關(guān)于新型智能鐵鞋的應用研究

摘要：大秦車務段主管的大秦線和遷曹線是西煤東運現(xiàn)代化重載鐵路煤運專線和重要通道，沿線車站日常停留車防溜問題一直是工作重點，由于停留車輛種類變多而雜，大多線路與調(diào)車房的距離較遠，目前使用的鐵鞋由鑄鐵或者鋼板制作而成，每個重量高達7-8公司公斤，導致現(xiàn)場工作人員工作量大、強度高，且日常管理主要依靠人工盯控為主，不能時刻監(jiān)控鐵鞋的運用狀態(tài)，且站場大多是開放性站場，周邊治安條件差，從而造成鐵鞋遺失或下道的嚴重后果。因此，如何使用新技術(shù)來處理防溜鐵鞋的管理和運用問題一直是困擾鐵路戰(zhàn)線上工程技術(shù)人員的一項技術(shù)難題，本文主要針對大秦線鐵路防溜鐵鞋管理現(xiàn)狀，根據(jù)防溜作業(yè)安全管理的要求，建設(shè)了智能鐵鞋在線監(jiān)測及安全預警系統(tǒng)，加強防溜作業(yè)的監(jiān)控和在線監(jiān)測，提高車輛防溜作業(yè)安全性，減輕作業(yè)人員勞動強度，提供在線監(jiān)測及預警功能，同時分析了智能鐵鞋管理系統(tǒng)的管理優(yōu)勢及在大秦線沿線車站使用推廣的可行性，以期通過該系統(tǒng)使車站到發(fā)線車輛防溜作業(yè)規(guī)范管理、相關(guān)防溜作業(yè)撤防、布防流程閉環(huán)管理等問題得到妥善解決。

關(guān)鍵詞：智能鐵鞋;在線監(jiān)測;安全預警系統(tǒng);智能布防

1 引言

大秦線作為一條繁忙的重載鐵路專線，其防溜工作歷來受到集團公司和車務段的重視，目前，鐵鞋的收集、放置、取出、回收、保管等工作流程都是由專人、人工完成的。但由于現(xiàn)場作業(yè)人員缺乏，現(xiàn)場并沒有專職的鐵路防溜作業(yè)人員;此外管內(nèi)大多數(shù)貨運車站也不是完全鎖閉，編組場調(diào)車人員進行調(diào)車作業(yè)時，容易出現(xiàn)沒有足夠人員進行鐵鞋管理，這些狀況極易造成鐵鞋被盜竊、漏撤、丟棄等安全隱患[1]，，為杜絕這類安全隱患，形成有序完善的鐵鞋管理模式，本文針對智能鐵鞋在線監(jiān)測及安全預警系統(tǒng)項目進行了深入研究，為提高管內(nèi)各車站防溜作業(yè)效率，完善防溜相關(guān)設(shè)備的管理和鐵鞋運用的安全性提供了重要的現(xiàn)實意義。

我國的智能化防溜鐵鞋從理論研究到實際應用歷經(jīng)多年的摸索，通?？蓪I(yè)界所采用的鐵鞋分為以下三大類[2]：

2 新型智能鐵鞋的應用研究

2.1 傳統(tǒng)鐵鞋再使用過程中存在的隱患

車務段關(guān)內(nèi)沿線車站目前主要采用的防溜鐵鞋是雙邊制動的鐵鞋[3]。這種鐵鞋一般由底部和頭部兩部分組成，其中頭部又分為鞋頭、擋板兩個部分[4]。在使用過程中，當車輪自然移動到鐵鞋的底部上，鐵鞋的頭部就會將車輪牢牢卡住，使得鐵鞋和車輪一同在軌道上滑行，從而起到制動作用[5]。這是因為當滾動的車輪壓倒鐵鞋上以后，兩者便會一起沿軌道滑行，車輪與軌道之間的摩擦力將由滾動摩擦變?yōu)榛瑒幽Σ?，摩擦力增大，從而阻止車輪前進，起到制動作用[6]。

然而傳統(tǒng)鐵鞋在實際使用時還存在諸多不足[7]。首先，傳統(tǒng)鐵鞋在使用時，操作人員需要在現(xiàn)場和休息室之間頻繁的跑動，工作效率低，勞動強度大[8]。其次，人工操作的主觀因素大，作業(yè)隨意性大，不同的施工人員操作時沒有一個統(tǒng)一的標準[9]。

同時，傳統(tǒng)鐵鞋還存在一定的安全隱患，主要表現(xiàn)為：

1.設(shè)置鐵鞋擺放不到位，或忘記撤除鐵鞋，易產(chǎn)生站場內(nèi)停留車輛溜逸或異常拉鞋、爬鞋等事故;

2.工作人員攜帶、設(shè)置、撤除、巡檢鐵鞋的勞動強度大，工作效率低，人員不足時或忙于調(diào)車工作時無暇兼顧巡視巡檢工作;

3.發(fā)車時鐵鞋是否己經(jīng)取出不能實時監(jiān)控;

4.開放性站場鐵鞋被盜無法監(jiān)控;

5.現(xiàn)場作業(yè)人員是否按照規(guī)定要求將鐵鞋設(shè)置到位無法監(jiān)控;

6.車輛發(fā)車溜逸無法及時報警等。

傳統(tǒng)鐵鞋的領(lǐng)取、設(shè)置、撤除、巡檢、放置歸位，均由人工操作完成，車站值班員及管理人員如果不能及時到達現(xiàn)場，就無法判明鐵鞋是否處于規(guī)范的安全狀態(tài)，容易造成安全隱患。

