GMC96B型鋼軌打磨列車視頻監(jiān)控和火災(zāi)報(bào)警聯(lián)動(dòng)的應(yīng)用研究

解卓軍

摘要：文章介紹了GMC96B型鋼軌打磨列車火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的方案，對(duì)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的組成、工作原理、聯(lián)動(dòng)功能進(jìn)行了初步研究。

關(guān)鍵詞：GMC96B型鋼軌打磨列車;視頻監(jiān)控;火災(zāi)報(bào)警;聯(lián)動(dòng)

中圖分類號(hào)：U285 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）12-0179-03

GMC96s型鋼軌打磨列車是北京二七機(jī)車有限責(zé)任公司引進(jìn)瑞士SPENO公司技術(shù)并聯(lián)合設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的一種線路維修機(jī)械，它主要能在作業(yè)運(yùn)行中對(duì)線路上的鋼軌進(jìn)行磨削，能對(duì)線路上的鋼軌波浪型磨耗、鋼軌肥邊，馬鞍型磨耗、焊縫凹陷及魚鱗裂紋等病害進(jìn)行打磨，從而改善軌頭工作部分的輪廓。

GMC96B型鋼軌打磨列車由不同功能的7節(jié)車組成：B1-C1-A-C2-C3-C4-B2。其中一節(jié)動(dòng)力車，其余六節(jié)均為打磨作業(yè)車，一般隋況打磨作業(yè)時(shí)有大量的打磨火花飛濺，整車包含多組柴油機(jī)、輔助發(fā)電機(jī)等熱源，且裝有大量的燃油和液壓油，一旦發(fā)生火災(zāi)會(huì)造成嚴(yán)重的鐵路交通事故，因此防火防爆成為了鐵路安全作業(yè)的重要環(huán)節(jié)之一。故所有鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械均采取各種安全防范措施來(lái)減少火災(zāi)和人員傷亡事故的發(fā)生。

1問(wèn)題的提出

根據(jù)中國(guó)鐵路總公司關(guān)于鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械提升消防能力的會(huì)議要求，視頻監(jiān)控可在既有視頻系統(tǒng)基礎(chǔ)上采用多路公用方式，能實(shí)現(xiàn)人工切換，在煙霧報(bào)警時(shí)優(yōu)先顯示發(fā)動(dòng)機(jī)間視頻。為減少事故的發(fā)生、提高事故處理速度和減少車輛損傷，現(xiàn)有車輛設(shè)有煙霧報(bào)警系統(tǒng)。同時(shí)為協(xié)助操作人員工作時(shí)直觀地監(jiān)視車輛運(yùn)行和作業(yè)狀態(tài)、正確判斷養(yǎng)護(hù)機(jī)械及車輛運(yùn)行狀況，在所有發(fā)動(dòng)機(jī)間和作業(yè)器具相關(guān)位置設(shè)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)。當(dāng)車輛發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)，煙霧報(bào)警和視頻監(jiān)控系統(tǒng)起到了一定的提示、預(yù)警和降低事故損失的作用。

2獨(dú)立設(shè)置存在的問(wèn)題

GMC96B型鋼軌打磨列車分別安裝有煙霧報(bào)警系統(tǒng)和視頻監(jiān)視系統(tǒng)，但由于這兩個(gè)系統(tǒng)各自均為獨(dú)立、完整的系統(tǒng)，相互之間沒(méi)有聯(lián)動(dòng)功能，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)報(bào)警時(shí)需要由操作人員對(duì)照兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行人工驗(yàn)證，導(dǎo)致事故發(fā)現(xiàn)延時(shí)，處理不及時(shí)等原因，擴(kuò)大了事故范圍。如果能夠根據(jù)現(xiàn)有車輛的實(shí)際情況，分析并改造兩個(gè)系統(tǒng)，使其實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)功能，就能夠提高事故處理速度，降低事故損失。

3視頻監(jiān)控與火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)方案

3.1概述

GMC96B型鋼軌打磨列車已經(jīng)交付使用多年，視頻監(jiān)控系統(tǒng)和火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)已部署完畢，整列打磨車輛長(zhǎng)145米，設(shè)備安裝分散，布線困難，因此在改造方案設(shè)計(jì)上，不但要考慮聯(lián)動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)，還要考慮不影響車輛的正常打磨作業(yè)，盡量減少加裝改造的施工作業(yè)，盡量避免對(duì)車輛供電系統(tǒng)，通信系統(tǒng)的改動(dòng)。通過(guò)了解外部通訊接口，視頻監(jiān)控系統(tǒng)和火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)兩者的通訊接口不—致，兩者不能實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)?，F(xiàn)交付車輛安裝情況如下：視頻監(jiān)控系統(tǒng)為模擬信號(hào)視頻，全車共安裝15個(gè)探頭，監(jiān)控范圍能覆蓋動(dòng)力間等熱源集中的區(qū)域，火災(zāi)報(bào)警為感煙探測(cè)器，全車共安裝10個(gè)，不能全部覆蓋所有熱源區(qū)域且報(bào)警條件單一。

