铁水联运铁路穿堤坝通道智能防洪控制系统及其控制方法

技术领域

本发明属于铁水联运领域，具体涉及一种铁水联运铁路穿堤坝通道智能防洪控制系统及其控制方法。

背景技术

铁路穿越江海堤防主要用于连接港口和铁路轮渡栈桥，常规的有两种模式，一种是将铁路线路标高抬高至堤防标高，越过堤防后落坡至港口作业区高度或栈桥高度，这种方式需要较长长度线路抬升和落坡，港口场地限制难以实现。另外一种是在堤防位置开闸口，铁路线路以港口的地面标高直接穿越堤防，汛期时使用土工结构封闭堤防闸口，停用铁路线路，土工结构防水安装和拆除需要几天时间，且需要提前在警戒水位时开始安装。

随着铁水联运快速发展，铁路与江海湖河交叉越来越多，铁路穿越堤坝的需求也日益迫切，而怎样既能满足铁路安全运行需求而又不影响堤坝防洪安全，需要我们研究出一套铁水联运铁路穿堤坝通道智能防洪控制系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁水联运铁路穿堤坝通道智能防洪控制系统及其控制方法，旨在用于解决防洪和潮汐期间铁路穿堤坝通道防洪闸门设施快速启闭和闸门启闭过程中铁路车列的运行安全防护问题，以确保大堤防洪安全和铁路车列运行安全。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种铁水联运铁路穿堤坝通道智能防洪控制系统，包括：

快速启闭闸门装置，包括位于铁路穿堤通道处的闸门以及闸门控制装置；所述闸门控制装置用于根据监控装置下达的指令控制闸门的工作状态及启闭状态，并将闸门状态信息反馈给监控装置；

水位测量装置，用于感应探知水位信息并传递给监控装置；

铁路车列位置检测装置，用于检测闸门安全启闭空间是否存在铁路车列并传递给监控装置；

监控装置，用于接收水位信息、闸门状态信息以及闸门安全启闭空间的铁路车列信息，并根据接收到的信息确定防护方案，向闸门控制装置和铁路车列信号控制装置下达相应的防护指令；

铁路车列信号控制装置，用于根据监控装置下达的指令向行进的铁路车列发出相应的信号，指示铁路车列停止或行进。

进一步地，所述闸门具有四种工作状态，包括停用状态、待机状态、启闭状态和锁闭状态；处于停用状态时闸门处于停电或封存状态，铁路穿堤通道开启；处于待机状态时闸门处于随时启动状态，铁路穿堤通道开启；处于启闭状态时闸门处于启闭过程中，铁路穿堤通道关闭；处于锁闭状态时闸门处于严密防水工作状态，铁路穿堤通道关闭。

进一步地，所述水位测量装置包括设置于预警水位、警戒水位和淹没水位高程位置的多个水位传感器；当测量水位低于预警水位时，闸门进入停用状态，闸门开放，铁路正常穿堤运行；当测量水位高于预警水位低于警戒水位时，闸门进入待机状态，铁路正常穿堤运行；当测量水位高于警戒水位时，闸门关闭，铁路穿堤通道关闭；当测量水位高于淹没水位时，闸门进入锁闭状态，监控装置进入连续监控状态。

进一步地，当闸门处于停用状态或者待机状态时，铁路穿堤通道开启，铁路车列信号控制装置开放允许信号，允许铁路车列通行；当闸门处于启闭状态或者锁闭状态时，铁路穿堤通道关闭，铁路车列信号控制装置开放禁止信号，禁止铁路车列通行。

进一步地，所述快速启闭闸门装置还包括闸门状态检测装置，所述闸门状态监测装置包括传感器和视频采集装置，所述传感器用于获取闸门位置信息并传递给监控装置，所述视频采集装置用于采集闸门运行影像信息并传递给监控装置。

进一步地，所述铁路车列位置检测装置包括设置于铁路穿堤通道前后的车辆感应器。

进一步地，还包括报警装置，用于在闸门启闭过程中对周围的车辆及人员进行警示，以及在水位处于报警水位以上时持续输出报警信号。

进一步地，还包括通信传输装置，用于实时向防汛管理部门传输水位信息、闸门工作状态及启闭状态信息、闸门安全启闭空间的铁路车列信息、铁路车列信号控制装置信号状态信息、闸门运行影像信息以及预置的报警信息。

第二方面，本发明还提供一种如上任一所述的铁水联运铁路穿堤坝通道智能防洪控制系统的设防控制方法，包括以下步骤：

当水位测量装置测量水位到达预警水位时，向监控装置传递水位信息，监控装置分析研判后，通过铁路车列信号控制装置向铁路车列发出预警指令，并通过铁路车列位置检测装置持续检测闸门安全启闭区间是否存在铁路车列，然后向闸门控制装置下达待机状态指令；

