駝峰車(chē)輛溜放過(guò)程視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究

孫巖華，蘆鳳來(lái)

（北京鐵路局 總工程師室，北京 100860）

駝峰車(chē)輛溜放過(guò)程視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究

孫巖華，蘆鳳來(lái)

（北京鐵路局 總工程師室，北京 100860）

通過(guò)分析現(xiàn)有駝峰溜放事故數(shù)據(jù)分析方法的不足，根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，研究駝峰車(chē)輛溜放過(guò)程視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信息傳輸拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和基本技術(shù)指標(biāo)，根據(jù)該系統(tǒng)在豐臺(tái)西站Ⅳ場(chǎng)試用的試驗(yàn)效果，提出該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)視、記錄、轉(zhuǎn)儲(chǔ)車(chē)輛溜放過(guò)程，既能提高駝峰事故分析的效率和準(zhǔn)確度，也能夠?yàn)樵O(shè)備檢修、溜放車(chē)輛事故分析提供有效的技術(shù)支持。

駝峰；車(chē)輛溜放；視頻；監(jiān)測(cè)

1 概述

在編組站駝峰溜放作業(yè)過(guò)程中，受駝峰站場(chǎng)平縱斷面變化、溜放車(chē)輛控制時(shí)機(jī)不當(dāng)、車(chē)輛、環(huán)境、氣象干擾等諸多復(fù)雜因素的影響，摘鉤后的車(chē)輛在重力作用下自由溜放到計(jì)算點(diǎn)[1]的過(guò)程具有一定的不確定性。溜放過(guò)程存在車(chē)輛脫線(xiàn)、爬軌、追鉤等問(wèn)題，給運(yùn)輸生產(chǎn)帶來(lái)安全隱患，同時(shí)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。通常，在發(fā)生脫線(xiàn)、追鉤等異常情況時(shí)，主要依據(jù)駝峰自動(dòng)化控制系統(tǒng)的鉤車(chē)數(shù)據(jù)分析事故[2]，但這種方法存在專(zhuān)業(yè)依賴(lài)性強(qiáng)、效率低、不直觀的缺點(diǎn)。

造成駝峰溜放車(chē)輛脫線(xiàn)的原因有很多[3]，綜合起來(lái)主要有 4 類(lèi)：①駝峰控制系統(tǒng)原因；②駝峰縱斷面及線(xiàn)路平縱斷面變化原因；③車(chē)輛自身狀態(tài)原因；④人為操作錯(cuò)誤或其他原因。但是，在發(fā)生脫線(xiàn)等嚴(yán)重事故后，由于缺乏有效的手段和方法準(zhǔn)確還原事故現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的過(guò)程，直接證據(jù)不足，存在定性難、定責(zé)難的問(wèn)題。2010 年以來(lái)，北京鐵路局發(fā)生的12 件典型駝峰脫線(xiàn)事故中僅有 4 件定責(zé)，占事故數(shù)量的 32%，走行 (原因不明) 的事故占 68%。2010 年以來(lái)北京鐵路局發(fā)生的駝峰脫線(xiàn)事故及其原因如圖 1 所示。

圖 1 2010 年以來(lái)北京鐵路局發(fā)生的駝峰脫線(xiàn)事故及其原因

分析駝峰溜放原因不明問(wèn)題是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，通常的做法是從駝峰控制系統(tǒng)調(diào)取鉤車(chē)溜放的數(shù)據(jù)記錄，包括溜放計(jì)劃、進(jìn)路數(shù)據(jù)、速度控制數(shù)據(jù)等，以時(shí)間為參照系進(jìn)行比對(duì)，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)溜放及發(fā)生問(wèn)題的全過(guò)程。這種方法存在以下問(wèn)題。

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

（2）分析時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)分析人員技術(shù)水平要求高，分析效率低。

（3）如果故障發(fā)生在無(wú)軌道電路的部位，則難以通過(guò)鉤車(chē)數(shù)據(jù)表分析事件過(guò)程；即使發(fā)生在軌道電路上，由于軌道電路屬于開(kāi)關(guān)元件，只能提供“占用”和“出清”2 個(gè)信息，故障的具體發(fā)生部位則只能依靠時(shí)間和速度推算，存在較大的誤差。

（4）事故發(fā)生后，各相關(guān)部門(mén)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，看到的是凌亂、肢解的車(chē)輛場(chǎng)面，各專(zhuān)業(yè)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(zé)只能依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)遺留下來(lái)的痕跡、車(chē)輛破壞情況、控制數(shù)據(jù)等推斷事故發(fā)生的過(guò)程，無(wú)法準(zhǔn)確還原故障或事故發(fā)生過(guò)程，不便于設(shè)備設(shè)施的維修和維護(hù)。

因此，目前的事故分析方法已經(jīng)不能適應(yīng)行車(chē)安全的需要，迫切需要一種自動(dòng)化、智能化的監(jiān)測(cè)手段替代原有的方法[4]。為此，提出采用視頻監(jiān)控的方法記錄解體車(chē)輛在駝峰的溜放過(guò)程，進(jìn)行日常維護(hù)和事故分析，為了解和掌握駝峰設(shè)備動(dòng)態(tài)，提供新的手段。

