趙萬民 上海鐵路局南京東車輛段

為保障列檢作業(yè)人員的人身安全，列檢作業(yè)場的作業(yè)線路現(xiàn)已設(shè)置電動脫軌器作為防護措施，但隨著鐵路貨物運輸大編組、重載的變化，長大貨物列車有效長度不斷增加，致使電動脫軌器無法使用，列檢作業(yè)時只能使用移動紅牌脫軌器進行作業(yè)安全防護。對移動脫軌器的使用，一般由現(xiàn)場作業(yè)人員進行插撤，并通過值班室進行聯(lián)系確認，由值班員進行移動紅牌脫軌器的使用登記和銷號，實現(xiàn)對移動脫軌器使用的監(jiān)控。這種方法存在很大的隨意性，不能保證移動紅牌脫軌器使用的安全性，為列檢作業(yè)留下安全隱患，這一問題一直困擾著車輛運用部門。通過運用無線通信、計算機技術(shù)和智能識別技術(shù)實現(xiàn)列檢移動脫軌器管理裝置的人機互控，可確保列檢檢車作業(yè)防護安全。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

移動脫軌器監(jiān)控系統(tǒng)由上位機、無線數(shù)傳和移動脫軌器存放采集終端三部分構(gòu)成。

1.1 上位機

上位機包括主機、顯示器、無線數(shù)據(jù)接收和上位機軟件四個部分。上位機接收信號中繼器轉(zhuǎn)發(fā)過來的現(xiàn)場移動脫軌器存放信息，將其顯示在液晶顯屏上并語音提示，使值班人員通過該顯示器掌握全場移動脫軌器使用的狀況。超時告警，提示值班員安排撤除移動脫軌器。

1.2 無線數(shù)傳

無線數(shù)傳包括無線數(shù)傳模塊、天線。接收移動脫軌器存放采集終端的信息并發(fā)送給值班室的上位機。

1.3 移動脫軌器存放采集終端

移動脫軌器存放采集終端包括脫軌器存放采集器、微功耗控制器、無線數(shù)傳機和太陽能電源。采集移動脫軌器離架、回架信息。

2 工作原理

現(xiàn)場移動脫軌器的存放架底部分別安裝脫軌器存放采集器，每兩股道一端共用一個微功耗控制器、無線數(shù)傳機和太陽能電源，當(dāng)脫軌器的存放信息發(fā)生變化時，移動脫軌器存放采集終端（見圖1）自動發(fā)送一次狀態(tài)信息，經(jīng)上位機接收處理后直觀顯示在上位機界面上，此時值班員可根據(jù)移動脫軌器離開存放架的信息在上位機上編制移動脫軌器使用計劃，當(dāng)移動脫軌器回位后值班員與現(xiàn)場檢車員進行呼喚確認。當(dāng)移動脫軌器離開存放架45 min 后還沒有歸位，上位機自動提醒值班員與現(xiàn)場檢車員確認下軌操作。

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)存放采集終端

3 系統(tǒng)布局及控制流程

3.1 系統(tǒng)平面布局圖

移動脫軌器監(jiān)控系統(tǒng)的平面布局見圖2 所示。每個列檢作業(yè)場裝設(shè)1 個上位機，根據(jù)作業(yè)股道情況對線路兩端各裝設(shè)1 套脫軌器采集器、無線數(shù)傳、采集器控制機箱及電源，并對每條線路兩端使用的移動脫軌器進行配對編號。針對到達或始發(fā)列車的性質(zhì)，移動脫軌器的插設(shè)應(yīng)同時能夠滿足現(xiàn)場使用，到達列車配對脫軌器的監(jiān)控系統(tǒng)具有連鎖功能，必須同時使用、放回，否則將進行聲光報警。

3.2 系統(tǒng)控制流程

列檢移動脫軌器管理裝置的最終目標是杜絕錯插和漏撤現(xiàn)象的發(fā)生，為移動脫軌器的安全管理提供一種科學(xué)的管理手段，不論是錯插還是漏撤，一個共同點是移動脫軌器已經(jīng)離開存放架，因此移動脫軌器的監(jiān)控系統(tǒng)通過從存放架入手，實時監(jiān)測移動脫軌器離架和回架信息，并對離架的脫軌器以軟件作為輔助手段加強使用管理，以使值班員掌握移動脫軌器何時離開存放架，用于哪個股道，而且又是什么時候撤除的，形成安全管理的閉環(huán)控制。其具體的信息流轉(zhuǎn)及控制流程見圖3。

