摘 要 針對目前樞軸道岔無監(jiān)測系統(tǒng)的情況，預(yù)期運用一種遠程監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用一種工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能傳輸終端設(shè)備，通過互聯(lián)網(wǎng)云系統(tǒng)（以太網(wǎng)、GPRS、4G等），與現(xiàn)場道岔控制柜內(nèi)的PLC、伺服驅(qū)動器、變頻器建立數(shù)據(jù)通信、進行數(shù)據(jù)采集，并將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h端的云數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控，設(shè)備診斷、程序維護和故障報警等功能，為樞軸道岔維護與故障診斷提供了一種高效可靠的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)遠程監(jiān)測方案。

關(guān)鍵詞 樞軸道岔維保;遠程監(jiān)測系統(tǒng);工業(yè)物聯(lián)網(wǎng);數(shù)據(jù)采集

1 浦江線樞軸道岔現(xiàn)狀

上海浦江線APM膠輪線路，全長約6.689km，有6個車站，1個車輛段，是服務(wù)浦江鎮(zhèn)社區(qū)的終端客流收集線路。車輛11列，采取4節(jié)固定編組，不設(shè)司機室，為自動化等級GOA4的無人值守UTO運行，正線車站也無維保人員值守。

上海浦江線工程現(xiàn)安裝有44套APM300樞軸式道岔，該道岔的控制核心為一臺施耐德PLC及其外部控制電路，其主要功能為收集并執(zhí)行外部控制命令、采集各限位保護信號、執(zhí)行邏輯運算等，最終實現(xiàn)樞軸道岔的定反位位置切換與表示信息的傳遞。該PLC安裝于樞軸道岔的邏輯控制柜內(nèi)。

44套樞軸道岔于2018年初正式投入使用，目前運行狀況總體良好，但仍存在一些問題，具體如下：

（1）上海浦江線采用三軌地面走行的方式供電，全網(wǎng)設(shè)有無人區(qū)，出入無人區(qū)時需進行一系列安全措施，44套樞軸道岔分布在浦江線各車站的站前、站后及車輛段，位置分布較為分散，一旦出現(xiàn)故障，維護人員很難及時到達現(xiàn)場，當樞軸道岔發(fā)生故障時，由于狀態(tài)數(shù)據(jù)不全，無法立即對道岔的故障原因進行分析，從而進行針對性的處置，對故障恢復不利;

（2）在控制中心只能給出遠程控制命令，并監(jiān)控到道岔的位置信號，對道岔運行過程缺乏有效地監(jiān)控，例如道岔系統(tǒng)中位置命令的采集即道岔有沒有收到有效的動作信號、各限位開關(guān)動作情況、電機的運動狀態(tài)等均不能有效監(jiān)控;

（3）目前，一些道岔仍存在操作不到位情況，必須進行多次操作之后才有可能操作到正確位置，由于無人值守全自動運行，維保人員較難及時進入到地鐵線路內(nèi)進行故障排查，一些瞬間故障，事后很難查找故障點[1]。

2 浦江線樞軸道岔遠程監(jiān)測解決方案

2.1 遠程監(jiān)測系統(tǒng)簡介

道岔遠程監(jiān)測系統(tǒng)是采用一套工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺中的一種工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能傳輸終端設(shè)備，通過互聯(lián)網(wǎng)云系統(tǒng)（以太網(wǎng)、GPRS、4G等），將現(xiàn)場的大量不同區(qū)域工業(yè)設(shè)備的數(shù)據(jù)或程序，傳輸?shù)竭h端的云數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控，設(shè)備診斷、程序維護和故障報警等功能，為用戶提供一種簡單可靠的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)遠程輸送方案。

該監(jiān)測系統(tǒng)的主要核心部件為監(jiān)控模塊，該監(jiān)控模塊可與樞軸控制柜內(nèi)的PLC、伺服驅(qū)動器、變頻器建立數(shù)據(jù)通信進行數(shù)據(jù)采集，并將采集的數(shù)據(jù)進行上傳至云服務(wù)器中，用戶可通過PC客戶端及手機APP進行數(shù)據(jù)查看。

