智能防溜鐵鞋系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用

張治奇

摘要：由于鐵路車站現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中防溜設(shè)置、檢查因人而異，安全風(fēng)險(xiǎn)突出。為切實(shí)做好車站保留車輛防溜工作，規(guī)范防溜安全管理，徹底解決防溜安全不易卡控的難題，需研發(fā)智能防溜鐵鞋。本文旨在闡述我車務(wù)段目前研發(fā)的一種可監(jiān)測(cè)的智能防溜鐵鞋，可遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)到車輛的溜動(dòng)信息，及時(shí)將報(bào)警信息發(fā)送至監(jiān)測(cè)終端，提示現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員及時(shí)查看報(bào)警端位的車輛，避免車輛溜逸事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：智能鐵鞋；防溜；遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)；報(bào)警

一、研發(fā)背景

近年來(lái)車站車輛溜逸在各類行車事故中占有相當(dāng)大的比重，產(chǎn)生車輛溜逸的因素主要有人員素質(zhì)、設(shè)備條件、管理方式、自然環(huán)境和社會(huì)治安等。目前全路幾乎所有的車站均采用人工定時(shí)檢查防溜的方式來(lái)確保保留車輛防溜安全。而在實(shí)際作業(yè)中發(fā)生車輛溜逸的主要原因歸結(jié)為“人、車、天、地、禍”，具體闡述如下：

1、人：在實(shí)際作業(yè)當(dāng)中，因?yàn)槿藛T業(yè)務(wù)素質(zhì)各有差異，未按照規(guī)定放置鐵鞋或者使用已經(jīng)損壞的鐵鞋，造成防溜措施失效而引發(fā)的車輛溜逸。

2、車：車站現(xiàn)行的規(guī)章制度對(duì)某種情況下停留車輛的防溜措施制定不嚴(yán)謹(jǐn)，不能滿足現(xiàn)場(chǎng)停留車的制動(dòng)需求，導(dǎo)致防溜失效而引發(fā)車輛溜逸。

3、天：因?yàn)閻毫犹鞖庥绊懀绕涫潜╋L(fēng)雨雪天氣，致使強(qiáng)風(fēng)對(duì)車輛端墻推力大于防溜措施給予車輛的摩擦力，但車站未根據(jù)惡劣天氣而補(bǔ)強(qiáng)防溜措施而引發(fā)的車輛溜逸。

4、地：由于車站地勢(shì)不同，站內(nèi)線路均存在不同程度的坡度，若對(duì)線路最大坡度掌握不清，而導(dǎo)致車輛停在坡道上不做防溜或者防溜措施不到位引發(fā)的車輛溜逸。

5、禍：因?yàn)檐囌菊緟^(qū)外部環(huán)境影響或者通道管理不嚴(yán)，導(dǎo)致閑雜人員進(jìn)入站內(nèi)后私自挪動(dòng)鐵鞋或?qū)㈣F鞋盜走，而現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員又未及時(shí)阻止或發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致車輛溜逸。

為認(rèn)真汲取近年來(lái)全路車輛溜逸事故的教訓(xùn)，進(jìn)一步加強(qiáng)管內(nèi)車站停留車輛的防溜工作，消除防溜安全風(fēng)險(xiǎn)對(duì)現(xiàn)實(shí)安全的重大影響，有效遏制現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員防溜設(shè)置不牢靠、防溜檢查不及時(shí)等諸多突出問(wèn)題，采取設(shè)備投入、科技創(chuàng)新等有效手段進(jìn)行防溜綜合治理成為我車務(wù)段管理層的強(qiáng)烈共識(shí)。為此，我車務(wù)段前期在集團(tuán)公司運(yùn)輸處的大力支持研發(fā)了智能防溜鐵鞋系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱系統(tǒng)）。

二、系統(tǒng)原理

該系統(tǒng)由鐵鞋鞋體、中間路由、鐵鞋監(jiān)測(cè)主機(jī)組成，而鐵鞋鞋體則由監(jiān)測(cè)單元、控制單元、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸單元和電源單元組成；鐵鞋監(jiān)測(cè)主機(jī)包括PC主機(jī)、監(jiān)測(cè)顯示端、無(wú)線收發(fā)裝置。

