鐵路道岔綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用與分析

李福建

（河南輝煌科技股份有限公司，河南鄭州 450000）

鐵路道岔綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用與分析

李福建

（河南輝煌科技股份有限公司，河南鄭州 450000）

鐵路的高速發(fā)展帶動(dòng)了信號(hào)技術(shù)的革新和進(jìn)步，鐵路道岔綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)全新的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，也是信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的擴(kuò)展，解決了長(zhǎng)期以來人工監(jiān)測(cè)道岔缺口存在的各種問題?；诖耍Y(jié)合傳統(tǒng)道岔監(jiān)測(cè)存在的問題，對(duì)鐵路道岔綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能與特點(diǎn)及其具體應(yīng)用進(jìn)行闡述。

鐵路道岔；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；功能

隨著我國(guó)鐵路從普速到高速的迅猛發(fā)展，鐵路信號(hào)技術(shù)也隨之不斷更新和升級(jí)。信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)技術(shù)也從單一的關(guān)鍵點(diǎn)監(jiān)測(cè)延伸到目前的綜合性監(jiān)測(cè)。但是，針對(duì)道岔的監(jiān)測(cè)僅僅是對(duì)轉(zhuǎn)轍機(jī)動(dòng)作電流曲線、定反表示電壓等這些電壓電流指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，其他關(guān)鍵指標(biāo)如轉(zhuǎn)轍機(jī)檢測(cè)桿缺口、內(nèi)部工作環(huán)境等還沒有納入到監(jiān)測(cè)中。而將計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于轉(zhuǎn)轍機(jī)的監(jiān)測(cè)，是鐵路信號(hào)技術(shù)發(fā)展的需要，也是解決轉(zhuǎn)轍機(jī)監(jiān)測(cè)問題的有效途徑。

1 鐵路道岔綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)鐵路客運(yùn)貨運(yùn)壓力激增，各條線路列車高密度開行，電務(wù)維護(hù)部門可用的天窗維修時(shí)間越來越短，信號(hào)工作人員巡查工作量大、勞動(dòng)強(qiáng)度高，加之酷暑嚴(yán)寒、人力不足等其他因素影響，導(dǎo)致車站及線路所內(nèi)道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)隱性故障難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，存在安全隱患。為便于維護(hù)人員實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)道岔狀態(tài)，保證列車運(yùn)行安全，亟需一種有效的遠(yuǎn)程可視監(jiān)測(cè)措施，實(shí)時(shí)掌握道岔運(yùn)用狀態(tài)，以便及時(shí)消除道岔安全隱患，保障列車安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1.1 道岔的作用

道岔是靠室外轉(zhuǎn)轍機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)定反位的移動(dòng)，從而引導(dǎo)列車轉(zhuǎn)換股道。轉(zhuǎn)轍機(jī)檢測(cè)桿缺口值過大或過小都會(huì)使轉(zhuǎn)轍機(jī)無法鎖閉，從而導(dǎo)致道岔無法扳動(dòng)到位，就是鐵路信號(hào)人員俗稱的“卡缺口”。此類故障一旦發(fā)生就有可能影響鐵路運(yùn)輸危及行車安全。

1.2 傳統(tǒng)道岔缺口監(jiān)測(cè)存在問題

現(xiàn)在道岔缺口的檢測(cè)過程為：天窗點(diǎn)內(nèi)，需要檢測(cè)的道岔停用后，維護(hù)人員從工區(qū)到咽喉區(qū)道岔位置，打開轉(zhuǎn)轍機(jī)防護(hù)罩，用專用測(cè)試工具比較缺口大小，記錄缺口值，完成一個(gè)的轉(zhuǎn)轍機(jī)檢測(cè)桿缺口的測(cè)試。表現(xiàn)出的問題有：①檢測(cè)時(shí)間固定，在保證運(yùn)輸?shù)那疤嵯拢荒茈S時(shí)停用道岔進(jìn)行測(cè)試，只能在固定的天窗修時(shí)間內(nèi)檢測(cè)；②檢測(cè)誤差大，缺口大小一般為3mm左右，靠人工肉眼來比對(duì)缺口的大小，會(huì)造成不必要的誤差；③檢測(cè)效率低，從天窗開始，到達(dá)測(cè)試咽喉區(qū)，然后打開轉(zhuǎn)轍機(jī)防護(hù)罩測(cè)試，這些都是測(cè)試的準(zhǔn)備時(shí)間，一個(gè)天窗點(diǎn)能完成一個(gè)中小站的咽喉區(qū)的測(cè)試，而特大站測(cè)試完成需要的時(shí)間更長(zhǎng)；④記錄數(shù)據(jù)不具備后續(xù)分析，測(cè)試記錄的數(shù)據(jù)沒有連貫性，并且測(cè)試記錄的樣本太少，不具備參考和分析價(jià)值。