2.2 道岔遠程監(jiān)測系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)

（1）硬件部分

監(jiān)測模塊：監(jiān)測模塊可以支持手機卡4G上網(wǎng)方式，可以根據(jù)GPS定位，實時顯示監(jiān)測模塊所在位置。該模塊用于和道岔控制柜的PLC、伺服驅(qū)動器及變頻器進行數(shù)據(jù)連接，并將采集到的數(shù)據(jù)上傳至云服務(wù)器。通過監(jiān)測模塊，可以幫助道岔維保人員實現(xiàn)以下功能：

①遠程查看設(shè)備的運行參數(shù)、狀態(tài)等，幫助客戶隨時查看設(shè)備運行情況;

②隨時查看和接收設(shè)備報警信息，第一時間掌握設(shè)備故障狀態(tài)和故障原因。

電源監(jiān)測模塊：電源監(jiān)測模塊主要分為兩部分：施耐德PLC及對應(yīng)的模擬量輸入模塊，各交、直流電壓、電流變送器。

電源監(jiān)測模塊的工作原理為：各交、直流電壓、電流變送器將采集到的對應(yīng)信號轉(zhuǎn)化為4-20mA電流信號，將該電流信號通過PLC的模擬量輸入模塊傳輸至PLC中，在PLC中將采集到的電流信號重新轉(zhuǎn)化成各電壓電流值，并將數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)測模塊，從而實現(xiàn)對多種電源的實時監(jiān)測。

（2）軟件部分

道岔遠程監(jiān)測系統(tǒng)軟件部分主要分兩部分：

①監(jiān)測模塊配置軟件，主要對監(jiān)測模塊進行數(shù)據(jù)配置，與PLC等道岔控制柜內(nèi)設(shè)備建立數(shù)據(jù)連接通道，配置需要監(jiān)測的數(shù)據(jù)。也可通過此軟件對監(jiān)測模塊的本地歷史數(shù)據(jù)進行讀取。界面如下圖5：

②道岔遠程監(jiān)測系統(tǒng)用戶顯示界面，用戶在顯示界面中隨時查看所監(jiān)測道岔設(shè)備的詳細數(shù)據(jù)，地址等信息[2]。如下圖6：

2.3 道岔遠程監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)的功能

該監(jiān)測系統(tǒng)的主要核心部件為監(jiān)控模塊，該監(jiān)控模塊可與樞軸控制柜內(nèi)的PLC、伺服驅(qū)動器、變頻器建立數(shù)據(jù)通信進行數(shù)據(jù)采集，并將采集的數(shù)據(jù)進行上傳至云服務(wù)器中，維護人員可通過PC客戶端及手機APP進行數(shù)據(jù)查看。該道岔監(jiān)測系統(tǒng)主要包括以下幾個部分：

（1）通過核心部件監(jiān)測模塊與樞軸電氣柜內(nèi)PLC建立數(shù)據(jù)通信，對PLC內(nèi)部的數(shù)據(jù)進行采集，已達到對道岔控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控。

（2）在PLC內(nèi)部編寫道岔運行次數(shù)記錄，記錄并計算設(shè)備的維護與更換周期，提醒維護人員到期更換。

（3）通過核心部件監(jiān)測模塊與樞軸電氣柜內(nèi)的伺服驅(qū)動器、變頻器進行數(shù)據(jù)通信，實時監(jiān)測對應(yīng)插銷電機及主梁電機的工作狀態(tài)，并根據(jù)設(shè)置的報警閾值能夠做到及時報警提示，及故障診斷。