鑒于以上，我們采取了對(duì)現(xiàn)有火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)更換為復(fù)合探測(cè)器，數(shù)量增加到13路。對(duì)視頻監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行軟件升級(jí)，并且增加視頻存儲(chǔ)功能和遠(yuǎn)程傳輸功能，復(fù)用現(xiàn)有視頻監(jiān)控設(shè)備的通信端口等方式，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的報(bào)警聯(lián)動(dòng)功能，報(bào)警聯(lián)動(dòng)連接示意圖如圖1所示。

3.2聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)組成

視頻和火災(zāi)報(bào)警聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)主要由火災(zāi)監(jiān)測(cè)主機(jī)、火災(zāi)探測(cè)器、車載監(jiān)視器、車載攝像機(jī)、中央控制器、前端控制器、視頻傳送器、視頻存儲(chǔ)單元等組成。

3.3聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)工作原理

火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)方式為通過(guò)B1和B2司機(jī)室的視頻監(jiān)控鍵盤485通訊接口，通過(guò)485通信的方式，將火災(zāi)報(bào)警主機(jī)產(chǎn)生的報(bào)警信息發(fā)送至視頻監(jiān)控系統(tǒng)中央控制主機(jī)，對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的中央控制主機(jī)進(jìn)行軟件升級(jí)，復(fù)用連接鍵盤的485接口，監(jiān)聽(tīng)來(lái)自司機(jī)室的通信指令，一旦發(fā)生火隋，火災(zāi)報(bào)警器將發(fā)送報(bào)警點(diǎn)信息至視頻監(jiān)控系統(tǒng)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)解析了火災(zāi)報(bào)警點(diǎn)信息后，再發(fā)送對(duì)應(yīng)攝像機(jī)的切換命令至兩個(gè)司機(jī)室的監(jiān)視器上，從而完成了火災(zāi)報(bào)警信息與視頻監(jiān)控圖像的聯(lián)動(dòng)控制功能。當(dāng)多路火災(zāi)探測(cè)器同時(shí)發(fā)生報(bào)警時(shí)，報(bào)警主機(jī)將以5秒間隔，按照火情發(fā)生順序，依次發(fā)送報(bào)警點(diǎn)位置信息至視頻監(jiān)控系統(tǒng)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)也將以5秒間隔，依次輪詢顯示各火災(zāi)報(bào)警點(diǎn)圖像信息，持續(xù)至報(bào)警結(jié)束。在報(bào)警持續(xù)期間，視頻報(bào)警主機(jī)將持續(xù)發(fā)送報(bào)警圖像切換命令，直至報(bào)警解除。系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)工作原理見(jiàn)圖2所示。

34火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)功能

考慮到GMC96B型鋼軌打磨列車作業(yè)過(guò)程的特殊性，在作業(yè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量火花，造成大量的鐵屑、煙塵。動(dòng)力間內(nèi)冷卻風(fēng)扇工作造成室內(nèi)負(fù)壓大，火災(zāi)煙霧及容易被吸出室外，可能會(huì)造成不成程度的誤報(bào)或者不報(bào)警，故火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)包含以下幾項(xiàng)內(nèi)容：

（1）快速通訊，一個(gè)區(qū)域內(nèi)會(huì)有多個(gè)探頭和地址模塊，探頭回路采用高速防火總線。系統(tǒng)對(duì)外與485通信接口與車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)連接，同時(shí)具有較高通訊速率和較好的通用性。

（2）高可靠性，線路短路、斷路回路模塊能夠自動(dòng)識(shí)別，并上報(bào)給主機(jī)，不會(huì)造成探頭或者地址模塊的物理?yè)p毀。高速通訊總線上采用雙主機(jī)備份工作機(jī)制。在同一時(shí)間只有B1主司機(jī)室主機(jī)處于主控狀態(tài)，B2司機(jī)室主機(jī)處于監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)。一旦出現(xiàn)物理斷裂，處于監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)的主機(jī)自動(dòng)切換為主控狀態(tài)。

