列检移动脱轨器动态监测系统 研究

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对于保障列检作业安全具有重要意义，本文对基于北斗定位系统的列检移动脱轨器动态监测系统开展研究，提出总体设计方案，并介绍了系统组成。

关键词：列检，移动脱轨器，动态监测，北斗定位系统

1.概述

移动脱轨器是一种轨道上的保护装置，用于保护轨道上的作业人员或重要的机车车辆，一旦有机车或车辆进入防护区段即行脱轨，以保证被保护区段的作业和人身安全。货物列车在到达场内进行列检作业时需要安置移动脱轨器，若机车滑动，移动脱轨器会将机车强制脱离轨道，以保护作业人员人身安全。

目前，移动脱轨器是列检作业时常用的安全保护装置，对于保障作业安全具有至关重要的作用。但是，往往由于移动脱轨器的人为操作不当、监管不利、措施落实不到位等原因，导致移动脱轨器该安置的未安置、该撤除的未撤除违规作业情况发生，甚至可能出现移动脱轨器遗失等不确定因素，给列检作业带来一定的安全隐患。

基于以上现状，研究基于北斗定位系统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，实现移动脱轨器的智能化监管，管理人员可以实时监测移动脱轨器的位置及运用状态，防止出现错插、漏撤、遗失等问题，实现移动脱轨器的有序管理，确保列检作业安全。

2.总体设计方案

列检移动脱轨器动态监测系统的总体设计方案如图1所示：

图1 总体设计方案

在移动脱轨器上安装北斗高精度定位终端，实时监测脱轨器安装位置，并将位置信息上传至脱轨器监测平台，即集中监测单元，实现集中监控管理，确保移动脱轨器的使用安全。系统主要实现以下功能：

2.1定位功能

移动脱轨器监测终端实时接收卫星信号，同时接收北斗定位系统的差分信息，经过数据运算和信息处理，生成移动脱轨器的高精度定位信息，并通过通信网络传输至集中监测单元，再经过数据存储、运算、分析、处理，实现移动脱轨器的定位监测功能。。

2.2预警功能

系统可以实时监测移动脱轨器是否安装在预定股道、是否按要求安装在来车方向的左侧钢轨上，否则系统在集中监测单元上发出实时报警提示，指导作业人员及时处理。当移动脱轨器使用完毕、没有放回存放地时，系统发出实时报警，并可通过集中监测单元查看、定位移动脱轨器的所在位置，方便工作人员找回移动脱轨器并将其回归存放地。

2.3综合功能

系统具有移动脱轨器历时轨迹回放功能，以及安放状态、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。

3系统组成

列检移动脱轨器动态监测系统主要由监测终端、集中监测单元和充电装置组成。

3.1监测终端

监测终端包括定位功能模块、通信功能模块、主控单元模块、电池单元等，监测终端固定安装在移动脱轨器上，并通过4G公网实时上传移动脱轨器的位置信息。

定位功能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。

通信功能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。

主控单元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。

电池单元为监测终端提供电源供给，采用内置式可充电式锂电池。

3.2充电装置

充电装置采用太阳能供电方式，主要由太阳能电池板、蓄电池和充电电路三部分组成。

太阳能电池板安装在移动脱轨器收纳箱盖顶部，配套的胶体蓄电池置于收纳箱内。当移动脱轨器放回存收纳箱时，充电装置为监测终端进行充电，确保监测终端的电源供给。

充电电路置于脱轨器收纳箱内，当脱轨器使用完毕放回收纳箱后，充电插头自动接插到监测终端充电孔上，实现监测终端设备内置电池自动充电功能；当从收纳箱内取出脱轨器时，充电插头自动脱下，监测终端脱离充电状态。

3.3集中监测单元

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。

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.总结

研究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，增强了车辆部门对移动脱轨器的安全管理，利于保障列检作业安全。目前，列检移动脱轨器动态监测系统的样机已研制完成，下一步准备现场试用。

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] 魏浩翰，沈飞，桑文刚等编著.北斗卫星导航系统原理与应用.东南大学出版社，2020.07

[3] 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

[4] （美）Bruce Eckel著，陈昊鹏译.Java编程思想（第4版）.机械工业出版社，2007.06