（4）通過多種電源監(jiān)測模塊對樞軸電氣柜內(nèi)ATC24直流電源，EC接觸器24V直流電源，中間支撐電機電壓、電流，交流220V母電源的電壓、電流實時監(jiān)測，并將采集到的數(shù)據(jù)信號傳輸至監(jiān)測模塊，以進行遠程監(jiān)測。

（5）采用遠程監(jiān)測云組態(tài)將上述（1）-（4）監(jiān)測的數(shù)據(jù)在遠程PC及遠程手持終端中以組態(tài)界面的形式顯示，并建立道岔動作流程圖，協(xié)助現(xiàn)場維護人員判斷道岔失表故障點，進行有針對性排查[3]。

3 安全

道岔是龐大的軌道交通系統(tǒng)中涉及安全的核心分系統(tǒng)，道岔遠程監(jiān)測系統(tǒng)，采取以下措施保證安全：

道岔遠程監(jiān)測系統(tǒng)只涉及PLC的遠程監(jiān)測即信號的讀取，控制柜內(nèi)電源信號的采集不具備任何對道岔電氣柜的相關(guān)動作和操作功能，道岔控制只能通過APM300中的信號系統(tǒng)進行控制，并且受信號系統(tǒng)防護;

道岔遠程監(jiān)測系統(tǒng)用戶界面設(shè)置用戶名及密碼，并對現(xiàn)場維保人員用戶設(shè)置權(quán)限，只能夠從界面中查看數(shù)據(jù)，并不能對用戶界面進行任何操作，以更改設(shè)置[4]。

4 結(jié)束語

總之，樞軸道岔遠程監(jiān)測系統(tǒng)解決了目前國內(nèi)樞軸道岔無遠程監(jiān)測系統(tǒng)的空缺，在上海軌道交通浦江線實際安裝和測試中，達到了設(shè)計標準和應(yīng)用標準，這套樞軸道岔遠程監(jiān)測系統(tǒng)也是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的一種應(yīng)用。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種制造、倉儲、物流等行業(yè)?，F(xiàn)場維保人員應(yīng)用此系統(tǒng)后可及時接收道岔故障報警信息，根據(jù)現(xiàn)場采集到的實時數(shù)據(jù)進行故障預(yù)判，縮短現(xiàn)場處置時間。道岔供應(yīng)商技術(shù)人員也可通過此道岔遠程監(jiān)測軟件實時了解現(xiàn)場道岔狀態(tài)，為道岔現(xiàn)場維保人員提供遠程技術(shù)支持，目前，浦江線樞軸道岔遠程監(jiān)測系統(tǒng)計劃進行普及化安裝，在此過程中所積累的維護經(jīng)驗也將為其他同樣制式的軌道交通道岔系統(tǒng)提供技術(shù)參考。

參考文獻

[1] 佚名.上海市軌道交通8號線三期暨集運系統(tǒng)（暫名）工程初步設(shè)計[ED/OL].https：//www.baidu.com/link？url=O2RsI4iSdil3l77utJQp--zUDziWmFxcRwsaiNI8ZeWpOS7yDkOe9fADJuR4VcIo8fzwCbjKfjj1RZ4eV5gkIqppinzDH9JZC1e3AayK1nW&wd=&eqid=99d2e7d60001a49c000000025e6b79c4，2014-07-11.

[2] 齊小民.道岔綜合監(jiān)測系統(tǒng)平臺的研究與設(shè)計[J].鐵道通信信號，2006，52（1）：1-5.

[3] 侯成仁，宋志超，龐巴迪.CX-300 APM樞軸式道岔國產(chǎn)化研究[J].科技風，2017，328（22）：145-146.

[4] 孔曉波. Concept and the Evolution Path of the Internet of Things%物聯(lián)網(wǎng)概念和演進路徑[J]. 電信工程技術(shù)與標準化，2009，22（12）：12-14.

作者簡介

湯培峰（1981-），男，上海人;工程師，現(xiàn)就職單位：上海申凱公共交通運營管理有限公司，研究方向：城市軌道交通設(shè)備維護管理工作研究。