1.3 鐵路道岔綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能與特點(diǎn)

鐵路道岔綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要目的是為了避免或減少道岔擠岔、缺口不密貼、滑床板摩卡等問題可能造成的行車事故，減少道岔維護(hù)人員工作量，為道岔、轉(zhuǎn)轍機(jī)維護(hù)人員提供設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)狀和趨勢(shì)。鐵路道岔綜合監(jiān)測(cè)不但能實(shí)現(xiàn)持續(xù)、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效地檢測(cè)缺口的大小，并且還增加了對(duì)轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)部的溫濕度、油壓油位的測(cè)試，并記錄存儲(chǔ)測(cè)試值。

道岔缺口綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用先進(jìn)的視頻傳感器技術(shù)、寬帶數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)及智能圖像處理技術(shù)，并結(jié)合數(shù)據(jù)分析、規(guī)則驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)轍機(jī)表示缺口、轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)溫濕度、電液轉(zhuǎn)轍機(jī)油壓、油位等關(guān)鍵數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和趨勢(shì)分析［1］。其主要功能有：①實(shí)時(shí)、連續(xù)采集缺口數(shù)據(jù)，采用微型高清全彩攝像頭采集，采集轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的真實(shí)缺口結(jié)構(gòu)，并按照系統(tǒng)設(shè)置要求實(shí)時(shí)采集轉(zhuǎn)轍機(jī)表示缺口圖像，確保連續(xù)和無遺漏；②采用圖像分析及數(shù)據(jù)處理技術(shù)，以攝像機(jī)的像素間距離為單位來分析道岔缺口的大小，理論上精度可以達(dá)到0.01mm，相對(duì)于人工測(cè)試的誤差來說可以忽略不計(jì)；③利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，快速、實(shí)時(shí)地傳輸采集數(shù)據(jù)到室內(nèi)監(jiān)測(cè)終端，維護(hù)人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)缺口變化；④利用數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)大小不受系統(tǒng)限制，從而滿足系統(tǒng)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析；⑤轉(zhuǎn)轍機(jī)溫、濕度采集可以對(duì)后期的缺口數(shù)據(jù)分析提供完整的數(shù)據(jù)庫，從而可以根據(jù)溫濕度的變化掌握缺口變化的趨勢(shì)和外因，以此來應(yīng)對(duì)天氣變化對(duì)道岔動(dòng)作的影響；⑥油壓、油位的采集，可實(shí)現(xiàn)電液轉(zhuǎn)轍機(jī)動(dòng)作油缸左右腔壓力和油箱油位變化自動(dòng)采集，取代人工定期巡檢。這些擴(kuò)展的功能不但充實(shí)了缺口監(jiān)測(cè)的內(nèi)容，也給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的維護(hù)提供了極大的方便。

道岔缺口綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)合以上實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)終端可以將檢測(cè)的缺口、溫濕度、油壓、油位值以報(bào)表、曲線和報(bào)警等多種形式展現(xiàn)，并對(duì)采集的缺口、濕度、油壓、油位值進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警和報(bào)警。系統(tǒng)還具備如下個(gè)性化特點(diǎn)：①點(diǎn)擊各種報(bào)警后記錄后直接定位至報(bào)警時(shí)刻前后3min的數(shù)據(jù)記錄，供維護(hù)人員進(jìn)行分析?？梢匀斯ち泶娓鞣N報(bào)警前后3min的記錄到其他存儲(chǔ)器；②系統(tǒng)還可以通過人工手動(dòng)回放歷史數(shù)據(jù)中任意時(shí)刻的記錄信息；③綜合數(shù)據(jù)分析，每一項(xiàng)報(bào)警記錄點(diǎn)擊后，如果需要對(duì)此報(bào)警進(jìn)行分析，系統(tǒng)在同一分析界面提供了回放過程中每一時(shí)刻的溫濕度、油壓、油位的值。