鐵鞋鞋體的檢測(cè)單元主要有光電開關(guān)和加速度傳感器。其中光電開關(guān)是用來(lái)測(cè)量鐵鞋斜面與車輪之間的距離，如果超出范圍則鐵鞋未放置到位，那么鐵鞋就會(huì)發(fā)出警報(bào)，作業(yè)人員得到警報(bào)后，將鐵鞋放回合適的范圍內(nèi)。其中，加速度傳感器是用來(lái)判斷是否出現(xiàn)溜車現(xiàn)象的，車輛發(fā)生溜動(dòng)會(huì)在沿鐵軌方向產(chǎn)生加速度，加速度傳感器便輸出中斷信號(hào)，控制單元收到中斷信號(hào)后判斷處理并通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊向系統(tǒng)監(jiān)測(cè)主機(jī)發(fā)送報(bào)警信息。

智能防溜鐵鞋鞋體的無(wú)線數(shù)傳單元采用雙線無(wú)線模塊。鐵鞋鞋體包含一個(gè)存儲(chǔ)單元用來(lái)記錄鐵鞋接收和發(fā)送的信息指令、時(shí)間及設(shè)備開、關(guān)機(jī)時(shí)間等重要信息。智能防溜鐵鞋監(jiān)測(cè)主機(jī)包含一個(gè)無(wú)線收發(fā)裝置來(lái)透明接收各個(gè)鐵鞋所上傳的信息，向各個(gè)鐵鞋發(fā)送監(jiān)測(cè)后臺(tái)發(fā)出的命令信息。

智能防溜鐵鞋采用鐵鞋箱定置化管理，鐵鞋箱埋設(shè)在車站咽喉區(qū)空地上，并采用太陽(yáng)能電池板供電。打開鐵鞋箱需用專用實(shí)名制身份識(shí)別卡，經(jīng)過(guò)電子制卡后配發(fā)給現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)作業(yè)人員，所有打開鐵鞋箱、鐵鞋取出、鐵鞋歸位等一系列動(dòng)作均在系統(tǒng)后臺(tái)自動(dòng)生成記錄。

通過(guò)在車站部署無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能設(shè)備信號(hào)的采集；智能鐵鞋通過(guò)無(wú)線方式將自身的防溜信息實(shí)時(shí)傳遞給后臺(tái)；智能防溜鐵鞋箱將作業(yè)人員開箱、鐵鞋、緊固器出入箱等信息通過(guò)無(wú)線方式發(fā)送出去。后臺(tái)管理系統(tǒng)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、入庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵鞋的借出、上道防溜、撤除下道、歸還的閉環(huán)管理。

三、系統(tǒng)功能

1、故障導(dǎo)向安全：系統(tǒng)的任何一個(gè)部分出現(xiàn)故障立即報(bào)警。

2、實(shí)時(shí)巡檢：智能防溜鐵鞋通過(guò)定時(shí)（時(shí)間可設(shè)定）發(fā)送自身的狀態(tài)信息，達(dá)到實(shí)時(shí)同步的目的。

3、防溜、防盜、防壓：監(jiān)測(cè)主機(jī)通過(guò)對(duì)智能防溜鐵鞋傳回的狀態(tài)信息進(jìn)行分析，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控鐵鞋目前所處的狀態(tài)（正常工作、假防溜、被盜、壓鞋開車），并做出相應(yīng)的聲音、文字報(bào)警。

4、遠(yuǎn)程監(jiān)控：通過(guò)接入鐵路內(nèi)部專用網(wǎng)，只要有需要的部門都可以實(shí)時(shí)監(jiān)控車站每個(gè)鐵鞋的工作狀態(tài)。

5、臺(tái)賬自動(dòng)生成：系統(tǒng)自動(dòng)生成《防溜登記簿》，避免因人為填記的錯(cuò)誤。

6、其它管理功能：防溜器具管理（包含非智能鐵鞋、緊固器管理）、人員上道監(jiān)視、定時(shí)巡檢、干部抽檢、后臺(tái)管理。

四、系統(tǒng)使用管理

1、防溜設(shè)置

（1）智能防溜鐵鞋使用前，防溜設(shè)置人應(yīng)打開鐵鞋開關(guān)并與行車室聯(lián)系確認(rèn)鐵鞋使用狀態(tài)良好，試驗(yàn)完畢后關(guān)閉鐵鞋開關(guān)。