当水位测量装置测量水位到达警戒水位时，向监控装置发送水位信息，监控装置分析研判后，通过铁路车列信号控制装置向铁路车列发出禁止铁路车列穿越堤防通行指令，并通过铁路车列位置检测装置检测闸门安全启闭区间是否存在铁路车列，当闸门安全启闭区间无铁路车列占用时，监控装置向闸门控制装置发出关闭闸门指令并向报警装置发出报警指令，闸门控制装置控制闸门进行快速关闭，报警装置向区域内车辆人员发出警示提示，。

当闸门安全启闭区间有铁路车列占用时，监控装置向报警装置发出输出报警语音信号的指令，要求铁路车列快速撤离，当铁路车列在限定时间内没有撤离时，监控装置发出报警提醒人工介入；

当测量装置测量水位到达淹没水位时，向监控装置发送水位信息，监控装置分析研判后，通过铁路车列信号控制装置持续向铁路车列发出禁止铁路车列穿越堤防通行指令，向闸门控制装置发出闸门锁闭指令，并向报警装置发出报警指令。

第三方面，本发明还提供一种如上任一所述的铁水联运铁路穿堤坝通道智能防洪控制系统的撤防控制方法，包括以下步骤：

当水位测量装置测量水位退出淹没水位时，向监控装置发送水位信息，监控装置分析研判后，通过铁路车列信号控制装置持续向铁路车列发出禁止铁路车列穿越堤防通行指令，向闸门控制装置发出闸门解锁指令，并向报警装置发出持续报警指令；

当水位测量装置测量水位退出警戒水位时，向监控装置发送水位信息，监控装置分析研判后，通过铁路车列位置检测装置检测检测闸门安全启闭区间是否存在铁路车列，当闸门安全启闭区间无铁路车列占用时，向闸门控制装置发出开启闸门指令，并向报警装置发出报警指令，报警装置向区域内车辆人员发出警示提示，闸门控制装置控制闸门进行快速打开；监控装置通过铁路车列信号控制装置向铁路车列发出允许铁路车列穿越堤防通行指令，闸门打开后，向闸门控制装置下达待机状态指令；

当闸门安全启闭区间有铁路车列占用时，监控装置向报警装置发出输出报警语音信号的指令，要求铁路车列快速撤离，当车列在限定时间内没有撤离时，监控装置发出报警提醒人工介入；

当水位测量装置测量水位退出预警水位时，向监控装置发送水位信息，监控装置分析研判后，向闸门控制装置下达停机状态指令。

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铁路穿堤坝通道智能防洪控制系统及其控制方法，置快速启闭闸门装置、水位测量装置、铁路车列位置检测装置、铁路车列信号控制装置等，监控装置接收水位信息、闸门工作状态信息以及闸门安全启闭空间的铁路车列信息确定防护方案，向闸门控制装置和铁路车列信号控制装置下达相应的防护指令，解决防洪和潮汐期间铁路穿堤坝通道防洪闸门设施快速启闭和闸门启闭过程中铁路车列的运行安全防护问题，以确保大堤防洪安全和铁路车列运行安全。本发明首次在铁水联运工程中引入快速防洪设施控制系统，使得铁水联运工程实施过程中，铁路穿越堤坝通道既能快速启闭提高效率，同时满足铁路车列安全运行而又不影响堤坝防洪安全实际需求。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种铁水联运铁路穿堤坝通道智能防洪控制系统结构框图；

图2为本发明实施例提供的一种铁水联运铁路穿堤坝通道智能防洪控制系统结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种铁水联运铁路穿堤坝通道智能防洪控制系统的控制流程图。

附图标记说明：1-快速启闭闸门装置、11-闸门、2-水位测量装置、21-水位传感器、3-报警装置、4-监控装置、5-铁路车列信号控制装置、51-铁路信号机、6-铁路车列位置检测装置、61-车辆感应器。

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。

如图1和图2所示，本发明实施例提供一种铁水联运铁路穿堤坝通道智能防洪控制系统，包括快速启闭闸门装置1、水位测量装置2、铁路车列位置检测装置6、监控装置4以及铁路车列信号控制装置5，所述快速启闭闸门装置1、所述水位测量装置2、所述铁路车列位置检测装置6以及所述铁路车列信号控制装置5均与所述监控装置4通信连接，可以是无线通信或者有线通信的方式，本实施例不做限定。

