝b与装卸区的交界处并面向机窝b的第二防护信号机，所述第二防护信号机根据安全防护控制系统下达的轨道牵引车进入或离开机窝b的指令显示灯光，当第二防护信号机亮禁止灯光时，轨道牵引车在机窝b处禁止移动，当第二防护信号机亮允许灯光时，允许轨道牵引车离开机窝b。

进一步地，还包括机车停车标，所述机车停车标设置于第一防护区和装卸区的分界点处，用于供铁路调车机车在机车停车标处停车，所述机窝a位于机车停车标前方。

进一步地，还包括车档，所述车档设置在第二防护区的尽头端，用于挡止轨道牵引车，所述机窝b位于车档前方。

进一步地，所述第一防护区的长度为装卸列车的最大长度；所述装卸区的长度为装卸列车的最大长度的两倍；所述第二防护区长度为轨道牵引车车体长度与制动距离与尽头线规定防护距离之和。

进一步地，所述区段监测装置为信号联锁控制系统、轨道电路装置、轨道计轴监测装置、车轮传感器或车号识别装置。

进一步地，还包括装卸区区段检测装置，采用计轴器或轨道电路，设置于第一防护区与装卸区的交界处，用于检查装卸区是否有车占用。

另一方面，本发明还提供一种铁水联运车辆交接安全防护方法，基于上述的铁水联运车辆交接安全防护系统，该方法包括以下步骤：

(1)初始状态，轨道牵引车停在机窝a处，第一防护信号机点禁止灯光，禁止港湾站调车机车及铁路车列进入港口作业防护区域；

(2)区段监测装置检测到有调车机车及铁路车列从港湾站向港口运行，向港口发出开始本次取送调车作业通知，安全防护控制系统接收到有调车机车及铁路车列从港湾站向港口运行的信息后指令轨道牵引车从机窝a处行驶至机窝b处；

(3)轨道牵引车区段检测装置检测到机窝b处轨道牵引车占用的信息后向安全防护系统报告，安全防护控制系统指令第一防护信号机点亮允许灯光，允许调车机车推送铁路车列进入港口作业防护区域；

(4)调车机车接收到第一防护信号机点亮允许灯光信号，推送铁路车列驶入港口作业防护区域，调车机车行驶到机车停车标处停车，调车机车区段检测装置检测到调车机车及铁路车列进入港口作业防护区域，向安全防护控制系统报告，安全防护控制系统控制第二防护信号机点亮禁止灯光，指令轨道牵引车在机窝b处停车并禁止移动，防护调车机车作业；

(5)调车机车与铁路车列摘钩，离开第一防护区越过第一防护信号机，调车机车区段检测装置检测到调车机车及铁路车列退出港口作业防护区域，向安全防护控制系统报告，安全防护控制系统控制第二防护信号机点亮允许灯光，允许轨道牵引车进入装卸区进行车列牵引装卸作业；

(6)轨道牵引车接收到作业指令后，离开机窝b进入装卸区并与铁路车列连接，牵引或推送铁路车列在装卸区装卸线作业，轨道牵引车区段检测装置检测到机窝b空闲的信息后向安全防护控制系统报告，安全防护控制系统控制第一防护信号机点亮禁止灯光，此时禁止调车机车及铁路车列进入港口作业防护区域；

(7)轨道牵引车牵引铁路车列在装卸区与岸桥配合运行，从港口停泊的船舶上转运集装箱和货物，集装箱车列装卸完毕，轨道牵引车推送铁路车列至接驳点，并与铁路车列摘钩，轨道牵引车行驶到机窝b处，轨道牵引车区段检测装置检测到机窝b处轨道牵引车占用的信息后向安全防护控制系统报告，安全防护控制系统控制第一防护信号机点亮允许灯光，允许调车机进入港口作业防护区域；

(8)调车机车接收调度指挥系统命令，进入港口作业防护区域与铁路车列连接，调车机车区段检测装置检测到调车机车及铁路车列进入港口作业防护区域后向安全防护控制系统报告，安全防护控制系统控制第二防护信号机点亮禁止灯光，禁止轨道牵引车离开机窝b；