（2）設(shè)置防溜時(shí)先將鐵鞋開關(guān)打開，待車輛停穩(wěn)將鐵鞋平放在鋼軌上推進(jìn)車輪底部，鞋尖與車輪底部保持密貼。

（3）防溜設(shè)置完成后設(shè)置人員應(yīng)及時(shí)向車站值班員（信號(hào)員）匯報(bào)防溜設(shè)置情況，車站值班員（信號(hào)員）在得到匯報(bào)后將系統(tǒng)界面相應(yīng)的鐵鞋拖動(dòng)至相應(yīng)股道對(duì)應(yīng)位置，系統(tǒng)界面自動(dòng)彈出防溜設(shè)置對(duì)話框，根據(jù)設(shè)置人員匯報(bào)的防溜信息進(jìn)行確認(rèn)操作并提交，鐵鞋將自動(dòng)顯示在對(duì)應(yīng)的股道上，并在界面下方自動(dòng)生成防溜設(shè)置記錄。

2、防溜撤除

（1）撤除防溜時(shí)，撤除人員先關(guān)閉鐵鞋開關(guān)，再將鐵鞋從車輪下取出，此時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)彈出撤除防溜作業(yè)對(duì)話框，對(duì)應(yīng)的鐵鞋呈灰色顯示。

（2）撤除防溜后，現(xiàn)場(chǎng)操作人應(yīng)及時(shí)向車站值班員（信號(hào)員）匯報(bào)并聽取復(fù)誦，車站值班員（信號(hào)員）在彈出對(duì)話框內(nèi)進(jìn)行確認(rèn)操作并提交，表示鐵鞋已下道并對(duì)應(yīng)生成防溜撤除記錄。

（3）撤除的智能鐵鞋將在撤除信息錄入完成后自動(dòng)顯示至左下角“借出的非工作鐵鞋”處，直至現(xiàn)場(chǎng)操作人將鐵鞋歸還至智能鐵鞋箱，完成鐵鞋追蹤閉環(huán)管理。

五、系統(tǒng)研發(fā)拓展

為徹底解決檢查防溜耗時(shí)耗力的問(wèn)題，同時(shí)為滿足設(shè)備保安全但又不違背基本規(guī)章的前提，我們繼續(xù)延伸研發(fā)了智能緊固器。

智能緊固器具有靈活、輕便、牢靠、制動(dòng)效能高的特點(diǎn)，在普通緊固器的基礎(chǔ)上增加了智能芯片、拉力傳感器、無(wú)線發(fā)射模塊。在使用時(shí)，當(dāng)智能緊固器受到拉力，數(shù)據(jù)就會(huì)無(wú)線傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)主機(jī)，行車室終端實(shí)時(shí)顯示。使用時(shí)彎鉤頭勾住閘鏈環(huán)孔，當(dāng)拉力小于2000N時(shí)，指示燈紅閃，表示拉力值小于規(guī)定數(shù)值，即閘鏈還未拉緊還需繼續(xù)擰緊，直至指示燈變?yōu)榫G閃爍后，表示拉力值已達(dá)到最小的有效值，可不再擰螺桿，此時(shí)無(wú)線發(fā)射模塊會(huì)將數(shù)據(jù)同步傳輸至監(jiān)測(cè)主機(jī)并在行車室終端顯示?，F(xiàn)場(chǎng)操作人員防溜設(shè)置完成后可與智能鐵鞋設(shè)置情況一并向行車室匯報(bào)。在使用過(guò)程中拉力傳感器通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)拉力值來(lái)動(dòng)態(tài)確認(rèn)緊固器是否起效并通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊向監(jiān)測(cè)主機(jī)發(fā)送報(bào)警信息。

六、系統(tǒng)應(yīng)用效果

該系統(tǒng)自2017年4月研發(fā)至2018年6月通過(guò)中國(guó)鐵路總公司技術(shù)評(píng)審期間在我車務(wù)段管內(nèi)武威車站試用，收到了較好的效果，徹底杜絕了假防溜、拉鞋開車、防溜器具丟失等重大防溜安全隱患，且達(dá)到了防溜狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控、突發(fā)狀況自動(dòng)報(bào)警、防溜器具動(dòng)態(tài)管理、防溜記錄自動(dòng)生成、防溜動(dòng)態(tài)公開透明的效果，規(guī)范了防溜安全管理，徹底消滅了鐵路車站保留車輛溜逸事故。同時(shí)，智能防溜鐵鞋和智能緊固器的配套使用徹底顛覆了長(zhǎng)期以來(lái)4小時(shí)人為檢查防溜的歷史，大大減少了車站因檢查防溜而耗費(fèi)的人力、物力。

參考文獻(xiàn)：

[1]董仁飛.到發(fā)線防溜裝置控制系統(tǒng)樣機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).

[2]龔德文.基于PLC的到發(fā)場(chǎng)車輛防溜系統(tǒng)研究.