2 鐵路道岔綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的具體應(yīng)用

在實(shí)際的應(yīng)用中，鐵路道岔綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也應(yīng)參照信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)的“三級(jí)三層結(jié)構(gòu)”劃分，也可以獨(dú)立構(gòu)建。系統(tǒng)獨(dú)立組網(wǎng)時(shí)，系統(tǒng)主要由中心數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、通信服務(wù)器、綜合維護(hù)工作站和中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成；車站由車站服務(wù)器、車站網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)采集分機(jī)組成。現(xiàn)場(chǎng)采集分機(jī)可根據(jù)采集對(duì)象的數(shù)量、類型，采集多個(gè)道岔的信息。

鐵路線路及站場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜程度不是在實(shí)驗(yàn)室中能夠模擬和體現(xiàn)的，整個(gè)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過程必須要考慮可靠性和安全性，從系統(tǒng)建設(shè)成本和后期的維護(hù)方面還要考慮系統(tǒng)的擴(kuò)展性。

可靠性，主要是指室內(nèi)外設(shè)備的穩(wěn)定性，特別是室外設(shè)備運(yùn)行環(huán)境有高溫、高寒、潮濕、風(fēng)雨和電磁干擾等很多因素，故核心設(shè)備必須要采用工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，進(jìn)行電磁兼容、防雷、高溫、低溫、振動(dòng)和IP防護(hù)等各項(xiàng)型式試驗(yàn)，確保系統(tǒng)可在現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)酷條件下7×24h穩(wěn)定工作。

安全性，主要是設(shè)備和采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性。設(shè)備的安裝位置，特別是室外設(shè)備分布設(shè)于鐵路用地界內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備的安裝不得侵入客運(yùn)專線的建筑限界；系統(tǒng)采樣設(shè)備與被監(jiān)測(cè)設(shè)備之間采用良好的電氣隔離措施，任何情況下均不會(huì)影響被監(jiān)測(cè)設(shè)備的正常工作，符合故障導(dǎo)向安全原則。系統(tǒng)設(shè)備具有抗雷電及電氣化鐵路電磁干擾的能力，安置于軌旁的設(shè)備能夠適應(yīng)鐵路沿線常年潮濕、多雨、多風(fēng)的氣候條件，轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)設(shè)備能耐受油污、振動(dòng)等惡劣因素，并穩(wěn)定工作。設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)或者其他系統(tǒng)的接口設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，不影響其他系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

可擴(kuò)展性，系統(tǒng)架構(gòu)時(shí)充分考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施規(guī)模和運(yùn)用環(huán)境的不確定性，在軟件架構(gòu)、硬件配置、數(shù)據(jù)處理能力等方面均留有較大擴(kuò)容余量，無論工程初期或后期需要增加監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量時(shí)，只需在室外監(jiān)測(cè)點(diǎn)增加相應(yīng)的基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)設(shè)備即可，減少投資。盡可能和目前信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)設(shè)備提供接口，減少信號(hào)機(jī)械室內(nèi)設(shè)備的數(shù)量，不但減少設(shè)備維護(hù)的工作量，降低了成本，還可以充分利用信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)報(bào)表、日曲線、月曲線等功能進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，降低系統(tǒng)開發(fā)成本，提高系統(tǒng)開發(fā)效率。

3 結(jié)語

隨著鐵路建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，信號(hào)設(shè)備必將大幅增加，勢(shì)必造成設(shè)備數(shù)量和維護(hù)人員數(shù)量比例不斷擴(kuò)大。鐵路道岔綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)確保對(duì)道岔工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，減少人員現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的次數(shù)，并且可以避開天窗測(cè)試的時(shí)間限制，有效減輕電務(wù)維護(hù)人員工作壓力，提高工作效率，為促進(jìn)轉(zhuǎn)轍機(jī)維修工作由故障修向狀態(tài)修轉(zhuǎn)變奠定基礎(chǔ)。

［1］辛軍.鐵路信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究［J］.通訊世界，2016（12）：269-270.

Application and Analysis of Railway Turnout Integrated Monitoring System

Li Fujian
（Henan Splendor Science&Technology Co.Ltd.，Zhengzhou Henan 450000）

The rapid development of railway drives the innovation and progress of signal technology.Railway turnout integrated monitoring system is a brand-new monitoring system and an extension of the signal microcomputer monitoring system,it has solved various problems caused by manual monitoring of turnout gap.Based on this,combined with the problems existing in the traditional switch monitoring,this paper expounded the functions and features of the railway turnout integrated monitoring system and its application.

railway turnout；monitoring system；function

U213.6

A

1003-5168（2016）11-0054-02

2016-10-22

李福建（1978-），男，本科，中級(jí)工程師，研究方向：鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)、控制等系統(tǒng)研究、開發(fā)、應(yīng)用。