2.2 新型智能鐵鞋的優(yōu)勢

1.設(shè)置鐵鞋擺放不到位，或忘記撤除鐵鞋，易產(chǎn)生站場內(nèi)停留車輛溜逸或異常拉鞋、爬鞋等事故;

2.降低攜帶設(shè)置、撤除、巡檢的勞動強度，巡檢與遠程實時監(jiān)控相結(jié)合。

3.解決安全防溜的問題。

4.可以遠程監(jiān)測防溜鐵鞋擺放是否牢靠到位。

5.解決是否按照作業(yè)規(guī)定進行撤防。

3 智能鐵鞋防溜系統(tǒng)的實現(xiàn)及應用

3.1 系統(tǒng)的特點及優(yōu)勢

1.輕量化智能鐵鞋

傳動笨重的鐵鞋，攜帶笨重，作業(yè)人員勞動強度大，鐵質(zhì)材料對于無線通信信號有屏蔽作用，通信性能受限。新型智能鐵鞋采用支持復合高分子材料智能鐵鞋，輕量化設(shè)計，攜帶輕便，大大減輕作業(yè)人員的勞動強度，無線通信和監(jiān)測性能優(yōu)良。

2.智能布防、撤防

智能鐵鞋可以實現(xiàn)在線監(jiān)測、智能識別、安全預警、全程追蹤、同步占線板等功能，做到智能化管理。

3.北斗/GPS高精度融合定位

鐵鞋定位采用的是GPS/BDS（即GPS定位技術(shù)與北斗定位技術(shù)的融合定位）雙定位模式，結(jié)構(gòu)小，精度高，抗干擾能力強，能夠及時確定目前所處位置，實現(xiàn)定位追蹤功能，通過防溜系統(tǒng)終端的位置信息的顯示可以很容易看到此時鐵鞋的具體位置，通過鐵鞋的具體位置來判別鐵鞋是否在線路上進行車輛的防溜。

4.防溜占線板同步揭示和聲光提醒

一是鐵鞋布防、撤防作業(yè)狀態(tài)自動實時反映在電子占線板準確數(shù)據(jù)，不需要人工填寫，現(xiàn)場不再需要人工巡視，隨時反饋真實防溜狀態(tài)。二是支持防溜作業(yè)智能流程語音引導提示，支持防溜作業(yè)安全注意事項語音提示，支持防溜現(xiàn)場人員使用終端同步語音告警。

5.實現(xiàn)自動休眠節(jié)能模式

為了延長智能鐵鞋的使用壽命（主要是受電池容量的影響），智能鐵鞋自身系統(tǒng)檢測到數(shù)據(jù)無變化時，則進入休眠狀態(tài)，休眠時間由外部環(huán)境決定。開始時，鐵鞋每3s檢測一次，如果檢測到數(shù)據(jù)正常，則逐漸延長休眠時間。假如中途有異常觸發(fā)，系統(tǒng)立刻喚醒，再重復每3s檢測一次，然后逐漸延長休眠時間[11]。

3.1 在實際作業(yè)中的應用

1.智能防溜系統(tǒng)管理終端用戶界面介紹：

2.智能鐵鞋實物

智能鐵鞋具備柜面密貼檢測、輪距檢測、移動檢測、傾斜監(jiān)測及定位跟蹤功能。

3.防溜作業(yè)終端

防溜作業(yè)終端具備打開鐵鞋柜門、關(guān)閉鐵鞋柜門、布防、撤防、查詢、智能語音通知以及拍照錄像功能。

4.智能鐵鞋柜

智能鞋柜具備智能鐵鞋充電和遠程監(jiān)控的功能，支持室內(nèi)安裝，也具備防水功能，支持室外作業(yè)區(qū)安裝部署。

5.防溜電子占線板

具備鐵鞋布防、撤防監(jiān)測和異常告警監(jiān)測功能，異常情況智能語音提醒。

4 結(jié)束語

本論文分析了管內(nèi)目前使用的傳統(tǒng)鐵鞋和普通智能鐵鞋的安全隱患，并針對該安全隱患提出普及使用新型智能鐵鞋的優(yōu)勢及分析了新型智能鐵鞋的使用原理，同時分析了在管內(nèi)普及使用智能鐵鞋在線監(jiān)測及安全預警系統(tǒng)的可行性分析，結(jié)果顯示新型智能鐵鞋相較于傳統(tǒng)鐵鞋具備的技術(shù)優(yōu)勢和管理優(yōu)勢，具有在基層車站進行普及使用的必要性和現(xiàn)實性。

參考文獻

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[6]熊樹林.鄒鳳起.鐵鞋制動產(chǎn)生車輪踏面擦傷的危害及防止措施[J].減速頂與調(diào)速技術(shù)2007（3）：20-21.

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[8]宋立志，張丹婷，董婷，等.基于無線通信的智能防溜鐵鞋系統(tǒng)設(shè)計[J].硅谷，2010（14）：74-75

[9]何孟竹.內(nèi)蒙鐵路長大坡道防止車輛溜逸辦法的討論[J].鐵道工程學報，2001，17（2）：56-58.

[10]劉鑫鵬，趙偉，牛有生，等.一種新型智能鐵鞋管理系統(tǒng)[J].鐵路計算機應用， 2017，28（4）：25-29.

[11]范強.車站智能防溜系統(tǒng)的構(gòu)建[J].鐵道通信信號，2020，56（04）：66-69.DOI：10.13879/j.issn1000-7458.2020-04.19420.

作者簡介

作者姓名：趙建國，出生年月：1973年03月07日，籍貫：山西省大同市，身份證號：140202197303074055，職稱：工程師，研究方向：重載安全，單位：大秦鐵路股份有限公司大秦車務段。