(9)调车机车牵引铁路车列离开港口作业防护区域返回港湾站，调车机车区段检测装置检测到调车机车及铁路车列退出港口作业防护区域后向安全防护控制系统报告，安全防护控制系统控制第二防护信号机点亮允许灯光，允许轨道牵引车离开机窝b。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的这种铁水联运车辆交接安全防护系统及方法，设置三段式的港口作业防护区域，装卸区两端分别设置第一防护区和第二防护区，并在第一防护区和第二防护区分别设置用于停放轨道牵引车的机窝a和机窝b，通过区段监测装置和调车机车区段检测装置对调车机车及铁路车列的区段位置进行检测，通过轨道牵引车区段检测装置对轨道牵引车的位置进行检测，以及通过安全防护控制系统对调车机车及铁路车列以及轨道牵引车的位置进行协调，防止调车机车和轨道牵引车出现冲撞安全事故，保证港口作业区轨道牵引车与调机机车的协同作业安全。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种铁水联运车辆交接安全防护系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种铁水联运车辆交接安全防护方法的流程示意图。

附图标记说明：1-区段监测装置、2-调车机车、3-调车机车区段检测装置、4-第一防护信号机、5-轨道牵引车、6-机窝a、7-机车停车标、8-岸桥、9-机窝b、10-轨道牵引车区段检测装置、11-第二防护信号机、12-车档、13-装卸区区段检测装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1所示，本发明实施例提供一种铁水联运车辆交接安全防护系统，应用于铁路装卸线引入到港口码头栈桥或码头前沿，由轨道牵引车5牵引车辆移动定位配合岸桥8实现车船直取装卸作业模式的港口码头，用于控制轨道牵引车5与取送车调车机车2的车辆安全交接，该系统包括：

港口作业防护区域，防护范围由三段组成，包括装卸区、位于装卸区前方的第一防护区以及位于装卸区后方的第二防护区；优选地，所述第一防护区的长度l1为设计装卸列车的最大长度；所述装卸区的长度l2为设计装卸列车(含牵引车)的最大长度的两倍，即码头前沿或栈桥装卸线长度(不含机窝)是装卸车列最大长度的2倍；所述第二防护区长度l3为轨道牵引车5车体长度与制动距离与尽头线规定防护距离之和；

区段监测装置1，设置于港湾站与港口接轨处，用于监测调车机车2及铁路车列向港口运行和由港口返回的时机并向港口发出相应的通知；监测到调车机车2及铁路车列向港口运行时，向港口发出开始本次取送调车作业通知，监测到调车机车2及铁路车列由港口返回时，向港口发出本次取送车作业完成通知；优选地，所述区段监测装置1为信号联锁控制系统、轨道电路装置、轨道计轴监测装置、车轮传感器或车号识别装置；

调车机车区段检测装置3，采用计轴器或轨道电路，设置于第一防护区的入口端，用于检测调车机车2及铁路车列进入和退出港口作业防护区域的实时状态；调车机车2及铁路车列作业运行进入或退出港口时，检测点采集记录下所有机车或车辆通过该点的时间、地点、运行方向(进港或出港)、车辆型号、车号、编组排列顺序数据；

机窝a6和机窝b9，分别设置于第一防护区和第二防护区，用于供轨道牵引车5停车；机窝a6的设置位置不影响港口码头或栈桥上集卡车和岸桥8作业通行，机窝b9的设置位置也尽量不影响港口码头前沿作业；

轨道牵引车区段检测装置10，采用计轴器或轨道电路，设置于机窝b9与装卸区的交界处，用于检查机窝b9处轨道牵引车5的空闲与占用信息；机窝b9处空闲，表示轨道牵引车5处于作业状态或在机窝a6待命；机窝b9处占用，表示轨道牵引车5在安全区域；

以及安全防护控制系统，与所述区段监测装置1、调车机车区段检测装置3、轨道牵引车区段检测装置10以及轨道牵引车5进行通信，用于根据区段监测装置1或调车机车区段检测装置3检测的调车机车2及铁路车列的信息指令轨道牵引车5进入或离开机窝b9；以及根据轨道牵引车区段检测装置10检测的机窝b9处轨道牵引车5的空闲与占用信息指令是否允许调车机车2及铁路车列进入港口作业防护区域，具体控制方法参见实施例2。所述安全防护控制系统为车辆交接安全防护过程中用于交换信息以及进行控制的各系统的总称，可以包括多个不同作用的子系统。

上述实施例中，计轴是一种车轮传感器与智能逻辑判断、存储芯片组成的区段车列检查装置，是铁路两端车站铁路区段上的装设设备，利用安装在钢轨的闭环传感器监督列车车轮对经过数，经过设在室内的微机系统与门检测后将本站的轮对数利用半自动设备发送至对方站，列车到达对方站后，对方站收到轮对数与发车站的相同时自动开通区间。

