駝峰車輛溜放過程視頻監測系統的研究

孫巖華，蘆鳳來

（北京鐵路局 總工程師室，北京 100860）

駝峰車輛溜放過程視頻監測系統的研究

孫巖華，蘆鳳來

（北京鐵路局 總工程師室，北京 100860）

通過分析現有駝峰溜放事故數據分析方法的不足，根據系統的設計原則，研究駝峰車輛溜放過程視頻監測系統的信息傳輸拓撲結構和基本技術指標，根據該系統在豐臺西站Ⅳ場試用的試驗效果，提出該系統能夠實時監視、記錄、轉儲車輛溜放過程，既能提高駝峰事故分析的效率和準確度，也能夠為設備檢修、溜放車輛事故分析提供有效的技術支持。

駝峰；車輛溜放；視頻；監測

1 概述

在編組站駝峰溜放作業過程中，受駝峰站場平縱斷面變化、溜放車輛控制時機不當、車輛、環境、氣象干擾等諸多復雜因素的影響，摘鉤后的車輛在重力作用下自由溜放到計算點[1]的過程具有一定的不確定性。溜放過程存在車輛脫線、爬軌、追鉤等問題，給運輸生產帶來安全隱患，同時造成一定的經濟損失。通常，在發生脫線、追鉤等異常情況時，主要依據駝峰自動化控制系統的鉤車數據分析事故[2]，但這種方法存在專業依賴性強、效率低、不直觀的缺點。

造成駝峰溜放車輛脫線的原因有很多[3]，綜合起來主要有 4 類：①駝峰控制系統原因；②駝峰縱斷面及線路平縱斷面變化原因；③車輛自身狀態原因；④人為操作錯誤或其他原因。但是，在發生脫線等嚴重事故后，由于缺乏有效的手段和方法準確還原事故現場發生的過程，直接證據不足，存在定性難、定責難的問題。2010 年以來，北京鐵路局發生的12 件典型駝峰脫線事故中僅有 4 件定責，占事故數量的 32%，走行 (原因不明) 的事故占 68%。2010 年以來北京鐵路局發生的駝峰脫線事故及其原因如圖 1 所示。

圖 1 2010 年以來北京鐵路局發生的駝峰脫線事故及其原因

分析駝峰溜放原因不明問題是一個復雜的過程，通常的做法是從駝峰控制系統調取鉤車溜放的數據記錄，包括溜放計劃、進路數據、速度控制數據等，以時間為參照系進行比對，恢復現場溜放及發生問題的全過程。這種方法存在以下問題。

（1）該方法是一種間接的技術分析手段，不能客觀、直觀地還原事件發生的全過程。

（2）分析時間長，對分析人員技術水平要求高，分析效率低。

（3）如果故障發生在無軌道電路的部位，則難以通過鉤車數據表分析事件過程；即使發生在軌道電路上，由于軌道電路屬于開關元件，只能提供“占用”和“出清”2 個信息，故障的具體發生部位則只能依靠時間和速度推算，存在較大的誤差。

（4）事故發生后，各相關部門到達現場，看到的是凌亂、肢解的車輛場面，各專業從不同角度入手收集信息、材料，然后匯總、分析、討論，事故定責只能依據現場遺留下來的痕跡、車輛破壞情況、控制數據等推斷事故發生的過程，無法準確還原故障或事故發生過程，不便于設備設施的維修和維護。

因此，目前的事故分析方法已經不能適應行車安全的需要，迫切需要一種自動化、智能化的監測手段替代原有的方法[4]。為此，提出采用視頻監控的方法記錄解體車輛在駝峰的溜放過程，進行日常維護和事故分析，為了解和掌握駝峰設備動態，提供新的手段。

2 駝峰車輛溜放過程視頻監測系統總體技術方案

為了解決現有分析方法存在的效率低、不直觀等問題，將圖像記錄、監測技術應用于駝峰車輛溜放作業[5]，全程、全天候記錄事故多發地段車輛走行過程，通過回放、分析，直觀判斷設備故障或事故原因。