所述快速启闭闸门装置1包括位于铁路穿堤通道处的闸门11以及闸门控制装置，还包括与所述闸门11相配合的门槽、位于闸门11四周的闭水橡胶条、闸门驱动装置以及锁定防护保险装置等。所述闸门11用于开启和关闭铁路穿堤通道，闸门驱动装置可以是电机驱动动力或液压驱动动力，也可以在断电或故障的情况下由人工动力开启和关闭闸门11；闸门11的形式可以是上下开门形式，也可以是扇形开门或推拉门形式等。所述闸门11具有四种工作状态，包括停用状态、待机状态、启闭状态和锁闭状态；处于停用状态时闸门11处于停电或封存状态，铁路穿堤通道开启；处于待机状态时闸门11处于随时启动状态，铁路穿堤通道开启；处于启闭状态时闸门11处于启闭过程中，铁路穿堤通道关闭；处于锁闭状态时闸门11处于严密防水工作状态，铁路穿堤通道关闭。所述闸门控制装置用于根据监控装置4下达的指令控制闸门11的工作状态及启闭状态并将闸门11的状态信息反馈给监控装置4。优选地，还包括闸门状态监测装置，所述闸门状态监测装置包括传感器和视频采集装置，所述传感器用于获取闸门11位置信息并传递给监控装置4，所述视频采集装置用于采集闸门运行影像信息并传递给监控装置4。

所述水位测量装置2用于感应探知水位信息并传递给监控装置4。本实施例中，所述水位测量装置2包括设置在多个水位测量点处的多个水位传感器21，其中水位测量点至少包括预警水位、警戒水位和淹没水位高程位置，为了安全可靠，每个水位测量点可以设置为冗余系统，即每个水位测量点可以设置两个或两个以上的水位传感器21，其中一个水位传感器21出故障，另外的水位传感器21可以产生作用。可以根据测量的水位信息来切换闸门11的工作状态，具体地，当测量水位低于预警水位时，闸门11进入停用状态，闸门11开放，铁路正常穿堤运行；当测量水位高于预警水位低于警戒水位时，闸门11进入待机状态，铁路正常穿堤运行；当测量水位高于警戒水位时，闸门11关闭，铁路穿堤通道关闭；当测量水位高于淹没水位时，闸门11进入锁闭状态，监控装置4进入连续监控状态。

所述铁路车列位置检测装置6用于检测闸门安全启闭空间是否存在铁路车列并传递给监控装置4，确保闸门启闭过程中没有车列侵入闸门启闭通道，以及保证铁路车列穿越堤防运行安全。本实施例中，所述铁路车列位置检测装置6包括设置于铁路穿堤通道前后的车辆感应器61，铁路穿堤通道前后的车辆感应器61之间即为闸门安全启闭空间，通过车辆感应器61感应的铁路车列信息判断闸门安全启闭空间是否存在铁路车列。所述监控装置4向闸门控制装置下达指令时还要依据闸门安全启闭空间是否存在铁路车列，只有当闸门安全启闭空间不存在铁路车列时，才向闸门控制装置下达关闭闸门11指令。

所述监控装置4用于接收水位信息、闸门状态信息以及闸门安全启闭空间的铁路车列信息，并根据接收到的信息确定防护方案，向闸门控制装置和铁路车列信号控制装置5下达相应的防护指令，具体向闸门控制装置下达切换闸门工作状态以及开启和关闭闸门11指令，向铁路车列信号控制装置5下达允许铁路车列穿越堤防运行或禁止铁路穿越堤防运行指令。

所述铁路车列信号控制装置5用于根据监控装置4下达的指令向行进的铁路车列发出相应的信号，指示铁路车列停止或行进。本实施例中，所述铁路车列信号控制装置5包括设置于铁路穿堤通道前后的铁路信号机51。所述监控装置4根据快速启闭闸门装置1所处的工作状态向铁路车列信号控制装置5下达相应的信号开放指令，具体包括：当闸门11处于停用状态或者待机状态时，铁路穿堤通道开启，铁路车列信号控制装置5开放允许信号，允许铁路车列通行；当闸门11处于启闭状态或者锁闭状态时，铁路穿堤通道关闭，铁路车列信号控制装置5开放禁止信号，禁止铁路车列通行。铁路车列信号控制装置5允许信号和禁止信号可以是灯光、视觉信号、有线/无线传输的车列/列车控制装置电子信号等技术手段。

作为优选地，还包括报警装置3，用于在闸门启闭过程中对周围的车辆及人员进行警示，要求车辆人员退出闸门运行区域，防止发生灾害事故；以及在水位处于报警水位以上时持续输出报警信号，报警信号的形式根据现场确定，报警信号根据监控装置4下达的指令发出。

进一步优选地，还包括通信传输装置，用于实时向防汛管理部门传输水位信息、闸门工作状态及启闭状态信息、闸门安全启闭空间的铁路车列信息、铁路车列信号控制装置5信号状态信息、闸门运行影像信息以及预置的报警信息。通信传输装置可以是有线或无线通信，可以用不同的通信方式与堤防管理部门连接。