2 駝峰車(chē)輛溜放過(guò)程視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體技術(shù)方案

為了解決現(xiàn)有分析方法存在的效率低、不直觀等問(wèn)題，將圖像記錄、監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用于駝峰車(chē)輛溜放作業(yè)[5]，全程、全天候記錄事故多發(fā)地段車(chē)輛走行過(guò)程，通過(guò)回放、分析，直觀判斷設(shè)備故障或事故原因。

2.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

（1）實(shí)用性。系統(tǒng)應(yīng)全天候記錄監(jiān)視范圍內(nèi)的駝峰溜放過(guò)程，同時(shí)具備方便的查詢(xún)、回放、轉(zhuǎn)儲(chǔ)功能，畫(huà)面清晰度必須滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)需求。

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

（3）規(guī)范性?？刂茀f(xié)議、編解碼協(xié)議、接口協(xié)議、媒體文件格式、傳輸協(xié)議等要求符合相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[7]。

（4）經(jīng)濟(jì)性與先進(jìn)性。在滿(mǎn)足系統(tǒng)功能和性能要求的前提下，采用經(jīng)濟(jì)實(shí)用的成熟技術(shù)和裝備，盡量降低系統(tǒng)建設(shè)成本，同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)便于管理和維護(hù)。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

豐臺(tái)西站為雙向縱列式三級(jí)八場(chǎng)編組站[8]，主要辦理貨物列車(chē)的解體和編組作業(yè)，選擇豐臺(tái)西站 Ⅳ場(chǎng) T1 推送溜放進(jìn)路作為研究對(duì)象，在事故多發(fā)地點(diǎn)安裝 4 個(gè)攝像頭。駝峰車(chē)輛溜放過(guò)程視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)攝像頭安裝位置示意圖如圖 2 所示。

圖 2 駝峰車(chē)輛溜放過(guò)程視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)攝像頭安裝位置示意圖

在圖 2 中，C1、C2、C3、C4 分別代表 4 個(gè)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(tái)，具有紅外線(xiàn)識(shí)別功能，能夠?qū)崟r(shí)甄別有無(wú)車(chē)輛經(jīng)過(guò)，可以遠(yuǎn)程操控?cái)z像頭方向，其捕捉對(duì)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(zhuǎn)換及車(chē)輛輪對(duì)走行軌跡。

C2：安裝在 408# 道岔岔后渡線(xiàn)部位，記錄溜放鉤車(chē)進(jìn)入 408# 道岔反位彎股至轍叉全過(guò)程，可以捕捉車(chē)輛過(guò)曲線(xiàn)爬上鋼軌并且脫線(xiàn)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(chē)輛走行情況，重點(diǎn)了解車(chē)輛是否存在晃車(chē)情況。

C4：設(shè)在第一間隔制動(dòng)位入口前，記錄減速器制動(dòng)、緩解時(shí)機(jī)和減速器的工作狀態(tài)，能夠再現(xiàn)車(chē)輛在減速器區(qū)段是否爬上制動(dòng)軌，以及在減速器部位脫落、顛覆的過(guò)程。

傳輸通道：敷設(shè)同軸數(shù)字電纜用于傳輸視頻傳感器信號(hào)[9]，電源由室內(nèi)墻壁 220 V 經(jīng)信號(hào)備用電纜引至設(shè)備側(cè)供電；各路視頻信號(hào)匯總到信號(hào)樓數(shù)據(jù)服務(wù)器，接收、記錄、查詢(xún)視頻信號(hào)，通過(guò) 1 條數(shù)據(jù)通道，將視頻信號(hào)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端。

駝峰車(chē)輛溜放過(guò)程視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。

圖 3 駝峰車(chē)輛溜放過(guò)程視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.3 系統(tǒng)的基本技術(shù)指標(biāo)

視頻光端機(jī)：數(shù)字非壓縮傳輸；支持網(wǎng)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(dá) 80 km。

紅外寬動(dòng)態(tài)筒型網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)：逐行掃描 200 萬(wàn)像素；焦距范圍為 3～10.5 mm；防護(hù)等級(jí)為 IP66；低照度為 0.02 lux (F1.4，彩色)，0 lux (開(kāi)啟紅外)；滿(mǎn)足高反差場(chǎng)景監(jiān)測(cè)；支持自動(dòng)紅外濾片切換彩轉(zhuǎn)黑。

視頻管理服務(wù)器：具備實(shí)時(shí)監(jiān)視、存儲(chǔ)、回放、轉(zhuǎn)儲(chǔ)控制功能。

3 試驗(yàn)效果

駝峰車(chē)輛溜放過(guò)程視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)于 2014 年 7 月開(kāi)始在豐臺(tái)西站 Ⅳ 場(chǎng)試用，系統(tǒng)主機(jī)和顯示終端設(shè)置在信號(hào)工區(qū)，每天由值班人員查詢(xún)、分析 4 個(gè)攝像頭記錄情況。每天早交班時(shí)，對(duì)前一天溜放作業(yè)的異常情況進(jìn)行梳理，以發(fā)生時(shí)間為索引調(diào)取視頻監(jiān)視記錄進(jìn)行比對(duì)，重點(diǎn)分析。