车轮传感器(或称检测点)安装在轨道区段的两端分界点。同时每个区段有一个由计算机实现的，与区段各端检测点相关的电子计数器和存储器。一个检测点有两个独立的传感器组成，检测点借助于每个传感器被经过的次序能检测列车运行方向。当每个轮对进入驶过轨道区段的始端检测点时该区段的计数器递增。当列车离去经过同样的末端检测点时该区段的计数器递减。如果联网计数计算结果是零，轨道区段对后续的列车来说被认为是出清。是一种区段检测装置。

在铁路车站和站间区间控制系统设计时，根据用户对列车运行密度的要求，将铁路车站和区间线路用分割成若干个轨道区段，在每个区段的始端和终端加上发送、接收器件，即将铁路的两条钢轨作为一个传输电路，构成一个信息传输回路。当区段内没有列车或车辆时，接受器件得到电信号信息，证明区段内没有列车或车辆；当列车进入区段时，轮对将两根钢轨短路，信息不能到达接收端，接收端继电器失磁落下，证明轨道区段内有列车或车辆。轨道区段内的列车通过列车运行控制系统给出的车次编号和车次编号中的列车编组表或车站现车系统车辆排列顺序表，达到列车及车辆区域定位的目的。

轨道电路定位方式的优点是经济、方便、可靠性高，既可以实现列车定位，又可以检测轨道的完好情况缺点是定位精度取决于轨道电路的长度，实际应用中轨道电路的长度按照应用环境确定，区域长度在100m至2000m不等。

由于它是通过一段轨道区域来实现定位的，所以无法判断车辆在这段轨道上的具体精确位置，只能判断列车所在区间，其误差范围就是这段回路的轨道长度，控制系统只能得到列车或车辆的一个相对位置范围。

在区段两端安装计轴器和运算器实现轨道区域定位的称为计轴轨道电路，是轨道电路的一种形式。

优选地，还包括设置于第一防护区的入口处并面向港口外侧的第一防护信号机4，用于防止外来的调车机车2、车辆在港口装卸线车船直取作业过程中对装卸机具、车辆和牵引车可能引起的冲撞进行防护。所述第一防护信号机4与所述安全防护控制系统进行通信，所述第一防护信号机4根据安全防护控制系统下达的是否允许调车机车2及铁路车列进入港口作业防护区域的指令显示灯光，当第一防护信号机4亮禁止灯光时，禁止调车机车2及铁路车列进入港口作业防护区域，当第一防护信号机4亮允许灯光时，允许调车机车2及铁路车列进入港口作业防护区域。

优选地，还包括设置于机窝b9与装卸区的交界处并面向机窝b9的第二防护信号机11，所述第二防护信号机11根据安全防护控制系统下达的轨道牵引车5进入或离开机窝b9的指令显示灯光，当第二防护信号机11亮禁止灯光时，轨道牵引车5在机窝b9处禁止移动，当第二防护信号机11亮允许灯光时，允许轨道牵引车5离开机窝b9。

进一步地，还包括机车停车标7，所述机车停车标7设置于第一防护区和装卸区的分界点处，用于供铁路调车机车2在机车停车标7处停车，所述机窝a6位于机车停车标7前方。铁路调车机车2需在机车停车标7处停车，在装卸区内交接车辆，使得调车机车2与轨道牵引车5在装卸线机车停车标7码头前沿一侧固定区域交接车列车辆。

进一步地，还包括车档12，所述车档12设置在第二防护区的尽头端，用于挡止轨道牵引车5，所述机窝b9位于车档12前方。

进一步地，还包括装卸区区段检测装置13，采用计轴器或轨道电路，设置于第一防护区与装卸区的交界处，用于检查装卸区是否有车占用。

实施例2：

如图2所示，本发明实施例还提供一种铁水联运车辆交接安全防护方法，基于上述的铁水联运车辆交接安全防护系统，该方法执行之前，车站调度系统与港口调度系统交换铁水联运作业计划信息；该方法包括以下步骤：

(1)初始状态，轨道牵引车5停在机窝a6处，因为轨道牵引车5没有位于安全区域机窝b9处，第一防护信号机4点禁止灯光，禁止港湾站调车机车2及铁路车列进入港口作业防护区域，防护轨道牵引车5安全；铁路港湾站调度系统下达作业命令，调车机车2推送铁路车列从港湾站出发，铁路港湾站调度系统向港口调度系统报告实施港口调车取送作业；

