TFDS-2T設備相機封裝鏡面自潔裝置的研制與應用

李 軍 中國鐵路上海局集團有限公司杭州北車輛段

1 研究內容、技術路線和技術關鍵

1.1 研究內容

TFDS-2T設備相機封裝鏡面自潔裝置組成：主要由控制箱（包括：PLC、網絡通訊模塊、24 V開關電源、步進電機控制模塊、液晶顯示屏等組成）、傳輸信號電纜、沉箱相機封裝鏡面自潔運轉執行機構（包括：清潔帶存放倉、步進電機、彈射棒、清潔帶走帶導軌、清潔帶以及清潔帶位置傳感器）等組成。

TFDS-2T設備相機封裝鏡面自潔裝置工作原理：鏡面遇異物遮擋或模糊時，操作人員通過客戶端軟件下發某個鏡頭清潔指令，控制箱內PLC接收指令后，通過設定程序運算確認清潔帶走帶位置后，對步進電機驅動電路下發控制指令，驅動沉箱相機封裝鏡面自潔運轉執行機構的步進電機運轉，帶動清潔帶在鏡面表面做直線往復運動，達到清潔鏡面的目的。同時PLC通過網絡，將自潔裝置的實時狀態以及自檢信息上傳給客戶端，實現人機對話界面。

1.2 技術路線

1.2.1 硬件設計

PLC：是整個系統的控制核心，實現對步進電機轉速、步進步數、扭力輸出、清潔帶走帶位置的精準控制，并通過網絡通訊模塊與上位機進行實時通訊接收控制指令。

以太網通訊模塊：根據用戶設定IP，通過TCP/IP通訊協議構建PLC與上位機間的通訊。

步進電機控制模塊：接收PLC的控制指令，驅動步進電機運轉。

步進電機：根據控制模塊下發的控制指令，驅動帶做直線往復運動。

沉箱相機封裝鏡面自潔運轉執行機構：主要是實現對清潔帶的運行軌跡、與鏡面的附著力有效控制。

康川司法所有限的人員編制無法應對紛繁復雜的社區矯正工作，他們人手欠缺，但矯正的對象卻很多。司法所除了要承擔社區矯正工作外，還要組織開展法制宣傳工作，協助有關部門和鄉鎮開展依法治理工作；指導管理人民調解工作，參與重大疑難民間糾紛調解工作；指導管理基層法律服務工作，當好鄉鎮、街道辦事處法律顧問，做好法律援助工作；組織開展對刑滿釋放人員的過渡性安置和幫教工作；參與社會治安綜合治理工作；此外，司法所還要完成上級司法行政機關和鄉鎮（街道）交辦的其他有關工作。如此繁多的工作給司法工作人員帶來了巨大的壓力，他們在處理社區矯正工作時他們往往力不從心。

1.2.2 軟件設計

軟件設計包括：上位機控制程序、通訊程序、PLC控制程序、信號處理程序、人機界面等程序的設計。

1.3 技術關鍵

控制系統對清潔帶走帶位置控制精準，系統需具備清潔帶上布與孔的明確識別功能，并能將狀態信息和自檢信息實時上傳給上位機人機對話界面。

因TFDS-2T設備沉箱內部空間小，內部結構復雜，在相機鏡頭自潔運轉執行機構的設計上要做到合理巧妙，遵循絕不能影響原有設備運行的設計原則，并要充分考慮軌上設備運行環境的惡劣條件。

要具備防雨、防塵、防震的能力，確保執行機構在沉箱內能穩定運行。

在實際運用中遇到的大塊異物遮擋鏡頭時清除難度較高，彈射棒在設計時要充分考慮彈射角度和速度，以確保對大型異物清除的可靠性。

因TFDS-2T型設備由多家生產廠家生產，沉箱結構有所差異。相機鏡頭自潔運轉執行機構在設計時要充分考慮各家沉箱結構，確保有良好的兼容性，并要考慮現場維修拆卸的方便性以及安裝運行后的穩定性。

清潔帶存放倉在設計時要遵循以下兩個設計理念：一是，需結構簡單可靠，便于現場維修人員更換清潔帶；二是，要最大限度地利用沉箱內既有空間，使清潔帶一次安裝量最大化，最大限度確保清潔帶使用次數，延長清潔帶更換周期。

走帶導軌需對清潔帶走帶軌跡有良好的導向功能，具有走帶順暢無卡滯、清潔帶壓覆鏡面力度適中，保持能力強的設計標準；清潔帶的材料選用和加工工藝上存在諸多困難，需達到防靜電、韌性高、拉升變量小、吸水能力強、清潔能力高、對玻璃鏡面損傷小等工藝要求。

2 預期目標及技術指標

預期目標：針對現場需要，TFDS-2T設備相機封裝鏡面自潔裝置要實現設計精巧，性能穩定，清潔帶定位準確、清潔能力強，免維護周期長，具備防震、防塵、防雨等能力。在程序編寫上要具備操作簡便、人機界面友好、控制精準等要求，并能根據現場實際需要來設置相應的工作參數。裝置在不影響原設備的基礎上，能很好的兼容各廠家生產的TFDS-2T型設備。

技術指標：

（1）對各廠家生產的TFDS-2T設備具有良好的兼容性；

（2）控制系統對清潔帶走帶位置控制精準，系統需具備清潔帶布與孔的明確識別功能，并能將狀態信息和自檢信息實時上傳給上位機人機對話界面；

（3）要具備防雨、防塵、防震等能力，確保執行機構在沉箱內能穩定運行；

（4）裝置清潔效果應達到檢車看圖要求，一次性裝用耗材自行清潔能力在50次以上，在雨雪天氣免維護周期能達到10 d以上，清潔帶等耗材更換快捷方便；

（5）上位機操作控制人機對話界面設計友好，操作方便，用戶能根據實際情況設置調整工作參數。

3 結束語

隨著鐵路的快速發展，人防、物防、技防安全保障理念的不斷深化，安全、高效是鐵路永恒的主題。TFDS-2T設備相機封裝鏡面自潔裝置在現場得以應用將對保證TFDS設備高效運行得以保證，將會有效地降低維修人員上線作業的頻次及風險，能較好地解決雨雪天氣設備鏡面遮擋影響圖片拍攝質量下降，無法滿足動態檢車要求的困境，能有效地確保運用部門機檢的可靠性。