GMC96B型鋼軌打磨列車視頻監控和火災報警聯動的應用研究

解卓軍

摘要：文章介紹了GMC96B型鋼軌打磨列車火災報警系統和視頻監控系統的方案，對聯動系統的組成、工作原理、聯動功能進行了初步研究。

關鍵詞：GMC96B型鋼軌打磨列車;視頻監控;火災報警;聯動

中圖分類號：U285 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）12-0179-03

GMC96s型鋼軌打磨列車是北京二七機車有限責任公司引進瑞士SPENO公司技術并聯合設計、生產的一種線路維修機械，它主要能在作業運行中對線路上的鋼軌進行磨削，能對線路上的鋼軌波浪型磨耗、鋼軌肥邊，馬鞍型磨耗、焊縫凹陷及魚鱗裂紋等病害進行打磨，從而改善軌頭工作部分的輪廓。

GMC96B型鋼軌打磨列車由不同功能的7節車組成：B1-C1-A-C2-C3-C4-B2。其中一節動力車，其余六節均為打磨作業車，一般隋況打磨作業時有大量的打磨火花飛濺，整車包含多組柴油機、輔助發電機等熱源，且裝有大量的燃油和液壓油，一旦發生火災會造成嚴重的鐵路交通事故，因此防火防爆成為了鐵路安全作業的重要環節之一。故所有鐵路大型養路機械均采取各種安全防范措施來減少火災和人員傷亡事故的發生。

1問題的提出

根據中國鐵路總公司關于鐵路大型養路機械提升消防能力的會議要求，視頻監控可在既有視頻系統基礎上采用多路公用方式，能實現人工切換，在煙霧報警時優先顯示發動機間視頻。為減少事故的發生、提高事故處理速度和減少車輛損傷，現有車輛設有煙霧報警系統。同時為協助操作人員工作時直觀地監視車輛運行和作業狀態、正確判斷養護機械及車輛運行狀況，在所有發動機間和作業器具相關位置設有視頻監控系統。當車輛發生火災事故時，煙霧報警和視頻監控系統起到了一定的提示、預警和降低事故損失的作用。

2獨立設置存在的問題

GMC96B型鋼軌打磨列車分別安裝有煙霧報警系統和視頻監視系統，但由于這兩個系統各自均為獨立、完整的系統，相互之間沒有聯動功能，當發生火災報警時需要由操作人員對照兩個系統進行人工驗證，導致事故發現延時，處理不及時等原因，擴大了事故范圍。如果能夠根據現有車輛的實際情況，分析并改造兩個系統，使其實現聯動功能，就能夠提高事故處理速度，降低事故損失。

3視頻監控與火災報警系統聯動方案

3.1概述

GMC96B型鋼軌打磨列車已經交付使用多年，視頻監控系統和火災報警系統已部署完畢，整列打磨車輛長145米，設備安裝分散，布線困難，因此在改造方案設計上，不但要考慮聯動功能的實現，還要考慮不影響車輛的正常打磨作業，盡量減少加裝改造的施工作業，盡量避免對車輛供電系統，通信系統的改動。通過了解外部通訊接口，視頻監控系統和火災報警系統兩者的通訊接口不—致，兩者不能實現聯動。現交付車輛安裝情況如下：視頻監控系統為模擬信號視頻，全車共安裝15個探頭，監控范圍能覆蓋動力間等熱源集中的區域，火災報警為感煙探測器，全車共安裝10個，不能全部覆蓋所有熱源區域且報警條件單一。

鑒于以上，我們采取了對現有火災報警系統更換為復合探測器，數量增加到13路。對視頻監控設備進行軟件升級，并且增加視頻存儲功能和遠程傳輸功能，復用現有視頻監控設備的通信端口等方式，實現火災報警系統與視頻監控系統的報警聯動功能，報警聯動連接示意圖如圖1所示。

3.2聯動系統組成

視頻和火災報警聯動系統主要由火災監測主機、火災探測器、車載監視器、車載攝像機、中央控制器、前端控制器、視頻傳送器、視頻存儲單元等組成。

3.3聯動系統工作原理

火災報警系統與視頻監控系統的聯動方式為通過B1和B2司機室的視頻監控鍵盤485通訊接口，通過485通信的方式，將火災報警主機產生的報警信息發送至視頻監控系統中央控制主機，對視頻監控系統的中央控制主機進行軟件升級，復用連接鍵盤的485接口，監聽來自司機室的通信指令，一旦發生火隋，火災報警器將發送報警點信息至視頻監控系統，視頻監控系統解析了火災報警點信息后，再發送對應攝像機的切換命令至兩個司機室的監視器上，從而完成了火災報警信息與視頻監控圖像的聯動控制功能。當多路火災探測器同時發生報警時，報警主機將以5秒間隔，按照火情發生順序，依次發送報警點位置信息至視頻監控系統，視頻監控系統也將以5秒間隔，依次輪詢顯示各火災報警點圖像信息，持續至報警結束。在報警持續期間，視頻報警主機將持續發送報警圖像切換命令，直至報警解除。系統聯動工作原理見圖2所示。