2.1 系統的設計原則

（1）實用性。系統應全天候記錄監視范圍內的駝峰溜放過程，同時具備方便的查詢、回放、轉儲功能，畫面清晰度必須滿足現場維護需求。

（2）布點原則。通過試驗確定攝像頭布控方案，確保重要部位全覆蓋。具體布控地點包括：峰下第一分路道岔、第一/二部位減速器 (尤其是最外側曲線最大的 2 組二部位減速器)、交叉渡線等關鍵部位[6]。

（3）規范性。控制協議、編解碼協議、接口協議、媒體文件格式、傳輸協議等要求符合相關國家標準、行業標準[7]。

（4）經濟性與先進性。在滿足系統功能和性能要求的前提下，采用經濟實用的成熟技術和裝備，盡量降低系統建設成本，同時系統應便于管理和維護。

2.2 系統結構

豐臺西站為雙向縱列式三級八場編組站[8]，主要辦理貨物列車的解體和編組作業，選擇豐臺西站 Ⅳ場 T1 推送溜放進路作為研究對象，在事故多發地點安裝 4 個攝像頭。駝峰車輛溜放過程視頻監測系統攝像頭安裝位置示意圖如圖 2 所示。

圖 2 駝峰車輛溜放過程視頻監測系統攝像頭安裝位置示意圖

在圖 2 中，C1、C2、C3、C4 分別代表 4 個攝像頭，其安裝位置及分工如下。

C1：峰下第一分路 408# 道岔岔前，該攝像頭配置云臺，具有紅外線識別功能，能夠實時甄別有無車輛經過，可以遠程操控攝像頭方向，其捕捉對象是408# 道岔岔尖及岔后 5 m 范圍，能夠清晰地記錄道岔的轉換及車輛輪對走行軌跡。

C2：安裝在 408# 道岔岔后渡線部位，記錄溜放鉤車進入 408# 道岔反位彎股至轍叉全過程，可以捕捉車輛過曲線爬上鋼軌并且脫線的異常情況。

C3：交分道岔全景，攝像頭全景記錄 4 組交分道岔上車輛走行情況，重點了解車輛是否存在晃車情況。

C4：設在第一間隔制動位入口前，記錄減速器制動、緩解時機和減速器的工作狀態，能夠再現車輛在減速器區段是否爬上制動軌，以及在減速器部位脫落、顛覆的過程。

傳輸通道：敷設同軸數字電纜用于傳輸視頻傳感器信號[9]，電源由室內墻壁 220 V 經信號備用電纜引至設備側供電；各路視頻信號匯總到信號樓數據服務器，接收、記錄、查詢視頻信號，通過 1 條數據通道，將視頻信號傳輸到遠端。

駝峰車輛溜放過程視頻監測系統結構如圖 3 所示。

圖 3 駝峰車輛溜放過程視頻監測系統結構

2.3 系統的基本技術指標

視頻光端機：數字非壓縮傳輸；支持網管，支持多種光纖連接器，兼容多種視頻制式；具備防塵、防霧酸、防雷電等特性；最大傳輸距離可達 80 km。

紅外寬動態筒型網絡攝像機：逐行掃描 200 萬像素；焦距范圍為 3～10.5 mm；防護等級為 IP66；低照度為 0.02 lux (F1.4，彩色)，0 lux (開啟紅外)；滿足高反差場景監測；支持自動紅外濾片切換彩轉黑。

視頻管理服務器：具備實時監視、存儲、回放、轉儲控制功能。

3 試驗效果

駝峰車輛溜放過程視頻監測系統于 2014 年 7 月開始在豐臺西站 Ⅳ 場試用，系統主機和顯示終端設置在信號工區，每天由值班人員查詢、分析 4 個攝像頭記錄情況。每天早交班時，對前一天溜放作業的異常情況進行梳理，以發生時間為索引調取視頻監視記錄進行比對，重點分析。

系統存儲 30 天圖像數據，可查詢、分析溜放車輛走行過程和相關設備的動作時機。通過試用，現場維護人員認為該系統能捕捉車輪跳動、爬行瞬間，觀測溜放車輛是否晃車及脫線時機，觀察車輪走行情況，為設備檢修、溜放車輛事故分析提供了有效的技術支持。系統多次成功地捕捉到溜放車輛走行異樣瞬間，對于溜放作業、設備維護具有較大幫助。

