任永斌

【摘 要】為防止超限車輛頻繁撞擊防護(hù)架的事件發(fā)生，更好地保障鐵路行車安全，論文對(duì)鐵路橋涵防護(hù)架智能報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行了研究，使事件發(fā)生時(shí)能夠在第一時(shí)間得到防護(hù)架被撞信息，進(jìn)而及時(shí)恢復(fù)并增強(qiáng)防護(hù)強(qiáng)度，以期為同行提供參考。

【Abstract】In order to prevent the events of oversized vehicles frequently hit the protective frame ， and to better protect the safety of train operation， the paper makes research on the railway bridge protection frame intelligent alarm system， it make us obtained the information when the door frame is hit in the first time， and timely recovery and enhance the protection strength， for reference.

【關(guān)鍵詞】鐵路橋涵防護(hù)架；智能報(bào)警；恢復(fù)

【Keywords】railway bridge and culver protective frame； intelligent alarm； recovery

【中圖分類號(hào)】U448.1；TP274 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）04-0135-02

1引言

近年來(lái)，由于地方經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鐵路橋涵下通行的車流量急劇增加，為了避免車輛撞擊鐵路橋涵事件的發(fā)生，鐵路部門在橋涵兩端安設(shè)了限高（寬）防護(hù)架。但是經(jīng)常發(fā)生超限車輛頻繁撞擊防護(hù)架的事件，威脅到鐵路橋涵的安全，給鐵路行車帶來(lái)安全隱患。

截至2016年年末，大秦鐵路股份有限公司原平工務(wù)段管內(nèi)共計(jì)安設(shè)有防護(hù)架292座，全年累計(jì)發(fā)生撞擊320余次，其中經(jīng)常受超限車輛撞擊的有22座。隨著智能報(bào)警技術(shù)的發(fā)展，研發(fā)出一套適用于鐵路橋涵防護(hù)架的智能報(bào)警系統(tǒng)有著重要的意義。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

鐵路橋涵防護(hù)架智能報(bào)警系統(tǒng)主要由位移探測(cè)器、GSM太陽(yáng)能通信檢測(cè)報(bào)警器和監(jiān)控設(shè)備三部分組成。當(dāng)防護(hù)架被撞發(fā)生振動(dòng)、位移甚至折斷時(shí)，位移探測(cè)器立即將探測(cè)到的報(bào)警信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)控設(shè)備，監(jiān)控設(shè)備將進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)抓拍，然后將拍攝信息傳輸?shù)紾SM太陽(yáng)能通信檢測(cè)報(bào)警器，報(bào)警器立即發(fā)出警報(bào)，同時(shí)啟動(dòng)內(nèi)置GSM系統(tǒng)通過(guò)短（彩）信息傳輸方式將報(bào)警信息傳送到指定的手機(jī)號(hào)碼。

2.1 位移探測(cè)器

采用位移及振動(dòng)傳感，內(nèi)置CPU對(duì)信號(hào)進(jìn)行智能分析，有效監(jiān)測(cè)防護(hù)架上部件的位移和激烈振動(dòng)，只要防護(hù)架上部件被破壞（位移、拆卸或撞斷），監(jiān)測(cè)器就能馬上發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

2.2 GSM太陽(yáng)能通信檢測(cè)報(bào)警器

①供電電壓：配置高效太陽(yáng)能電池板，DC 3.6V/4500mAh高容量鎳氫可充電電池，外加5.3V/2W高效太陽(yáng)能電池板智能充電，采用智能省電技術(shù)自動(dòng)充放電控制，提供報(bào)警器直流3.6V安全工作電壓。

②工作條件：為滿足溫度-40℃-70℃、濕度≤95%、防雨防曬抗老化、全天候工作等戶外需求，設(shè)計(jì)具有防破壞、防水、防暴曬、防雷、防高低溫等功能。無(wú)須外供電抵御連續(xù)陰雨天氣可達(dá)40天以上。

③傳輸與報(bào)警：通過(guò)GSM無(wú)線網(wǎng)傳遞監(jiān)測(cè)報(bào)警信息，并配置防拆式警報(bào)器。

2.3 監(jiān)控設(shè)備

監(jiān)控設(shè)備安設(shè)于防護(hù)架兩側(cè)隱蔽處所，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)防護(hù)架的多角度、全天候拍攝。

3 功能及性能特點(diǎn)

①實(shí)時(shí)短（彩）信報(bào)警：當(dāng)有撞擊發(fā)生時(shí)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以在最短時(shí)間內(nèi)把報(bào)警信息及撞擊時(shí)間通過(guò)短（彩）信發(fā)送給指定接收人員，提高了反應(yīng)速度。②設(shè)備短信：每天8：00準(zhǔn)時(shí)向設(shè)備管理人員發(fā)送設(shè)備狀態(tài)短信，使設(shè)備管理人員及時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行狀況。③警示燈光：夜幕來(lái)臨時(shí)，自動(dòng)打開防護(hù)架上的警示燈，對(duì)過(guò)往車輛起到警示作用。④系統(tǒng)功耗低：系統(tǒng)全部采用低功耗元件，且具有能耗管理功能，對(duì)功耗相對(duì)比較大的監(jiān)控設(shè)備采取信號(hào)式開啟的辦法來(lái)降低系統(tǒng)功耗。⑤可靠性高：采用數(shù)字濾波技術(shù)，表面貼裝元件技術(shù)、數(shù)據(jù)智能處理、抗干擾設(shè)計(jì)等措施，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。⑥監(jiān)測(cè)效率高：監(jiān)測(cè)過(guò)程完全自動(dòng)化，無(wú)須人工干預(yù)。軟件編程合理，數(shù)據(jù)運(yùn)算效率高，使系統(tǒng)的整體效率大大提高。⑦實(shí)用性強(qiáng)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，實(shí)現(xiàn)了全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)。

