鐵路道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路初探

胡金平

鐵路信號(hào)設(shè)備是保證鐵路行車安全以及高效運(yùn)行的關(guān)鍵，一旦信號(hào)出現(xiàn)問題和故障將造成列車晚點(diǎn)、阻塞等多種故障中，甚至還有導(dǎo)致行車的安全出現(xiàn)一系列的問題。08年溫州動(dòng)車事件就是由于鐵路信號(hào)出現(xiàn)故障引發(fā)的一次重大的行車追尾事件，該事件給逝者家人帶來無限悲痛的同時(shí)，也反映出了鐵路信號(hào)在保障行車安全方面的重要作用。鐵路道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備工作的環(huán)境一般都比較嚴(yán)酷，不僅要經(jīng)受風(fēng)沙、雨雪、酷暑和嚴(yán)寒等自然條件的影響，同時(shí)還要經(jīng)受列車震動(dòng)、沖擊、鐵軌橫向移動(dòng)等多種因素的影響，雙重影響造成信號(hào)故障的發(fā)展率相對(duì)較高，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示在所有信號(hào)設(shè)備故障中，鐵路道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備處的信號(hào)故障占40%以上。隨著鐵路技術(shù)的不斷發(fā)展，車輛速度的不斷提高，現(xiàn)在使用的轉(zhuǎn)轍機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足鐵路的需要，存在著諸多的問題。本文就現(xiàn)有設(shè)備問題的基礎(chǔ)上，對(duì)采用視頻圖像分析技術(shù)和傳感器技術(shù)的鐵路道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路展開初步的探究。

一、綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想

（1）鐵路道岔綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能。預(yù)設(shè)計(jì)的鐵路道岔綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)的功能為：對(duì)轉(zhuǎn)轍機(jī)表示桿的缺口狀態(tài)、機(jī)內(nèi)的溫度、濕度、轉(zhuǎn)轍機(jī)驅(qū)動(dòng)的時(shí)間、液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)的液壓以及液位等多種指標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量和信息反饋。對(duì)道岔處轉(zhuǎn)換設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，是道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備的故障能夠被及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，在設(shè)備將要發(fā)生故障或者是故障還沒有對(duì)行車造成影響之前，及時(shí)的進(jìn)行補(bǔ)救，排除故障問題。降低行車過程中的安全隱患，提高行車的安全性以及高效性。同時(shí)，可以采用遠(yuǎn)程監(jiān)控的方式，對(duì)道岔出的故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，有效降低人工往返監(jiān)測(cè)的工作量，在需要的時(shí)候再采取措施，降低維護(hù)共組人員的工作強(qiáng)度。

（2）采用成熟的C/S系統(tǒng)架構(gòu)。所謂的C/S系統(tǒng)架構(gòu)就是客戶機(jī)和服務(wù)器結(jié)構(gòu)，它是一種軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠充分的利用兩端的系統(tǒng)的硬件環(huán)境優(yōu)勢(shì)，將任務(wù)合理的分配到客戶端和服務(wù)器端，降低整個(gè)系統(tǒng)的通訊開銷。這種結(jié)構(gòu)的最主要優(yōu)勢(shì)特征就是：應(yīng)用服務(wù)器的運(yùn)行數(shù)據(jù)負(fù)荷較輕；數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存和管理功能較為透明化。將該技術(shù)應(yīng)用到鐵路道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備的綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，不僅能夠有效的降低花費(fèi)在監(jiān)測(cè)過程中的開銷，同時(shí)由于數(shù)據(jù)管理具有極大的透明性，還能夠極大的滿足維護(hù)人員以及各個(gè)層級(jí)的管理人員的需要。