2015 年 1 月 7 日 2∶36，豐臺西站駝峰 Ⅳ 場第 27鉤車撞上減速器區段的第 26 鉤車。駝峰自動化控制系統數據表明：第 26 鉤車在 J411—J412 減速器處被夾停，而后繼續溜放的第 27 鉤車撞上減速器區段的第 26 鉤車。上述數據分析過程難以準確回溯追鉤過程，通過回放駝峰溜放視頻記錄發現，實際情況是：第 25 鉤車將出清 J411 減速器區段時，隨后的第 26 鉤車經 414# 道岔直向位置進入該區段，由于第 25 鉤、26鉤車相隔距離較近，測速雷達將采集到的第 25 鉤車的速度判斷為第 26 鉤車的速度 ( 第 26 鉤車定速 18 km/h，第 25 鉤車定速 20 km/h)，駝峰自動化控制系統判斷入口速度大于定速，立即對 J411—J412 發出制動命令。待第 25 鉤車離去后，雷達測到第 26 鉤車的速度，發現速度驟降，遂發出緩解命令，而此時第27 鉤車已經進入該區段追上第 26 鉤車，從而造成第 27 鉤車撞上減速器區段的第 26 鉤車。通過查看在豐臺西站 Ⅳ 場一部位安裝的視頻監視記錄，發現第25 鉤、26 鉤車在溜放過程中相隔較近 (正常情況下前一鉤車出清減速器區段，后續鉤車才可以進入減速器區段) 是導致第 26 鉤、27 鉤車輛相撞的主要原因，也驗證了駝峰自動化控制系統溜放數據的分析結論。

該案例表明，駝峰車輛溜放過程視頻監測系統可以作為溜放過程中的輔助監視手段，有助于捕捉車輛解編過程中的操作過程，能夠直觀反映設備的真實動作情況，為判定事故 (異常情況) 責任、分析作業過程提供了有效的第三方依據。

4 結束語

駝峰溜放車輛脫軌事故不僅會使車輛、線路、設備受損，增加維修費用，還會中斷鐵路運輸正常的解體作業計劃，嚴重影響溜放作業的安全和效率。駝峰車輛溜放過程視頻監測系統采用簡單、實用的技術裝備，在駝峰溜放車輛走行關鍵處安裝攝像頭，監視、記錄車輛走行過程，為溜放過程中發生的事故進行事后分析提供輔助技術支持和直接影像證據。該系統操作簡單，成本低廉，便于管理、維護和升級，可直接應用于駝峰的實際維修工作中，具有較高的實用價值。

[1]吳芳美.駝峰調車自動控制[M].北京：中國鐵道出版社，1981.

[2]湯百華.自動化駝峰調速系統[M].北京：中國鐵道出版社，1993.

[3]陳惠敏.開展自動化駝峰安全攻關的探討[J].上海鐵道科技，2006(2)：26-28.

[4]金樹橋，郝艷華.鐵路行車作業自動揭示監控系統的研究[J].鐵道運輸與經濟，2014，36(5)：72-77.

[5]邢群雁，栗學人.圖像識別在編組站駝峰作業過程控制中的應用[J].中國鐵道科學，2005，26(4)：104-108.

[6]李岱峰，郭祥熹.T.JK系列車輛減速器[M].北京：中國鐵道出版社，1990.

[7]鐵道部第三勘測設計院.TB10062—99鐵路駝峰及調車場設計及規范[S].北京：中國鐵道出版社，1999.

[8]龍江，羅玉屏.豐臺西站上行駝峰自動化應用及存在問題探討[J].鐵道運輸與經濟，2010，32(6)：53-56.

[9]吳榮美，唐秀芹.超六類屏蔽型數字通信電纜的設計與制造[J].電線電纜，2004(6)：14-16.

責任編輯：馮姍姍

1004-2024(2015)10-0050-04

：U298.1

：B

10.16669/j.cnki.issn.1004-2024.2015.10.12

2015-09-15

北京鐵路局 2014 年科研開發計劃課題(2014CD17)