智能防溜鐵鞋系統的研發與應用

張治奇

摘要：由于鐵路車站現場作業中防溜設置、檢查因人而異，安全風險突出。為切實做好車站保留車輛防溜工作，規范防溜安全管理，徹底解決防溜安全不易卡控的難題，需研發智能防溜鐵鞋。本文旨在闡述我車務段目前研發的一種可監測的智能防溜鐵鞋，可遠程監測到車輛的溜動信息，及時將報警信息發送至監測終端，提示現場作業人員及時查看報警端位的車輛，避免車輛溜逸事故的發生。

關鍵詞：智能鐵鞋；防溜；遠程監測；報警

一、研發背景

近年來車站車輛溜逸在各類行車事故中占有相當大的比重，產生車輛溜逸的因素主要有人員素質、設備條件、管理方式、自然環境和社會治安等。目前全路幾乎所有的車站均采用人工定時檢查防溜的方式來確保保留車輛防溜安全。而在實際作業中發生車輛溜逸的主要原因歸結為“人、車、天、地、禍”，具體闡述如下：

1、人：在實際作業當中，因為人員業務素質各有差異，未按照規定放置鐵鞋或者使用已經損壞的鐵鞋，造成防溜措施失效而引發的車輛溜逸。

2、車：車站現行的規章制度對某種情況下停留車輛的防溜措施制定不嚴謹，不能滿足現場停留車的制動需求，導致防溜失效而引發車輛溜逸。

3、天：因為惡劣天氣影響，尤其是暴風雨雪天氣，致使強風對車輛端墻推力大于防溜措施給予車輛的摩擦力，但車站未根據惡劣天氣而補強防溜措施而引發的車輛溜逸。

4、地：由于車站地勢不同，站內線路均存在不同程度的坡度，若對線路最大坡度掌握不清，而導致車輛停在坡道上不做防溜或者防溜措施不到位引發的車輛溜逸。

5、禍：因為車站站區外部環境影響或者通道管理不嚴，導致閑雜人員進入站內后私自挪動鐵鞋或將鐵鞋盜走，而現場作業人員又未及時阻止或發現導致車輛溜逸。

為認真汲取近年來全路車輛溜逸事故的教訓，進一步加強管內車站停留車輛的防溜工作，消除防溜安全風險對現實安全的重大影響，有效遏制現場作業人員防溜設置不牢靠、防溜檢查不及時等諸多突出問題，采取設備投入、科技創新等有效手段進行防溜綜合治理成為我車務段管理層的強烈共識。為此，我車務段前期在集團公司運輸處的大力支持研發了智能防溜鐵鞋系統（以下簡稱系統）。

二、系統原理

該系統由鐵鞋鞋體、中間路由、鐵鞋監測主機組成，而鐵鞋鞋體則由監測單元、控制單元、無線數據傳輸單元和電源單元組成；鐵鞋監測主機包括PC主機、監測顯示端、無線收發裝置。

鐵鞋鞋體的檢測單元主要有光電開關和加速度傳感器。其中光電開關是用來測量鐵鞋斜面與車輪之間的距離，如果超出范圍則鐵鞋未放置到位，那么鐵鞋就會發出警報，作業人員得到警報后，將鐵鞋放回合適的范圍內。其中，加速度傳感器是用來判斷是否出現溜車現象的，車輛發生溜動會在沿鐵軌方向產生加速度，加速度傳感器便輸出中斷信號，控制單元收到中斷信號后判斷處理并通過無線數傳模塊向系統監測主機發送報警信息。

智能防溜鐵鞋鞋體的無線數傳單元采用雙線無線模塊。鐵鞋鞋體包含一個存儲單元用來記錄鐵鞋接收和發送的信息指令、時間及設備開、關機時間等重要信息。智能防溜鐵鞋監測主機包含一個無線收發裝置來透明接收各個鐵鞋所上傳的信息，向各個鐵鞋發送監測后臺發出的命令信息。

智能防溜鐵鞋采用鐵鞋箱定置化管理，鐵鞋箱埋設在車站咽喉區空地上，并采用太陽能電池板供電。打開鐵鞋箱需用專用實名制身份識別卡，經過電子制卡后配發給現場相關作業人員，所有打開鐵鞋箱、鐵鞋取出、鐵鞋歸位等一系列動作均在系統后臺自動生成記錄。

通過在車站部署無線網絡，實現對智能設備信號的采集；智能鐵鞋通過無線方式將自身的防溜信息實時傳遞給后臺；智能防溜鐵鞋箱將作業人員開箱、鐵鞋、緊固器出入箱等信息通過無線方式發送出去。后臺管理系統對采集的數據進行分析、入庫，實現對鐵鞋的借出、上道防溜、撤除下道、歸還的閉環管理。

