駝峰車輛溜放過程視頻監(jiān)測系統(tǒng)的研究

孫巖華，蘆鳳來

（北京鐵路局 總工程師室，北京 100860）

駝峰車輛溜放過程視頻監(jiān)測系統(tǒng)的研究

孫巖華，蘆鳳來

（北京鐵路局 總工程師室，北京 100860）

通過分析現(xiàn)有駝峰溜放事故數(shù)據(jù)分析方法的不足，根據(jù)系統(tǒng)的設計原則，研究駝峰車輛溜放過程視頻監(jiān)測系統(tǒng)的信息傳輸拓撲結構和基本技術指標，根據(jù)該系統(tǒng)在豐臺西站Ⅳ場試用的試驗效果，提出該系統(tǒng)能夠實時監(jiān)視、記錄、轉儲車輛溜放過程，既能提高駝峰事故分析的效率和準確度，也能夠為設備檢修、溜放車輛事故分析提供有效的技術支持。

駝峰；車輛溜放；視頻；監(jiān)測

1 概述

在編組站駝峰溜放作業(yè)過程中，受駝峰站場平縱斷面變化、溜放車輛控制時機不當、車輛、環(huán)境、氣象干擾等諸多復雜因素的影響，摘鉤后的車輛在重力作用下自由溜放到計算點[1]的過程具有一定的不確定性。溜放過程存在車輛脫線、爬軌、追鉤等問題，給運輸生產(chǎn)帶來安全隱患，同時造成一定的經(jīng)濟損失。通常，在發(fā)生脫線、追鉤等異常情況時，主要依據(jù)駝峰自動化控制系統(tǒng)的鉤車數(shù)據(jù)分析事故[2]，但這種方法存在專業(yè)依賴性強、效率低、不直觀的缺點。

造成駝峰溜放車輛脫線的原因有很多[3]，綜合起來主要有 4 類：①駝峰控制系統(tǒng)原因；②駝峰縱斷面及線路平縱斷面變化原因；③車輛自身狀態(tài)原因；④人為操作錯誤或其他原因。但是，在發(fā)生脫線等嚴重事故后，由于缺乏有效的手段和方法準確還原事故現(xiàn)場發(fā)生的過程，直接證據(jù)不足，存在定性難、定責難的問題。2010 年以來，北京鐵路局發(fā)生的12 件典型駝峰脫線事故中僅有 4 件定責，占事故數(shù)量的 32%，走行 (原因不明) 的事故占 68%。2010 年以來北京鐵路局發(fā)生的駝峰脫線事故及其原因如圖 1 所示。

圖 1 2010 年以來北京鐵路局發(fā)生的駝峰脫線事故及其原因

分析駝峰溜放原因不明問題是一個復雜的過程，通常的做法是從駝峰控制系統(tǒng)調取鉤車溜放的數(shù)據(jù)記錄，包括溜放計劃、進路數(shù)據(jù)、速度控制數(shù)據(jù)等，以時間為參照系進行比對，恢復現(xiàn)場溜放及發(fā)生問題的全過程。這種方法存在以下問題。

（1）該方法是一種間接的技術分析手段，不能客觀、直觀地還原事件發(fā)生的全過程。

（2）分析時間長，對分析人員技術水平要求高，分析效率低。

（3）如果故障發(fā)生在無軌道電路的部位，則難以通過鉤車數(shù)據(jù)表分析事件過程；即使發(fā)生在軌道電路上，由于軌道電路屬于開關元件，只能提供“占用”和“出清”2 個信息，故障的具體發(fā)生部位則只能依靠時間和速度推算，存在較大的誤差。

（4）事故發(fā)生后，各相關部門到達現(xiàn)場，看到的是凌亂、肢解的車輛場面，各專業(yè)從不同角度入手收集信息、材料，然后匯總、分析、討論，事故定責只能依據(jù)現(xiàn)場遺留下來的痕跡、車輛破壞情況、控制數(shù)據(jù)等推斷事故發(fā)生的過程，無法準確還原故障或事故發(fā)生過程，不便于設備設施的維修和維護。

因此，目前的事故分析方法已經(jīng)不能適應行車安全的需要，迫切需要一種自動化、智能化的監(jiān)測手段替代原有的方法[4]。為此，提出采用視頻監(jiān)控的方法記錄解體車輛在駝峰的溜放過程，進行日常維護和事故分析，為了解和掌握駝峰設備動態(tài)，提供新的手段。

2 駝峰車輛溜放過程視頻監(jiān)測系統(tǒng)總體技術方案

為了解決現(xiàn)有分析方法存在的效率低、不直觀等問題，將圖像記錄、監(jiān)測技術應用于駝峰車輛溜放作業(yè)[5]，全程、全天候記錄事故多發(fā)地段車輛走行過程，通過回放、分析，直觀判斷設備故障或事故原因。