圖2 系統(tǒng)平面布局圖

圖3 系統(tǒng)控制流程

4 系統(tǒng)技術(shù)運用

移動脫軌器監(jiān)控系統(tǒng)主要運用了：抗干擾、高穩(wěn)定的無線數(shù)傳技術(shù)，實現(xiàn)移動脫軌器狀態(tài)的實時顯示和動態(tài)管理；移動脫軌器存放架檢測技術(shù)，實時檢測移動脫軌器的狀態(tài)；太陽能供電技術(shù)，解決站場間供電困難的的問題；用軟件程序?qū)崿F(xiàn)移動脫軌器使用管理由人工方式提升為人機結(jié)合的安全聯(lián)控模式。

4.1 太陽能供電技術(shù)

運用太陽能技術(shù)主要解決移動脫軌器采集終端供電問題。由于線路間沒有供電條件，因此，站場股道間安裝移動脫軌器采集終端的供電施工成本較高，而原用于航天設(shè)備的太陽能供電技術(shù)在可靠性方面已發(fā)展成熟，并在很多民用領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，比較經(jīng)濟。經(jīng)技術(shù)論證和樣機試驗，由單片機控制的太陽能電源可以做到只要有一天光照（正常晴到多云天氣），即可供移動脫軌器采集終端使用10 天，解決了站場移動脫軌器采集終端供電成本高的問題。同時，太陽能電源屬于清潔、環(huán)保型能源，符合國家產(chǎn)業(yè)政策。

4.2 數(shù)字無線通信技術(shù)

本系統(tǒng)采用數(shù)字無線通信技術(shù)，它與模擬無線通信技術(shù)相比，有如下特點：

⑴數(shù)字傳輸?shù)目垢蓴_能力強。數(shù)字通信在傳輸過程中，在信噪比較差的情況下能對傳輸脈沖的取值進行判定，可利用再生中繼技術(shù)使傳輸信號再生，從而消除噪聲干擾對傳輸質(zhì)量的影響。

⑵數(shù)字通信可通過校驗編碼，及時發(fā)現(xiàn)并改正差錯，使誤碼率提高兩個數(shù)量級。

⑶由于數(shù)字集成電路技術(shù)日益成熟，無線數(shù)字通信設(shè)備越來越穩(wěn)定、功耗低、體積小、易于使用。

4.3 故障自檢技術(shù)

本系統(tǒng)使用微功耗單片機作為控制芯片，因此很容易實現(xiàn)故障檢測和系統(tǒng)自檢。當(dāng)移動脫軌器采集終端出現(xiàn)通信、電源等故障時，會向上位機發(fā)送故障信息；系統(tǒng)通信自檢時，移動脫軌器采集終端正常離架時向上位機發(fā)送信道校驗碼，上位機接收到后除正常發(fā)送移動脫軌器離架或回架報文外亦表示信道良好。

4.4 信號中繼技術(shù)

無線通信中繼器采用ATMEL 微處理芯片98C8051 對無線傳輸數(shù)據(jù)進行中繼，無線通信中繼器實時接受移動脫軌器采集終端發(fā)出的數(shù)據(jù)，當(dāng)滿足一個數(shù)據(jù)包條件時，無變化發(fā)射原始數(shù)據(jù)。

5 系統(tǒng)功能

⑴值班員可通過上位接收機的顯示器直接觀察到作業(yè)現(xiàn)場移動紅牌脫軌器的存放情況。

⑵值班員利用計算機平臺對移動紅牌脫軌器的使用信息進行維護和管理。

⑶移動紅牌脫軌器上軌超時報警，提示值班員安排現(xiàn)場職工撤除移動脫軌器。

6 運用效果

本系統(tǒng)于2010 年9 月1 日交付于南京東到達作業(yè)場進行試用，經(jīng)運用，列檢移動脫軌器管理裝置設(shè)計合理、功能實用、性能穩(wěn)定，較好地解決了移動脫軌器使用的安全監(jiān)控難題，實現(xiàn)了站場移動脫軌器狀態(tài)直觀實時顯示，充分體現(xiàn)了勞動安全的自控、互控和他控。移動脫軌器一旦離開存放架，上位機直接彈出使用計劃輸入界面，值班員完成使用計劃的輸入后開通股道，并核對現(xiàn)場插設(shè)股道信息，有效防止移動脫軌器錯插；上軌時間超過技檢時間系統(tǒng)將報警，警示值班員某某股道某某號移動脫軌器超時，請及時安排現(xiàn)場作業(yè)人員撤除移動脫軌器，杜絕了移動脫軌器漏撤現(xiàn)象的發(fā)生，確保列檢作業(yè)場作業(yè)安全和行車安全。