系統(tǒng)存儲(chǔ) 30 天圖像數(shù)據(jù)，可查詢(xún)、分析溜放車(chē)輛走行過(guò)程和相關(guān)設(shè)備的動(dòng)作時(shí)機(jī)。通過(guò)試用，現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員認(rèn)為該系統(tǒng)能捕捉車(chē)輪跳動(dòng)、爬行瞬間，觀測(cè)溜放車(chē)輛是否晃車(chē)及脫線(xiàn)時(shí)機(jī)，觀察車(chē)輪走行情況，為設(shè)備檢修、溜放車(chē)輛事故分析提供了有效的技術(shù)支持。系統(tǒng)多次成功地捕捉到溜放車(chē)輛走行異樣瞬間，對(duì)于溜放作業(yè)、設(shè)備維護(hù)具有較大幫助。

2015 年 1 月 7 日 2∶36，豐臺(tái)西站駝峰 Ⅳ 場(chǎng)第 27鉤車(chē)撞上減速器區(qū)段的第 26 鉤車(chē)。駝峰自動(dòng)化控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)表明：第 26 鉤車(chē)在 J411—J412 減速器處被夾停，而后繼續(xù)溜放的第 27 鉤車(chē)撞上減速器區(qū)段的第 26 鉤車(chē)。上述數(shù)據(jù)分析過(guò)程難以準(zhǔn)確回溯追鉤過(guò)程，通過(guò)回放駝峰溜放視頻記錄發(fā)現(xiàn)，實(shí)際情況是：第 25 鉤車(chē)將出清 J411 減速器區(qū)段時(shí)，隨后的第 26 鉤車(chē)經(jīng) 414# 道岔直向位置進(jìn)入該區(qū)段，由于第 25 鉤、26鉤車(chē)相隔距離較近，測(cè)速雷達(dá)將采集到的第 25 鉤車(chē)的速度判斷為第 26 鉤車(chē)的速度 ( 第 26 鉤車(chē)定速 18 km/h，第 25 鉤車(chē)定速 20 km/h)，駝峰自動(dòng)化控制系統(tǒng)判斷入口速度大于定速，立即對(duì) J411—J412 發(fā)出制動(dòng)命令。待第 25 鉤車(chē)離去后，雷達(dá)測(cè)到第 26 鉤車(chē)的速度，發(fā)現(xiàn)速度驟降，遂發(fā)出緩解命令，而此時(shí)第27 鉤車(chē)已經(jīng)進(jìn)入該區(qū)段追上第 26 鉤車(chē)，從而造成第 27 鉤車(chē)撞上減速器區(qū)段的第 26 鉤車(chē)。通過(guò)查看在豐臺(tái)西站 Ⅳ 場(chǎng)一部位安裝的視頻監(jiān)視記錄，發(fā)現(xiàn)第25 鉤、26 鉤車(chē)在溜放過(guò)程中相隔較近 (正常情況下前一鉤車(chē)出清減速器區(qū)段，后續(xù)鉤車(chē)才可以進(jìn)入減速器區(qū)段) 是導(dǎo)致第 26 鉤、27 鉤車(chē)輛相撞的主要原因，也驗(yàn)證了駝峰自動(dòng)化控制系統(tǒng)溜放數(shù)據(jù)的分析結(jié)論。

該案例表明，駝峰車(chē)輛溜放過(guò)程視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以作為溜放過(guò)程中的輔助監(jiān)視手段，有助于捕捉車(chē)輛解編過(guò)程中的操作過(guò)程，能夠直觀反映設(shè)備的真實(shí)動(dòng)作情況，為判定事故 (異常情況) 責(zé)任、分析作業(yè)過(guò)程提供了有效的第三方依據(jù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

駝峰溜放車(chē)輛脫軌事故不僅會(huì)使車(chē)輛、線(xiàn)路、設(shè)備受損，增加維修費(fèi)用，還會(huì)中斷鐵路運(yùn)輸正常的解體作業(yè)計(jì)劃，嚴(yán)重影響溜放作業(yè)的安全和效率。駝峰車(chē)輛溜放過(guò)程視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用簡(jiǎn)單、實(shí)用的技術(shù)裝備，在駝峰溜放車(chē)輛走行關(guān)鍵處安裝攝像頭，監(jiān)視、記錄車(chē)輛走行過(guò)程，為溜放過(guò)程中發(fā)生的事故進(jìn)行事后分析提供輔助技術(shù)支持和直接影像證據(jù)。該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，成本低廉，便于管理、維護(hù)和升級(jí)，可直接應(yīng)用于駝峰的實(shí)際維修工作中，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

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責(zé)任編輯：馮姍姍

1004-2024(2015)10-0050-04

：U298.1

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10.16669/j.cnki.issn.1004-2024.2015.10.12

2015-09-15

北京鐵路局 2014 年科研開(kāi)發(fā)計(jì)劃課題(2014CD17)