34火災報警系統功能

考慮到GMC96B型鋼軌打磨列車作業過程的特殊性，在作業過程中會產生大量火花，造成大量的鐵屑、煙塵。動力間內冷卻風扇工作造成室內負壓大，火災煙霧及容易被吸出室外，可能會造成不成程度的誤報或者不報警，故火災報警系統包含以下幾項內容：

（1）快速通訊，一個區域內會有多個探頭和地址模塊，探頭回路采用高速防火總線。系統對外與485通信接口與車載視頻監控系統連接，同時具有較高通訊速率和較好的通用性。

（2）高可靠性，線路短路、斷路回路模塊能夠自動識別，并上報給主機，不會造成探頭或者地址模塊的物理損毀。高速通訊總線上采用雙主機備份工作機制。在同一時間只有B1主司機室主機處于主控狀態，B2司機室主機處于監聽狀態。一旦出現物理斷裂，處于監聽狀態的主機自動切換為主控狀態。

（3）按照要求選擇不同模式的復合型火災探測器探測器，如表1所示，安裝于動力間內的，由于打磨車過程中產生大量的粉塵，且間內負壓較大，所以裝在電氣柜中的探測器推薦采用模式1。

安裝于電器柜內的探測器，由于電器柜內處于相對封閉的環境，在火災發生的情況下煙霧會伴隨熱力上升至電氣柜頂部?？諝饬鲃虞^為簡單，干擾少。所以裝在電氣柜中的探測器推薦采用模式2。

安裝于司機室、會議室和休息間的探測器，需要通過空調系統產生的穩定氣流，將客室內的煙霧顆粒帶入探測器內。但跟隨空調氣流—起流入的，還包含大量的灰塵顆粒，或者炎熱潮濕天氣下空調系統產生的水霧。這些因素都極易造成探測器誤報警。所以裝在客室中的探測器推薦采用模式3。

（4）探測器參數要求

3.5聯動系統的功能

（1）聯動控制主機

聯動控制主機是整個系統的核心控制部分，負責處理探頭所采集到的信息，并通過屏幕顯示給用戶?？刂浦鳈C提供連接電腦的串口，通過PC端的維護軟件對系統信息進行查詢，歷史日志進行打印等功能。同時提供USB接口，可以直接將記錄等信息拷貝到u盤中。

（2）指示燈

維護指示燈：當黃色維護指示燈亮起時，表明有探測器污染過度，需要清潔或更換;在主機自檢時維護指示燈以1Hz的頻率進行閃爍?；鹁甘緹簦寒敿t色火警指示燈常亮，表明有火情。故障指示燈：當黃色故障指示燈常亮，表明有故障。回路指示燈：探頭回路開路則常亮;探頭回路短路則0.5Hz閃爍。

（3）具有蜂鳴器、復位按鈕、消音按鈕等功能

當有任意探測器報火警時，蜂鳴器長鳴。故障時，蜂鳴器間隙鳴響。當系統故障、報警發生后，通過復位按鈕將兩端主機上的故障信號或報警指示全部消除。當蜂鳴器鳴響時，按下消音按鈕蜂鳴器停止鳴響;當有新的原因觸發蜂鳴器鳴響，蜂鳴器正常鳴響;若需蜂鳴器停止鳴響，需再次按下消音按鈕。

（4）擴展功能

系統采用模塊化方案，可根據用戶需求對接入數量、系統功能、外部通訊接口等進行擴展。改造方案只實現了火災探測器與視頻的聯動，考慮到GMC96B型鋼軌打磨列車作業環境的復雜性，預留64位接入口，今后可針對系統接入其他介質的報警探測器，例如：CO等。同時預留外部通訊接口，可以為增加自動滅火系統提供控制端口，進而形成一整套完整的聯動控制方案。

4結束語

此改造方案只作為GMC96B型鋼軌打磨車的視頻防火聯動設計的初探，目前只采集火災作為探測依據，需要在后續使用過程中根據實際作業工況論證可行性，預留擴展接口，可為后續持續改進提供需求。