2.1 系統(tǒng)的設計原則

（1）實用性。系統(tǒng)應全天候記錄監(jiān)視范圍內的駝峰溜放過程，同時具備方便的查詢、回放、轉儲功能，畫面清晰度必須滿足現(xiàn)場維護需求。

（2）布點原則。通過試驗確定攝像頭布控方案，確保重要部位全覆蓋。具體布控地點包括：峰下第一分路道岔、第一/二部位減速器 (尤其是最外側曲線最大的 2 組二部位減速器)、交叉渡線等關鍵部位[6]。

（3）規(guī)范性?？刂茀f(xié)議、編解碼協(xié)議、接口協(xié)議、媒體文件格式、傳輸協(xié)議等要求符合相關國家標準、行業(yè)標準[7]。

（4）經(jīng)濟性與先進性。在滿足系統(tǒng)功能和性能要求的前提下，采用經(jīng)濟實用的成熟技術和裝備，盡量降低系統(tǒng)建設成本，同時系統(tǒng)應便于管理和維護。

2.2 系統(tǒng)結構

豐臺西站為雙向縱列式三級八場編組站[8]，主要辦理貨物列車的解體和編組作業(yè)，選擇豐臺西站 Ⅳ場 T1 推送溜放進路作為研究對象，在事故多發(fā)地點安裝 4 個攝像頭。駝峰車輛溜放過程視頻監(jiān)測系統(tǒng)攝像頭安裝位置示意圖如圖 2 所示。

圖 2 駝峰車輛溜放過程視頻監(jiān)測系統(tǒng)攝像頭安裝位置示意圖

在圖 2 中，C1、C2、C3、C4 分別代表 4 個攝像頭，其安裝位置及分工如下。

C1：峰下第一分路 408# 道岔岔前，該攝像頭配置云臺，具有紅外線識別功能，能夠實時甄別有無車輛經(jīng)過，可以遠程操控攝像頭方向，其捕捉對象是408# 道岔岔尖及岔后 5 m 范圍，能夠清晰地記錄道岔的轉換及車輛輪對走行軌跡。

C2：安裝在 408# 道岔岔后渡線部位，記錄溜放鉤車進入 408# 道岔反位彎股至轍叉全過程，可以捕捉車輛過曲線爬上鋼軌并且脫線的異常情況。

C3：交分道岔全景，攝像頭全景記錄 4 組交分道岔上車輛走行情況，重點了解車輛是否存在晃車情況。

C4：設在第一間隔制動位入口前，記錄減速器制動、緩解時機和減速器的工作狀態(tài)，能夠再現(xiàn)車輛在減速器區(qū)段是否爬上制動軌，以及在減速器部位脫落、顛覆的過程。

傳輸通道：敷設同軸數(shù)字電纜用于傳輸視頻傳感器信號[9]，電源由室內墻壁 220 V 經(jīng)信號備用電纜引至設備側供電；各路視頻信號匯總到信號樓數(shù)據(jù)服務器，接收、記錄、查詢視頻信號，通過 1 條數(shù)據(jù)通道，將視頻信號傳輸?shù)竭h端。

駝峰車輛溜放過程視頻監(jiān)測系統(tǒng)結構如圖 3 所示。

圖 3 駝峰車輛溜放過程視頻監(jiān)測系統(tǒng)結構

2.3 系統(tǒng)的基本技術指標

視頻光端機：數(shù)字非壓縮傳輸；支持網(wǎng)管，支持多種光纖連接器，兼容多種視頻制式；具備防塵、防霧酸、防雷電等特性；最大傳輸距離可達 80 km。

紅外寬動態(tài)筒型網(wǎng)絡攝像機：逐行掃描 200 萬像素；焦距范圍為 3～10.5 mm；防護等級為 IP66；低照度為 0.02 lux (F1.4，彩色)，0 lux (開啟紅外)；滿足高反差場景監(jiān)測；支持自動紅外濾片切換彩轉黑。

視頻管理服務器：具備實時監(jiān)視、存儲、回放、轉儲控制功能。

3 試驗效果

駝峰車輛溜放過程視頻監(jiān)測系統(tǒng)于 2014 年 7 月開始在豐臺西站 Ⅳ 場試用，系統(tǒng)主機和顯示終端設置在信號工區(qū)，每天由值班人員查詢、分析 4 個攝像頭記錄情況。每天早交班時，對前一天溜放作業(yè)的異常情況進行梳理，以發(fā)生時間為索引調取視頻監(jiān)視記錄進行比對，重點分析。

系統(tǒng)存儲 30 天圖像數(shù)據(jù)，可查詢、分析溜放車輛走行過程和相關設備的動作時機。通過試用，現(xiàn)場維護人員認為該系統(tǒng)能捕捉車輪跳動、爬行瞬間，觀測溜放車輛是否晃車及脫線時機，觀察車輪走行情況，為設備檢修、溜放車輛事故分析提供了有效的技術支持。系統(tǒng)多次成功地捕捉到溜放車輛走行異樣瞬間，對于溜放作業(yè)、設備維護具有較大幫助。

