列检移动脱轨器动态监测系统设计

列检移动脱轨器动态监测系统设计

张明杰

沈阳铁道科学技术研究所有限公司 辽宁沈阳 110013

摘要：列检移动脱轨器动态监测有助于增强移动脱轨器的运用管理和安全管理，确保列检作业安全。本文介绍了列检移动脱轨器动态监测系统研究设计的必要性，并重点阐述了监测终端和集中监测单元的设计思路。

关键词：列检作业，移动脱轨器，动态监测，北斗定位系统，GIS

1.脱轨器简介

脱轨器是当职工在线路上检修作业时，用来插设在钢轨上，使驶来的机车或车辆脱轨，保证职工的人身和作业安全的一种行车设备。按设置和操作方式，脱轨器可以分为电动脱轨器、固定脱轨器和移动脱轨器三种。

（1）电动脱轨器：由安装在列检值班室的室内专用电源和微机控制部分、安装在作业线路两端的转辙机和读卡器两部分组成。通过列检值班员专用微机和现场检车员划卡共同控制上、下轨的脱轨器。

（2）固定脱轨器：是指安装在轨边固定位置，设有固定转辙机或扳手，配有红绿信号牌及月白色和红色TB信号灯，通过人力转动扳手来实现上、下轨的脱轨器。

（3）移动脱轨器：是指使用时提到轨边，在钢轨上的安装位置不固定，一般由脱轨器头部、红绿信号牌及红灯组成的便携式脱轨装置。

本文主要是针对列检作业使用的移动脱轨器开展动态监测系统的研究与设计。

2.研究设计必要性

2.1技术必要性

目前，列检移动脱轨器的运用，完全是依靠人工操作方式来实现的，移动脱轨器是在插设状态还是撤除状态，处在什么位置，都需要人工巡视或确认，占用人力资源，并且效率低下，容易存在疏漏。

研发列检移动脱轨器动态监测系统，运用北斗定位技术，经过位置信息差分计算，再将移动脱轨器的北斗高精度定位信息通过无线通信网络上传至集中监测单元，移动脱轨器监测终端能够实时、连续输出高精度位置信息，集中监测单元接收位置信息，并以图形化界面显示移动脱轨器的所处位置，从而实现列检移动脱轨器的实时监测功能。

2.2管理必要性

移动脱轨器的管理，目前也是完全依靠人工方式来完成，没有信息化手段，一旦人为疏忽就有可能产生安全隐患，如移动脱轨器漏插、漏撤、遗失等不确定情况，就会严重影响行车安全。

研发列检移动脱轨器动态监测系统，值班员可以通过集中监测单元实时掌握移动脱轨器的运用状态及所处位置，实现移动脱轨器运用的安全把控，有助于提前发现安全隐患，防止安全事故发生。

3.系统设计

设计研发的列检移动脱轨器动态监测系统主要由监测终端和集中监测单元组成。

3.1监测终端设计

设计的监测终端主要包括定位模块、4G通信模块、主控模块、电池电量监测模块、输入/输出接口、扩展接口等，监测终端安装在移动脱轨器的双面反光牌（采用中空设计）内，并通过4G无线通信实时上传移动脱轨器的位置信息。安装示意图如图1所示，构成示意图如图2所示。

图1 安装示意图

图2 构成示意图

定位模块主要实现监测终端的定位功能，采用北斗定位系统，实时监测移动脱轨器的位置，并生成位置信息。

通信模块主要实现监测终端的数据传输功能，采用4G无线通信技术，将监测终端的位置信息和电池电量信息等实时上传给集中监测单元。

主控模块是监测终端的核心工作单元，实现位置信息采集、数据缓存、数据运算、数据处理、通信管理、电量监测等功能。

电池电量监测模块主要实现内置锂电池实时监测功能，电量过低时上传警示信息，提示及时充电，避免监测终端亏电。

输入/输出接口主要实现基本信息数据、调试信息、标定信息的输入和输出功能。

扩展接口为监测终端预留其他信息数据（如测距、视频监控等）的输入功能，方便系统功能的进一步扩展。

3.2集中监测单元设计

设计的集中监测单元主要包括监测平台硬件设备和系统监测软件。集中监测单元建立GIS系统，实时监测移动脱轨器的位置信息，具有安置状态、撤除状态、遗失监测、超区域报警提示功能，同时具有电量监测、生成作业日志、数据备份、报表打印等功能。集中监测单元主界面示意图如图3所示。

图3 集中监测单元主界面示意图

监测平台硬件设备主要包括主控计算机、通信模块等，为集中监测单元提供硬件支撑。在主控计算机上安装系统监测软件，系统监测软件主要实现移动脱轨器的位置监测、历史轨迹查询、监测预警和超区域报警等功能。系统监测软件结合GIS系统，实时监测移动脱轨器的具体位置和状态信息，当安装位置不符合规定要求时，在软件界面上发出报警提示，指导作业人员及时处理。当移动脱轨器被挪动时或超出作业区域时，工作人员还可以通过定位移动脱轨器的位置，及时将移动脱轨器找回并归位，防止移动脱轨器应用失效或脱离管理状态，以保障作业安全。

4.结束语

研究设计的列检移动脱轨器动态监测系统，运用北斗定位和无线通信传输技术，实现移动脱轨器的准确定位，实时监测移动脱轨器的位置及运用状况，当出现异常情况时发出报警提示，有助于增强车辆部门对移动脱轨器的运用管理和安全管理，利于保障列检作业安全。

参考文献

[1] 中国铁路总公司.铁路技术管理规程（普速铁路部分）.中国铁道出版社，2014.07

[2] 刘建等编著.北斗卫星导航系统在交通运输行业的应用与发展.人民交通出版社，2017.05

[3] 杨长风，陈谷仓，郑恒等著.北斗卫星导航系统智能运行维护理论与实践.中国宇航出版社，2020.10

[4] 周建华，陈俊平，胡小工著.北斗卫星导航系统原理及其应用.科学出版社，2021.04