（3）按照要求選擇不同模式的復(fù)合型火災(zāi)探測(cè)器探測(cè)器，如表1所示，安裝于動(dòng)力間內(nèi)的，由于打磨車過(guò)程中產(chǎn)生大量的粉塵，且間內(nèi)負(fù)壓較大，所以裝在電氣柜中的探測(cè)器推薦采用模式1。

安裝于電器柜內(nèi)的探測(cè)器，由于電器柜內(nèi)處于相對(duì)封閉的環(huán)境，在火災(zāi)發(fā)生的情況下煙霧會(huì)伴隨熱力上升至電氣柜頂部?？諝饬鲃?dòng)較為簡(jiǎn)單，干擾少。所以裝在電氣柜中的探測(cè)器推薦采用模式2。

安裝于司機(jī)室、會(huì)議室和休息間的探測(cè)器，需要通過(guò)空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的穩(wěn)定氣流，將客室內(nèi)的煙霧顆粒帶入探測(cè)器內(nèi)。但跟隨空調(diào)氣流—起流入的，還包含大量的灰塵顆粒，或者炎熱潮濕天氣下空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的水霧。這些因素都極易造成探測(cè)器誤報(bào)警。所以裝在客室中的探測(cè)器推薦采用模式3。

（4）探測(cè)器參數(shù)要求

3.5聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的功能

（1）聯(lián)動(dòng)控制主機(jī)

聯(lián)動(dòng)控制主機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心控制部分，負(fù)責(zé)處理探頭所采集到的信息，并通過(guò)屏幕顯示給用戶。控制主機(jī)提供連接電腦的串口，通過(guò)PC端的維護(hù)軟件對(duì)系統(tǒng)信息進(jìn)行查詢，歷史日志進(jìn)行打印等功能。同時(shí)提供USB接口，可以直接將記錄等信息拷貝到u盤中。

（2）指示燈

維護(hù)指示燈：當(dāng)黃色維護(hù)指示燈亮起時(shí)，表明有探測(cè)器污染過(guò)度，需要清潔或更換;在主機(jī)自檢時(shí)維護(hù)指示燈以1Hz的頻率進(jìn)行閃爍?；鹁甘緹簦寒?dāng)紅色火警指示燈常亮，表明有火情。故障指示燈：當(dāng)黃色故障指示燈常亮，表明有故障?；芈分甘緹簦禾筋^回路開(kāi)路則常亮;探頭回路短路則0.5Hz閃爍。

（3）具有蜂鳴器、復(fù)位按鈕、消音按鈕等功能

當(dāng)有任意探測(cè)器報(bào)火警時(shí)，蜂鳴器長(zhǎng)鳴。故障時(shí)，蜂鳴器間隙鳴響。當(dāng)系統(tǒng)故障、報(bào)警發(fā)生后，通過(guò)復(fù)位按鈕將兩端主機(jī)上的故障信號(hào)或報(bào)警指示全部消除。當(dāng)蜂鳴器鳴響時(shí)，按下消音按鈕蜂鳴器停止鳴響;當(dāng)有新的原因觸發(fā)蜂鳴器鳴響，蜂鳴器正常鳴響;若需蜂鳴器停止鳴響，需再次按下消音按鈕。

（4）擴(kuò)展功能

系統(tǒng)采用模塊化方案，可根據(jù)用戶需求對(duì)接入數(shù)量、系統(tǒng)功能、外部通訊接口等進(jìn)行擴(kuò)展。改造方案只實(shí)現(xiàn)了火災(zāi)探測(cè)器與視頻的聯(lián)動(dòng)，考慮到GMC96B型鋼軌打磨列車作業(yè)環(huán)境的復(fù)雜性，預(yù)留64位接入口，今后可針對(duì)系統(tǒng)接入其他介質(zhì)的報(bào)警探測(cè)器，例如：CO等。同時(shí)預(yù)留外部通訊接口，可以為增加自動(dòng)滅火系統(tǒng)提供控制端口，進(jìn)而形成一整套完整的聯(lián)動(dòng)控制方案。

4結(jié)束語(yǔ)

此改造方案只作為GMC96B型鋼軌打磨車的視頻防火聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)的初探，目前只采集火災(zāi)作為探測(cè)依據(jù)，需要在后續(xù)使用過(guò)程中根據(jù)實(shí)際作業(yè)工況論證可行性，預(yù)留擴(kuò)展接口，可為后續(xù)持續(xù)改進(jìn)提供需求。