(2)区段监测装置1检测到有调车机车2及铁路车列从港湾站向港口运行，检测的信息传递给港口调度系统，港口调度系统向车辆安全防护控制系统下达开始本次取送调车作业通知，安全防护控制系统接收到有调车机车2及铁路车列从港湾站向港口运行的信息后指令轨道牵引车5从机窝a6处行驶至机窝b9处；

(3)轨道牵引车区段检测装置10检测到轨道牵引车5到达机窝b9处，机窝b9处此时为轨道牵引车5占用状态，向安全防护系统报告，安全防护控制系统指令第一防护信号机4点亮允许灯光，允许调车机车2推送铁路车列进入港口作业防护区域；

(4)调车机车2接收到第一防护信号机4点亮允许灯光信号，推送铁路车列驶入港口作业防护区域，调车机车2行驶到机车停车标7处停车，此时铁路车列位于码头前沿装卸区内，调车机车2位于第一防护区内，调车机车区段检测装置3检测到调车机车2及铁路车列进入港口作业防护区域，向安全防护控制系统报告，安全防护控制系统控制第二防护信号机11点亮禁止灯光，指令轨道牵引车5在机窝b9处停车并禁止移动，防护调车机车2作业；

(5)调车机车2与铁路车列摘钩，离开第一防护区越过第一防护信号机4，调车机车区段检测装置3检测到调车机车2及铁路车列退出港口作业防护区域，向安全防护控制系统报告，安全防护控制系统控制第二防护信号机11点亮允许灯光，允许轨道牵引车5进入装卸区进行车列牵引装卸作业；

(6)轨道牵引车5接收作业指令后，离开机窝b9进入装卸区并与铁路车列连接，牵引或推送铁路车列在装卸区装卸线作业，轨道牵引车区段检测装置10检测到机窝b9空闲的信息后向安全防护控制系统报告，安全防护控制系统控制第一防护信号机点亮禁止灯光，此时禁止调车机车2及铁路车列进入港口作业防护区域，保证装卸作业的安全；

(7)轨道牵引车5牵引铁路车列在装卸区与岸桥8配合运行，从港口停泊的船舶上转运集装箱和货物，集装箱车列装卸完毕，轨道牵引车5推送铁路车列至接驳点(第一防护区与装卸区之间的位置)，并与铁路车列摘钩，轨道牵引车5行驶到机窝b9处，轨道牵引车区段检测装置10检测到机窝b9处轨道牵引车5占用的信息后向安全防护控制系统报告，安全防护控制系统控制第一防护信号机4点亮允许灯光，允许调车机进入港口作业防护区域；

(8)调车机车2接收调度指挥系统命令，进入港口作业防护区域与铁路车列连接，调车机车区段检测装置3检测到调车机车2及铁路车列进入港口作业防护区域后向安全防护控制系统报告，安全防护控制系统控制第二防护信号机11点亮禁止灯光，禁止轨道牵引车5离开机窝b9，防护调车机车2的安全；

(9)调车机车2牵引铁路车列离开港口作业防护区域返回港湾站，调车机车区段检测装置3检测到调车机车2及铁路车列退出港口作业防护区域后向安全防护控制系统报告，安全防护控制系统控制第二防护信号机11点亮允许灯光，允许轨道牵引车5离开机窝b9。

如果后续计划继续装卸作业，轨道牵引车5继续位于机窝b9安全位置等待，第一防护信号机4点亮允许灯光，允许调车机车2再次进入港口取送车作业。轨道牵引车5若无后续作业，可以返回机窝a6处停车，等待下一次运输装卸作业任务；轨道牵引车区段检测装置10检测到机窝b9空闲的信息后向安全防护控制系统报告，安全防护控制系统控制第一防护信号机4点亮禁止灯光，此时禁止调车机车2及铁路车列进入港口作业防护区域，防护轨道牵引车5安全。

综上所述，本发明实施例提供的这种铁水联运车辆交接安全防护系统及方法，设置三段式的港口作业防护区域，装卸区两端分别设置第一防护区和第二防护区，并在第一防护区和第二防护区分别设置用于停放轨道牵引车5的机窝a6和机窝b9，通过区段监测装置1和调车机车区段检测装置3对调车机车2及铁路车列的区段位置进行检测，通过轨道牵引车区段检测装置10对轨道牵引车5的位置进行检测，以及通过安全防护控制系统对调车机车2及铁路车列以及轨道牵引车5的位置进行协调，防止调车机车2和轨道牵引车5出现冲撞安全事故，保证港口作业区轨道牵引车5与调机机车的协同作业安全。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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