夏利濤，趙金棟，閆 宇，孟 塬

(1.鄭州東泰工業(yè)設(shè)備有限公司，河南 鄭州 450001;2.大秦鐵路股份有限公司榆次站，山西 晉中 030600)

目前，鐵路駝峰編組站場(chǎng)停車器防溜裝置，按動(dòng)力來(lái)源可分為液壓式、電動(dòng)式、彈簧式三種。其均采用內(nèi)撐式結(jié)構(gòu)、點(diǎn)式布置的安裝方式。依靠制動(dòng)軌摩擦車輛輪對(duì)內(nèi)側(cè)面產(chǎn)生摩擦阻力集中消耗走形車輛動(dòng)能，以實(shí)現(xiàn)對(duì)溜放車輛減速制動(dòng)的目的。

停車器作為一個(gè)獨(dú)立的車輛防溜設(shè)備，其工作的穩(wěn)定性和可靠性直接影響駝峰溜放作業(yè)的安全和效率。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步。停車器的控制方式已由非可控轉(zhuǎn)向可控，控制系統(tǒng)的復(fù)雜度逐漸增加。整個(gè)系統(tǒng)維護(hù)的專業(yè)技術(shù)要求越來(lái)越高，而現(xiàn)有停車器的維修維護(hù)還都采用日常巡檢、定檢(春檢和秋檢)應(yīng)急處理的方式，人員不僅需要經(jīng)常進(jìn)入股道，而且大多都是簡(jiǎn)單盲目的輪替更換配件，安全隱患大、維護(hù)成本高、效率低。所以一套針對(duì)停車器運(yùn)行狀態(tài)和維護(hù)的檢測(cè)系統(tǒng)已十分必要。

1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)有停車器液壓制動(dòng)部件、停車器控制柜、轉(zhuǎn)發(fā)基站、中心基站、監(jiān)控主機(jī)組成。

1.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理

現(xiàn)場(chǎng)安裝信息采集設(shè)備(傳感器)，實(shí)時(shí)采集、檢測(cè)、記錄停車器制動(dòng)力、液壓系統(tǒng)壓力、電機(jī)啟停頻度、彈簧最大彈力、電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳遞受力等參數(shù)，并將設(shè)備狀態(tài)信息參數(shù)通過(guò)無(wú)線模塊傳輸?shù)街蛋嗍冶O(jiān)控主機(jī)，監(jiān)控主機(jī)解碼數(shù)據(jù)后，通過(guò)圖形界面、語(yǔ)音提示、數(shù)據(jù)曲線等方式直觀顯示停車器工作狀態(tài)。保存關(guān)鍵數(shù)據(jù)，形成記錄。設(shè)備管理維修人員通過(guò)室內(nèi)監(jiān)控主機(jī)即可了解掌控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和關(guān)鍵數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)備狀況進(jìn)行分析、預(yù)判和診斷。提前預(yù)知故障因素，做到精準(zhǔn)維修，及時(shí)排除設(shè)備故障隱患。

2 系統(tǒng)研究難點(diǎn)和技術(shù)指標(biāo)

2.1 系統(tǒng)技術(shù)難點(diǎn)

(1)數(shù)據(jù)傳輸方式的選擇

數(shù)據(jù)的傳輸方式分為有線和無(wú)線兩種方式，但有線通信現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)成本高、難度大、周期長(zhǎng)，不適合項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施。現(xiàn)行的無(wú)線通信技術(shù)有WIFI、Zig-Bee、LORA等，WIFI、Zig-Bee通信距離近、組網(wǎng)難度大，實(shí)時(shí)性差。

LORA的理論通信距離最遠(yuǎn)可以達(dá)到10 km，通過(guò)中繼基站會(huì)達(dá)到更遠(yuǎn)的距離。但組網(wǎng)方式復(fù)雜，項(xiàng)目自身特點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)數(shù)量多，分散面積大，所以能否實(shí)現(xiàn)自組網(wǎng)是項(xiàng)目成功實(shí)施的關(guān)鍵，為此我們?cè)O(shè)計(jì)了專用的自組網(wǎng)LORA模塊，模塊與模塊之間實(shí)現(xiàn)自組網(wǎng)、不僅可以收發(fā)數(shù)據(jù)，還可以實(shí)現(xiàn)中繼，使通信距離增加、數(shù)據(jù)傳輸可靠，同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)DES加密，保證數(shù)據(jù)傳輸安全。

(2)傳感器的布設(shè)與數(shù)據(jù)采集

系統(tǒng)運(yùn)用的傳感器涉及壓力、溫度、重力，工作環(huán)境等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)要求高，為了能夠兼容現(xiàn)有的停車器且可靠方便的安裝。

為此選用具有16位AD的32位CPU。通過(guò)軟件算法提高系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間和數(shù)據(jù)精度。減小傳感器的體積和安裝結(jié)構(gòu)使其能夠兼容停車器的安裝。

(3)數(shù)據(jù)分析與結(jié)果判定

數(shù)據(jù)的采集是項(xiàng)目實(shí)施的方法，通過(guò)采集后的數(shù)據(jù)分析得出可靠的設(shè)備狀態(tài)判定結(jié)果才是項(xiàng)目實(shí)施的目的。