4 技術(shù)創(chuàng)新及特點(diǎn)

4.1 高效節(jié)能

系統(tǒng)采用太陽(yáng)能電池供電，具有如下優(yōu)點(diǎn)：①安全可靠，無(wú)噪音，無(wú)污染。②能量隨處可得，維護(hù)簡(jiǎn)便，使用壽命長(zhǎng)。③無(wú)人值守，無(wú)須架設(shè)輸電線路。④系統(tǒng)專門設(shè)計(jì)了電源管理電路，白天太陽(yáng)能邊給系統(tǒng)供電，邊給電池充電；晚上電池給系統(tǒng)供電，提高了太陽(yáng)能的利用率。⑤系統(tǒng)大量應(yīng)用CMOS微功耗元件，降低了系統(tǒng)的功耗。⑥系統(tǒng)具有能耗管理功能，手機(jī)模塊的功耗相對(duì)較大，于是采取了在需要時(shí)才打開手機(jī)模塊的辦法來(lái)降低系統(tǒng)功耗[1]。

4.2 數(shù)據(jù)處理的高度智能化

傳感器采集的數(shù)據(jù)采用算術(shù)平均法進(jìn)行濾波處理后，通過(guò)控制短信發(fā)送給設(shè)備，確保了系統(tǒng)不誤報(bào)、漏報(bào)信息。

5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

5.1 選定安裝地點(diǎn)

通過(guò)查詢2016年度橋涵防護(hù)架被撞整修記錄，篩選出車流量大、撞擊頻率高的韓原線172.027km、172.050km兩座框構(gòu)橋作為安裝地點(diǎn)。韓原線172.027km、172.050km兩座框構(gòu)橋橋下公路為原平市平安東街，此處為大型貨車進(jìn)出原平高速公路、108國(guó)道和大運(yùn)路的必經(jīng)之地。防護(hù)架一旦發(fā)生被撞，整體防護(hù)強(qiáng)度急劇下降，極易誘發(fā)次生災(zāi)害，后果不堪設(shè)想。

5.2 安裝報(bào)警裝置并監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

5.2.1 傳感設(shè)備

選擇將位移探測(cè)器放置在防護(hù)架圓管橫梁中部?jī)?nèi)側(cè)，既便于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)防護(hù)架撞擊情況，又保護(hù)設(shè)備自身安全。

5.2.2 預(yù)設(shè)手機(jī)號(hào)碼

將工區(qū)工長(zhǎng)、車間維修主管、科室維修主管、段主管領(lǐng)導(dǎo)預(yù)設(shè)為特定的報(bào)警號(hào)碼。

5.2.3 報(bào)警設(shè)備

選擇將GSM太陽(yáng)能通信檢測(cè)報(bào)警器安裝在防護(hù)架立柱內(nèi)側(cè)，既便于收集太陽(yáng)光能，又利于設(shè)備自身安全。

5.2.4 監(jiān)控設(shè)備

選擇將監(jiān)控探頭安裝在防護(hù)架兩側(cè)隱蔽位置，防止遭到人為的惡意破壞，同時(shí)達(dá)到監(jiān)控整體的目的，為事后查找肇事車輛提供了依據(jù)。

5.2.5 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

當(dāng)橋涵防護(hù)架遇有碰撞時(shí)，位移探測(cè)器監(jiān)測(cè)到限高架上部件的位移或激烈振動(dòng)達(dá)到門限值，立即將報(bào)警信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)控設(shè)備，監(jiān)控設(shè)備將進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)抓拍，然后將拍攝信息傳輸?shù)紾SM太陽(yáng)能通信檢測(cè)報(bào)警器，報(bào)警器將立即發(fā)出警報(bào)，同時(shí)把報(bào)警信息及撞擊時(shí)間通過(guò)短（彩）信發(fā)至預(yù)設(shè)報(bào)警號(hào)碼。主管職能人員接警后，通過(guò)查看短（彩）信信息，判斷防護(hù)架的被撞強(qiáng)度，并及時(shí)出警，對(duì)損壞的防護(hù)架進(jìn)行整修，確保鐵路橋涵和行人車輛安全。

5.3 后期檢測(cè)與養(yǎng)護(hù)

定期對(duì)報(bào)警裝置及電池進(jìn)行檢測(cè)與保養(yǎng)，確保設(shè)備正常運(yùn)行。

6 結(jié)語(yǔ)

鐵路橋涵防護(hù)架智能報(bào)警系統(tǒng)的研發(fā)，綜合了現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境、監(jiān)測(cè)精度和裝置穩(wěn)定性等多方面因素，實(shí)現(xiàn)了全天候24小時(shí)對(duì)防護(hù)架的智能監(jiān)控，具有良好的推廣使用價(jià)值。后期在應(yīng)用成熟后，還可研究增加遠(yuǎn)程APP軟件監(jiān)控、操作功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)每處報(bào)警裝置信息的時(shí)時(shí)收集與掌握。

【參考文獻(xiàn)】

【1】潘新民.微型計(jì)算機(jī)與傳感器技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，1988.