本发明实施例还提供一种如上任一所述的铁水联运铁路穿堤坝通道智能防洪控制系统的设防控制方法，包括以下步骤：

当水位测量装置2测量水位到达预警水位时，向监控装置4传递水位信息，监控装置4分析研判后，通过铁路车列信号控制装置5向铁路车列发出预警指令，并通过铁路车列位置检测装置6持续检测闸门安全启闭区间是否存在铁路车列，然后向闸门控制装置下达待机状态指令；

当水位测量装置2测量水位到达警戒水位时，向监控装置4发送水位信息，监控装置4分析研判后，通过铁路车列信号控制装置5向铁路车列发出禁止铁路车列穿越堤防通行指令，并通过铁路车列位置检测装置6检测闸门安全启闭区间是否存在铁路车列，当闸门安全启闭区间无铁路车列占用时，监控装置4向闸门控制装置发出关闭闸门11指令并向报警装置3发出报警指令，闸门控制装置控制闸门11进行快速关闭，报警装置3向区域内车辆人员发出警示提示；监控装置4还通过通信传输装置向防汛管理部门实时传输闸门启闭状态、车列运行状态及影像信息资料；

当闸门安全启闭区间有铁路车列占用时，监控装置4向报警装置3发出输出报警语音信号的指令，要求铁路车列快速撤离，当铁路车列在限定时间内没有撤离时，监控装置4发出报警提醒人工介入；

当测量装置测量水位到达淹没水位时，向监控装置4发送水位信息，监控装置4分析研判后，通过铁路车列信号控制装置5持续向铁路车列发出禁止铁路车列穿越堤防通行指令，向闸门控制装置发出闸门11锁闭指令，并向报警装置3发出报警指令；监控装置4还通过通信传输装置并向防汛管理部门实时传输闸门启闭状态及影像信息资料；

至此完成铁水联运铁路穿堤坝通道智能防洪控制的水位感应量测、车列位置检测、信号控制车列停运、防洪设施快速启闭并启动警示装置以及向防汛管理部门传递信息整个过程。

如图3所示，本发明实施例还提供一种如上任一所述的铁水联运铁路穿堤坝通道智能防洪控制系统的撤防控制方法，包括以下步骤：

当水位测量装置2测量水位退出淹没水位时，向监控装置4发送水位信息，监控装置4分析研判后，通过铁路车列信号控制装置5持续向铁路车列发出禁止铁路车列穿越堤防通行指令，向闸门控制装置发出闸门11解锁指令，并向报警装置3发出持续报警指令；监控装置4还通过通信传输装置向防汛管理部门实时传输闸门启闭状态及影像信息资料；

当水位测量装置2测量水位退出警戒水位时，向监控装置4发送水位信息，监控装置4分析研判后，通过铁路车列位置检测装置6检测检测闸门安全启闭区间是否存在铁路车列，当闸门安全启闭区间无铁路车列占用时，向闸门控制装置发出开启闸门11指令，并向报警装置3发出报警指令，报警装置3向区域内车辆人员发出警示提示，闸门控制装置控制闸门11进行快速打开；监控装置4通过铁路车列信号控制装置5向铁路车列发出允许铁路车列穿越堤防通行指令，闸门11打开后，向闸门控制装置下达待机状态指令；监控装置4通过通信传输装置并向防汛管理部门实时传输闸门启闭状态、车列运行状态及影像信息资料；

当闸门安全启闭区间有铁路车列占用时，监控装置4向报警装置3发出输出报警语音信号的指令，要求铁路车列快速撤离，同时向防汛管理部门发出报警信息和影像信息资料，当车列在限定时间内没有撤离时，监控装置4发出报警提醒人工介入；

当水位测量装置2测量水位退出预警水位时，向监控装置4发送水位信息，监控装置4分析研判后，向闸门控制装置下达停机状态指令。

至此完成铁水联运铁路穿堤坝通道智能防洪控制的水位感应量测、车列位置检测、信号控制车列运行、防洪设施快速开通并启动警示装置以及向防汛管理部门传递信息整个过程。

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铁路穿堤坝通道智能防洪控制系统及其控制方法，设置快速启闭闸门装置1、水位测量装置2、铁路车列位置检测装置6、铁路车列信号控制装置5等，监控装置4接收水位信息、闸门工作状态信息以及闸门安全启闭空间的铁路车列信息确定防护方案，向闸门控制装置和铁路车列信号控制装置5下达相应的防护指令，解决防洪和潮汐期间铁路穿堤坝通道防洪闸门设施快速启闭和闸门启闭过程中铁路车列的运行安全防护问题，以确保大堤防洪安全和铁路车列运行安全。本发明首次在铁水联运工程中引入快速防洪设施控制系统，使得铁水联运工程实施过程中，铁路穿越堤坝通道既能快速启闭提高效率，同时满足铁路车列安全运行而又不影响堤坝防洪安全实际需求。

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。