（3）采用各種成熟的技術(shù)。鐵路道岔綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中采用的技術(shù)，都是發(fā)展比較成熟的技術(shù)，主要包括視頻采集技術(shù)、傳感器技術(shù)、圖像智能分析技術(shù)，這些技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)鐵路道岔設(shè)備工作狀態(tài)的準(zhǔn)確獲取，同時(shí)還能夠進(jìn)行準(zhǔn)確地分析，以及輸出最準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)信息。采用成熟的通信技術(shù)，該技術(shù)主要用于顯示距離大于3千米的車站之間，咽喉區(qū)大量數(shù)據(jù)信息的傳輸。采用成熟的物聯(lián)組網(wǎng)技術(shù)，有效的實(shí)現(xiàn)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)分機(jī)的組網(wǎng)工作。

（4）系統(tǒng)能夠滿足道岔嚴(yán)酷環(huán)境的需要。設(shè)計(jì)的新的綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)該能夠滿足道岔工作的自然條件，即風(fēng)沙、雨雪、高低溫等，同時(shí)還應(yīng)該滿足電磁兼容性、雷擊電涌、行車引起的振動(dòng)和沖擊等。

二、綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

鐵路道岔綜合監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)按照“三級(jí)三層結(jié)構(gòu)”進(jìn)行劃分。所謂的三級(jí)就是三個(gè)級(jí)別的管理部門，其分別為鐵路局管理部門、電務(wù)段管理部門、車站管理部門。三層結(jié)構(gòu)分別為：現(xiàn)場(chǎng)信息采集層、車轍數(shù)據(jù)分析層以及電務(wù)段管理層。不同層次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要為：

（1）鐵路局層級(jí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在該層次的系統(tǒng)中主要配置應(yīng)用服務(wù)器、監(jiān)測(cè)終端以及維護(hù)工作站等多種設(shè)備。其中應(yīng)用服務(wù)器是整個(gè)鐵路道岔綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)中心，其通過星型網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的形式對(duì)整個(gè)鐵路系統(tǒng)的電務(wù)段以及車站進(jìn)行管理。監(jiān)控終端主要可以對(duì)各個(gè)車站的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行調(diào)看，并且能夠及時(shí)的顯示車站的預(yù)警信息和報(bào)警信息，反應(yīng)鐵路現(xiàn)場(chǎng)的視頻和圖片信息。

（2）電務(wù)段級(jí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。電務(wù)段級(jí)系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、監(jiān)測(cè)終端、應(yīng)用服務(wù)器以及維護(hù)工作站等多種設(shè)備，其實(shí)整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中樞部分，也是整個(gè)電務(wù)段監(jiān)測(cè)獲得的數(shù)據(jù)資料和網(wǎng)絡(luò)通信信息的管理中心。電務(wù)段在整個(gè)系統(tǒng)中的功效相當(dāng)于人的大腦，及時(shí)的對(duì)眼部獲得的信息資料進(jìn)行收集、分析和處理，然后將如何操作的信號(hào)及時(shí)的傳輸?shù)礁鱾€(gè)工作執(zhí)行部門，對(duì)鐵路系統(tǒng)的故障進(jìn)行及時(shí)的處理，降低其對(duì)行車的安全帶來的影響。

（3）車站級(jí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。車站級(jí)系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分，其主要由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、傳輸設(shè)備、管理層設(shè)備等組成，其主要功能就是轉(zhuǎn)轍機(jī)的相關(guān)工作信息進(jìn)行獲取，這些信息包括：轉(zhuǎn)轍機(jī)桿的缺口狀態(tài)、其工作環(huán)境的溫度和濕度，振動(dòng)的加速度、液壓、液位以及轉(zhuǎn)轍機(jī)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間等。

三、小結(jié)

鐵路道岔綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為一種具有智能分析和預(yù)警功能的系統(tǒng)，其在極大程度上解決了現(xiàn)有系統(tǒng)存在的問題，能及時(shí)的檢測(cè)到道岔處的隱患和故障，并且及時(shí)的通知相應(yīng)的工作人員進(jìn)行處理，極大的提高了鐵路運(yùn)行的安全性和效率。