三、系統功能

1、故障導向安全：系統的任何一個部分出現故障立即報警。

2、實時巡檢：智能防溜鐵鞋通過定時（時間可設定）發送自身的狀態信息，達到實時同步的目的。

3、防溜、防盜、防壓：監測主機通過對智能防溜鐵鞋傳回的狀態信息進行分析，可以實時監控鐵鞋目前所處的狀態（正常工作、假防溜、被盜、壓鞋開車），并做出相應的聲音、文字報警。

4、遠程監控：通過接入鐵路內部專用網，只要有需要的部門都可以實時監控車站每個鐵鞋的工作狀態。

5、臺賬自動生成：系統自動生成《防溜登記簿》，避免因人為填記的錯誤。

6、其它管理功能：防溜器具管理（包含非智能鐵鞋、緊固器管理）、人員上道監視、定時巡檢、干部抽檢、后臺管理。

四、系統使用管理

1、防溜設置

（1）智能防溜鐵鞋使用前，防溜設置人應打開鐵鞋開關并與行車室聯系確認鐵鞋使用狀態良好，試驗完畢后關閉鐵鞋開關。

（2）設置防溜時先將鐵鞋開關打開，待車輛停穩將鐵鞋平放在鋼軌上推進車輪底部，鞋尖與車輪底部保持密貼。

（3）防溜設置完成后設置人員應及時向車站值班員（信號員）匯報防溜設置情況，車站值班員（信號員）在得到匯報后將系統界面相應的鐵鞋拖動至相應股道對應位置，系統界面自動彈出防溜設置對話框，根據設置人員匯報的防溜信息進行確認操作并提交，鐵鞋將自動顯示在對應的股道上，并在界面下方自動生成防溜設置記錄。

2、防溜撤除

（1）撤除防溜時，撤除人員先關閉鐵鞋開關，再將鐵鞋從車輪下取出，此時系統自動彈出撤除防溜作業對話框，對應的鐵鞋呈灰色顯示。

（2）撤除防溜后，現場操作人應及時向車站值班員（信號員）匯報并聽取復誦，車站值班員（信號員）在彈出對話框內進行確認操作并提交，表示鐵鞋已下道并對應生成防溜撤除記錄。

（3）撤除的智能鐵鞋將在撤除信息錄入完成后自動顯示至左下角“借出的非工作鐵鞋”處，直至現場操作人將鐵鞋歸還至智能鐵鞋箱，完成鐵鞋追蹤閉環管理。

五、系統研發拓展

為徹底解決檢查防溜耗時耗力的問題，同時為滿足設備保安全但又不違背基本規章的前提，我們繼續延伸研發了智能緊固器。

智能緊固器具有靈活、輕便、牢靠、制動效能高的特點，在普通緊固器的基礎上增加了智能芯片、拉力傳感器、無線發射模塊。在使用時，當智能緊固器受到拉力，數據就會無線傳輸到監測主機，行車室終端實時顯示。使用時彎鉤頭勾住閘鏈環孔，當拉力小于2000N時，指示燈紅閃，表示拉力值小于規定數值，即閘鏈還未拉緊還需繼續擰緊，直至指示燈變為綠閃爍后，表示拉力值已達到最小的有效值，可不再擰螺桿，此時無線發射模塊會將數據同步傳輸至監測主機并在行車室終端顯示。現場操作人員防溜設置完成后可與智能鐵鞋設置情況一并向行車室匯報。在使用過程中拉力傳感器通過實時監測拉力值來動態確認緊固器是否起效并通過無線數傳模塊向監測主機發送報警信息。

六、系統應用效果

該系統自2017年4月研發至2018年6月通過中國鐵路總公司技術評審期間在我車務段管內武威車站試用，收到了較好的效果，徹底杜絕了假防溜、拉鞋開車、防溜器具丟失等重大防溜安全隱患，且達到了防溜狀態實時監控、突發狀況自動報警、防溜器具動態管理、防溜記錄自動生成、防溜動態公開透明的效果，規范了防溜安全管理，徹底消滅了鐵路車站保留車輛溜逸事故。同時，智能防溜鐵鞋和智能緊固器的配套使用徹底顛覆了長期以來4小時人為檢查防溜的歷史，大大減少了車站因檢查防溜而耗費的人力、物力。

參考文獻：

[1]董仁飛.到發線防溜裝置控制系統樣機設計與實現.

[2]龔德文.基于PLC的到發場車輛防溜系統研究.