2015 年 1 月 7 日 2∶36，豐臺西站駝峰 Ⅳ 場第 27鉤車撞上減速器區(qū)段的第 26 鉤車。駝峰自動化控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)表明：第 26 鉤車在 J411—J412 減速器處被夾停，而后繼續(xù)溜放的第 27 鉤車撞上減速器區(qū)段的第 26 鉤車。上述數(shù)據(jù)分析過程難以準確回溯追鉤過程，通過回放駝峰溜放視頻記錄發(fā)現(xiàn)，實際情況是：第 25 鉤車將出清 J411 減速器區(qū)段時，隨后的第 26 鉤車經(jīng) 414# 道岔直向位置進入該區(qū)段，由于第 25 鉤、26鉤車相隔距離較近，測速雷達將采集到的第 25 鉤車的速度判斷為第 26 鉤車的速度 ( 第 26 鉤車定速 18 km/h，第 25 鉤車定速 20 km/h)，駝峰自動化控制系統(tǒng)判斷入口速度大于定速，立即對 J411—J412 發(fā)出制動命令。待第 25 鉤車離去后，雷達測到第 26 鉤車的速度，發(fā)現(xiàn)速度驟降，遂發(fā)出緩解命令，而此時第27 鉤車已經(jīng)進入該區(qū)段追上第 26 鉤車，從而造成第 27 鉤車撞上減速器區(qū)段的第 26 鉤車。通過查看在豐臺西站 Ⅳ 場一部位安裝的視頻監(jiān)視記錄，發(fā)現(xiàn)第25 鉤、26 鉤車在溜放過程中相隔較近 (正常情況下前一鉤車出清減速器區(qū)段，后續(xù)鉤車才可以進入減速器區(qū)段) 是導致第 26 鉤、27 鉤車輛相撞的主要原因，也驗證了駝峰自動化控制系統(tǒng)溜放數(shù)據(jù)的分析結論。

該案例表明，駝峰車輛溜放過程視頻監(jiān)測系統(tǒng)可以作為溜放過程中的輔助監(jiān)視手段，有助于捕捉車輛解編過程中的操作過程，能夠直觀反映設備的真實動作情況，為判定事故 (異常情況) 責任、分析作業(yè)過程提供了有效的第三方依據(jù)。

4 結束語

駝峰溜放車輛脫軌事故不僅會使車輛、線路、設備受損，增加維修費用，還會中斷鐵路運輸正常的解體作業(yè)計劃，嚴重影響溜放作業(yè)的安全和效率。駝峰車輛溜放過程視頻監(jiān)測系統(tǒng)采用簡單、實用的技術裝備，在駝峰溜放車輛走行關鍵處安裝攝像頭，監(jiān)視、記錄車輛走行過程，為溜放過程中發(fā)生的事故進行事后分析提供輔助技術支持和直接影像證據(jù)。該系統(tǒng)操作簡單，成本低廉，便于管理、維護和升級，可直接應用于駝峰的實際維修工作中，具有較高的實用價值。

[1]吳芳美.駝峰調車自動控制[M].北京：中國鐵道出版社，1981.

[2]湯百華.自動化駝峰調速系統(tǒng)[M].北京：中國鐵道出版社，1993.

[3]陳惠敏.開展自動化駝峰安全攻關的探討[J].上海鐵道科技，2006(2)：26-28.

[4]金樹橋，郝艷華.鐵路行車作業(yè)自動揭示監(jiān)控系統(tǒng)的研究[J].鐵道運輸與經(jīng)濟，2014，36(5)：72-77.

[5]邢群雁，栗學人.圖像識別在編組站駝峰作業(yè)過程控制中的應用[J].中國鐵道科學，2005，26(4)：104-108.

[6]李岱峰，郭祥熹.T.JK系列車輛減速器[M].北京：中國鐵道出版社，1990.

[7]鐵道部第三勘測設計院.TB10062—99鐵路駝峰及調車場設計及規(guī)范[S].北京：中國鐵道出版社，1999.

[8]龍江，羅玉屏.豐臺西站上行駝峰自動化應用及存在問題探討[J].鐵道運輸與經(jīng)濟，2010，32(6)：53-56.

[9]吳榮美，唐秀芹.超六類屏蔽型數(shù)字通信電纜的設計與制造[J].電線電纜，2004(6)：14-16.

責任編輯：馮姍姍

1004-2024(2015)10-0050-04

：U298.1

：B

10.16669/j.cnki.issn.1004-2024.2015.10.12

2015-09-15

北京鐵路局 2014 年科研開發(fā)計劃課題(2014CD17)