關于對鐵路橋涵防護架智能報警系統的探索與研究

任永斌

【摘 要】為防止超限車輛頻繁撞擊防護架的事件發生，更好地保障鐵路行車安全，論文對鐵路橋涵防護架智能報警系統進行了研究，使事件發生時能夠在第一時間得到防護架被撞信息，進而及時恢復并增強防護強度，以期為同行提供參考。

【Abstract】In order to prevent the events of oversized vehicles frequently hit the protective frame ， and to better protect the safety of train operation， the paper makes research on the railway bridge protection frame intelligent alarm system， it make us obtained the information when the door frame is hit in the first time， and timely recovery and enhance the protection strength， for reference.

【關鍵詞】鐵路橋涵防護架；智能報警；恢復

【Keywords】railway bridge and culver protective frame； intelligent alarm； recovery

【中圖分類號】U448.1；TP274 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）04-0135-02

1引言

近年來，由于地方經濟的快速發展，鐵路橋涵下通行的車流量急劇增加，為了避免車輛撞擊鐵路橋涵事件的發生，鐵路部門在橋涵兩端安設了限高（寬）防護架。但是經常發生超限車輛頻繁撞擊防護架的事件，威脅到鐵路橋涵的安全，給鐵路行車帶來安全隱患。

截至2016年年末，大秦鐵路股份有限公司原平工務段管內共計安設有防護架292座，全年累計發生撞擊320余次，其中經常受超限車輛撞擊的有22座。隨著智能報警技術的發展，研發出一套適用于鐵路橋涵防護架的智能報警系統有著重要的意義。

2 系統結構及工作原理

鐵路橋涵防護架智能報警系統主要由位移探測器、GSM太陽能通信檢測報警器和監控設備三部分組成。當防護架被撞發生振動、位移甚至折斷時，位移探測器立即將探測到的報警信號傳輸到監控設備，監控設備將進行現場抓拍，然后將拍攝信息傳輸到GSM太陽能通信檢測報警器，報警器立即發出警報，同時啟動內置GSM系統通過短（彩）信息傳輸方式將報警信息傳送到指定的手機號碼。

2.1 位移探測器

采用位移及振動傳感，內置CPU對信號進行智能分析，有效監測防護架上部件的位移和激烈振動，只要防護架上部件被破壞（位移、拆卸或撞斷），監測器就能馬上發出報警信號。

2.2 GSM太陽能通信檢測報警器

①供電電壓：配置高效太陽能電池板，DC 3.6V/4500mAh高容量鎳氫可充電電池，外加5.3V/2W高效太陽能電池板智能充電，采用智能省電技術自動充放電控制，提供報警器直流3.6V安全工作電壓。

②工作條件：為滿足溫度-40℃-70℃、濕度≤95%、防雨防曬抗老化、全天候工作等戶外需求，設計具有防破壞、防水、防暴曬、防雷、防高低溫等功能。無須外供電抵御連續陰雨天氣可達40天以上。

③傳輸與報警：通過GSM無線網傳遞監測報警信息，并配置防拆式警報器。

2.3 監控設備

監控設備安設于防護架兩側隱蔽處所，能夠實現對防護架的多角度、全天候拍攝。

3 功能及性能特點

①實時短（彩）信報警：當有撞擊發生時，監測系統可以在最短時間內把報警信息及撞擊時間通過短（彩）信發送給指定接收人員，提高了反應速度。②設備短信：每天8：00準時向設備管理人員發送設備狀態短信，使設備管理人員及時掌握設備的運行狀況。③警示燈光：夜幕來臨時，自動打開防護架上的警示燈，對過往車輛起到警示作用。④系統功耗低：系統全部采用低功耗元件，且具有能耗管理功能，對功耗相對比較大的監控設備采取信號式開啟的辦法來降低系統功耗。⑤可靠性高：采用數字濾波技術，表面貼裝元件技術、數據智能處理、抗干擾設計等措施，大大提高了系統的可靠性。⑥監測效率高：監測過程完全自動化，無須人工干預。軟件編程合理，數據運算效率高，使系統的整體效率大大提高。⑦實用性強：結構簡單，安裝方便，實現了全天候實時監測。

4 技術創新及特點

4.1 高效節能

系統采用太陽能電池供電，具有如下優點：①安全可靠，無噪音，無污染。②能量隨處可得，維護簡便，使用壽命長。③無人值守，無須架設輸電線路。④系統專門設計了電源管理電路，白天太陽能邊給系統供電，邊給電池充電；晚上電池給系統供電，提高了太陽能的利用率。⑤系統大量應用CMOS微功耗元件，降低了系統的功耗。⑥系統具有能耗管理功能，手機模塊的功耗相對較大，于是采取了在需要時才打開手機模塊的辦法來降低系統功耗[1]。

4.2 數據處理的高度智能化

傳感器采集的數據采用算術平均法進行濾波處理后，通過控制短信發送給設備，確保了系統不誤報、漏報信息。

5 現場應用

5.1 選定安裝地點

通過查詢2016年度橋涵防護架被撞整修記錄，篩選出車流量大、撞擊頻率高的韓原線172.027km、172.050km兩座框構橋作為安裝地點。韓原線172.027km、172.050km兩座框構橋橋下公路為原平市平安東街，此處為大型貨車進出原平高速公路、108國道和大運路的必經之地。防護架一旦發生被撞，整體防護強度急劇下降，極易誘發次生災害，后果不堪設想。

5.2 安裝報警裝置并監測數據

5.2.1 傳感設備

選擇將位移探測器放置在防護架圓管橫梁中部內側，既便于實時監測防護架撞擊情況，又保護設備自身安全。

5.2.2 預設手機號碼

將工區工長、車間維修主管、科室維修主管、段主管領導預設為特定的報警號碼。

5.2.3 報警設備

選擇將GSM太陽能通信檢測報警器安裝在防護架立柱內側，既便于收集太陽光能，又利于設備自身安全。

5.2.4 監控設備

選擇將監控探頭安裝在防護架兩側隱蔽位置，防止遭到人為的惡意破壞，同時達到監控整體的目的，為事后查找肇事車輛提供了依據。

5.2.5 監測數據

當橋涵防護架遇有碰撞時，位移探測器監測到限高架上部件的位移或激烈振動達到門限值，立即將報警信號傳輸到監控設備，監控設備將進行現場抓拍，然后將拍攝信息傳輸到GSM太陽能通信檢測報警器，報警器將立即發出警報，同時把報警信息及撞擊時間通過短（彩）信發至預設報警號碼。主管職能人員接警后，通過查看短（彩）信信息，判斷防護架的被撞強度，并及時出警，對損壞的防護架進行整修，確保鐵路橋涵和行人車輛安全。

5.3 后期檢測與養護

定期對報警裝置及電池進行檢測與保養，確保設備正常運行。

6 結語

鐵路橋涵防護架智能報警系統的研發，綜合了現場使用環境、監測精度和裝置穩定性等多方面因素，實現了全天候24小時對防護架的智能監控，具有良好的推廣使用價值。后期在應用成熟后，還可研究增加遠程APP軟件監控、操作功能，實現對每處報警裝置信息的時時收集與掌握。

【參考文獻】

【1】潘新民.微型計算機與傳感器技術[M].北京：人民郵電出版社，1988.