為此我們通過(guò)收集大量實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、各站場(chǎng)各類設(shè)備的運(yùn)行狀況，通過(guò)科學(xué)分析驗(yàn)證使系統(tǒng)判定結(jié)果更可靠。

(4)系統(tǒng)的兼容性和可擴(kuò)展性

現(xiàn)在線運(yùn)行的停車器主要可分為液壓式、彈簧式、電動(dòng)式三種，生產(chǎn)廠家眾多，安裝形式不及相同，為了使該系統(tǒng)適用于所有停車器，我們走訪調(diào)查多個(gè)站段，通過(guò)測(cè)量、比對(duì)、試驗(yàn)，確定每一種停車器的運(yùn)行特點(diǎn)。通過(guò)模塊化的設(shè)計(jì)，是系統(tǒng)90%以上模塊通用，針對(duì)不同停車器類型，選用對(duì)應(yīng)傳感器模塊就可適用。同時(shí)模塊化設(shè)計(jì)還是系統(tǒng)有很高的擴(kuò)展性，增加設(shè)備數(shù)量只需增設(shè)相應(yīng)傳單單元模塊。

2.2 項(xiàng)目主要技術(shù)指標(biāo)

(1)微機(jī)控制技術(shù)，實(shí)時(shí)自動(dòng)記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)和壓力曲線，可查詢、打印、統(tǒng)計(jì)歷史試驗(yàn)記錄。

(2)信息傳輸采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信，并采用冗余和多徑傳播設(shè)計(jì)，有利系統(tǒng)擴(kuò)容和可靠運(yùn)行。

(3)模塊化設(shè)計(jì)，維護(hù)和標(biāo)定僅需更換模塊，可降低維護(hù)技術(shù)等級(jí)。各模塊相互獨(dú)立，可在不改動(dòng)原系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增減任意模塊。

(4)停車器控制器可獨(dú)立工作，系統(tǒng)故障記錄信息可存儲(chǔ)在本地，待系統(tǒng)恢復(fù)正常時(shí)記錄信息即自動(dòng)向后臺(tái)計(jì)算機(jī)上傳。

(5)故障自診斷功能，對(duì)停車器關(guān)鍵部件能智能判斷故障情況。

(6)智能溫控系統(tǒng)，根據(jù)環(huán)境溫度，控制風(fēng)機(jī)對(duì)停車器控制柜實(shí)現(xiàn)降溫。

(7)后臺(tái)計(jì)算機(jī)可以查詢、統(tǒng)計(jì)和打印停車器的運(yùn)行記錄。

(8)停車器制動(dòng)壓力曲線監(jiān)控顯示，清晰顯示停車器的制動(dòng)實(shí)時(shí)狀態(tài)。

3 項(xiàng)目研究方法

3.1 現(xiàn)場(chǎng)勘察

根據(jù)既有設(shè)備類型確定檢測(cè)點(diǎn)位置、數(shù)量、傳感器類型、控制點(diǎn)數(shù)量。

3.2 確定天線安裝位置

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和位置，確定中心(轉(zhuǎn)發(fā))基站及天線安裝位置。

3.3 設(shè)計(jì)安裝控制柜

與現(xiàn)場(chǎng)既有控制箱電氣線路連接，設(shè)計(jì)安裝控制柜。

3.4 基站安裝

安裝中心基站和轉(zhuǎn)發(fā)基站，安裝好計(jì)算機(jī)并現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試無(wú)線通信情況。

3.5 調(diào)試試驗(yàn)

調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)控制柜無(wú)線發(fā)射信號(hào)與中心計(jì)算機(jī)通訊發(fā)射、接收情況。

3.6 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集傳輸?shù)男畔ⅲx取數(shù)據(jù)、記錄分析和故障判斷分析情況，與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行比對(duì)分析，確認(rèn)核定信息、數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。

3.7 假設(shè)故障試驗(yàn)

人為假設(shè)設(shè)備部件故障情況，測(cè)試系統(tǒng)對(duì)故障情況預(yù)判和診斷的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。

3.8 現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)

通過(guò)上述數(shù)據(jù)分析及現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)和假設(shè)故障試驗(yàn)，對(duì)系統(tǒng)性能、穩(wěn)定性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，經(jīng)過(guò)多次的循環(huán)反復(fù)，不斷校正系統(tǒng)信息采集、傳輸、接收效果，完善設(shè)備監(jiān)控功能，最終達(dá)到預(yù)期效果。

4 總 結(jié)

該系統(tǒng)2017年10月17在太原鐵路局榆次站安裝至今整體。安全運(yùn)行400 d，其中不間斷運(yùn)行200 d。產(chǎn)生有效記錄數(shù)據(jù)327 d，壓力曲線43條，故障記錄29條，實(shí)現(xiàn)無(wú)人進(jìn)入股道解決問(wèn)題5次。

系統(tǒng)經(jīng)過(guò)6次人為現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)測(cè)試，先后調(diào)整軟件功能8處，更換運(yùn)行模塊2次?，F(xiàn)運(yùn)行穩(wěn)定。達(dá)到了設(shè)計(jì)目的和設(shè)計(jì)要求。