APM 300樞軸道岔遠程監(jiān)測系統(tǒng)研究

摘 要 針對目前樞軸道岔無監(jiān)測系統(tǒng)的情況，預期運用一種遠程監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用一種工業(yè)互聯網智能傳輸終端設備，通過互聯網云系統(tǒng)（以太網、GPRS、4G等），與現場道岔控制柜內的PLC、伺服驅動器、變頻器建立數據通信、進行數據采集，并將采集的數據傳輸到遠端的云數據中心，實現遠程數據監(jiān)控，設備診斷、程序維護和故障報警等功能，為樞軸道岔維護與故障診斷提供了一種高效可靠的工業(yè)互聯網數據遠程監(jiān)測方案。

關鍵詞 樞軸道岔維保;遠程監(jiān)測系統(tǒng);工業(yè)物聯網;數據采集

1 浦江線樞軸道岔現狀

上海浦江線APM膠輪線路，全長約6.689km，有6個車站，1個車輛段，是服務浦江鎮(zhèn)社區(qū)的終端客流收集線路。車輛11列，采取4節(jié)固定編組，不設司機室，為自動化等級GOA4的無人值守UTO運行，正線車站也無維保人員值守。

上海浦江線工程現安裝有44套APM300樞軸式道岔，該道岔的控制核心為一臺施耐德PLC及其外部控制電路，其主要功能為收集并執(zhí)行外部控制命令、采集各限位保護信號、執(zhí)行邏輯運算等，最終實現樞軸道岔的定反位位置切換與表示信息的傳遞。該PLC安裝于樞軸道岔的邏輯控制柜內。

44套樞軸道岔于2018年初正式投入使用，目前運行狀況總體良好，但仍存在一些問題，具體如下：

（1）上海浦江線采用三軌地面走行的方式供電，全網設有無人區(qū)，出入無人區(qū)時需進行一系列安全措施，44套樞軸道岔分布在浦江線各車站的站前、站后及車輛段，位置分布較為分散，一旦出現故障，維護人員很難及時到達現場，當樞軸道岔發(fā)生故障時，由于狀態(tài)數據不全，無法立即對道岔的故障原因進行分析，從而進行針對性的處置，對故障恢復不利;

（2）在控制中心只能給出遠程控制命令，并監(jiān)控到道岔的位置信號，對道岔運行過程缺乏有效地監(jiān)控，例如道岔系統(tǒng)中位置命令的采集即道岔有沒有收到有效的動作信號、各限位開關動作情況、電機的運動狀態(tài)等均不能有效監(jiān)控;

（3）目前，一些道岔仍存在操作不到位情況，必須進行多次操作之后才有可能操作到正確位置，由于無人值守全自動運行，維保人員較難及時進入到地鐵線路內進行故障排查，一些瞬間故障，事后很難查找故障點[1]。

2 浦江線樞軸道岔遠程監(jiān)測解決方案

2.1 遠程監(jiān)測系統(tǒng)簡介

道岔遠程監(jiān)測系統(tǒng)是采用一套工業(yè)物聯網平臺中的一種工業(yè)互聯網智能傳輸終端設備，通過互聯網云系統(tǒng)（以太網、GPRS、4G等），將現場的大量不同區(qū)域工業(yè)設備的數據或程序，傳輸到遠端的云數據中心，實現遠程數據監(jiān)控，設備診斷、程序維護和故障報警等功能，為用戶提供一種簡單可靠的工業(yè)互聯網數據遠程輸送方案。

該監(jiān)測系統(tǒng)的主要核心部件為監(jiān)控模塊，該監(jiān)控模塊可與樞軸控制柜內的PLC、伺服驅動器、變頻器建立數據通信進行數據采集，并將采集的數據進行上傳至云服務器中，用戶可通過PC客戶端及手機APP進行數據查看。

2.2 道岔遠程監(jiān)測系統(tǒng)主要結構

（1）硬件部分

監(jiān)測模塊：監(jiān)測模塊可以支持手機卡4G上網方式，可以根據GPS定位，實時顯示監(jiān)測模塊所在位置。該模塊用于和道岔控制柜的PLC、伺服驅動器及變頻器進行數據連接，并將采集到的數據上傳至云服務器。通過監(jiān)測模塊，可以幫助道岔維保人員實現以下功能：

①遠程查看設備的運行參數、狀態(tài)等，幫助客戶隨時查看設備運行情況;

②隨時查看和接收設備報警信息，第一時間掌握設備故障狀態(tài)和故障原因。

電源監(jiān)測模塊：電源監(jiān)測模塊主要分為兩部分：施耐德PLC及對應的模擬量輸入模塊，各交、直流電壓、電流變送器。

電源監(jiān)測模塊的工作原理為：各交、直流電壓、電流變送器將采集到的對應信號轉化為4-20mA電流信號，將該電流信號通過PLC的模擬量輸入模塊傳輸至PLC中，在PLC中將采集到的電流信號重新轉化成各電壓電流值，并將數據傳送至監(jiān)測模塊，從而實現對多種電源的實時監(jiān)測。

（2）軟件部分

道岔遠程監(jiān)測系統(tǒng)軟件部分主要分兩部分：

①監(jiān)測模塊配置軟件，主要對監(jiān)測模塊進行數據配置，與PLC等道岔控制柜內設備建立數據連接通道，配置需要監(jiān)測的數據。也可通過此軟件對監(jiān)測模塊的本地歷史數據進行讀取。界面如下圖5：

②道岔遠程監(jiān)測系統(tǒng)用戶顯示界面，用戶在顯示界面中隨時查看所監(jiān)測道岔設備的詳細數據，地址等信息[2]。如下圖6：

2.3 道岔遠程監(jiān)測系統(tǒng)實現的功能

該監(jiān)測系統(tǒng)的主要核心部件為監(jiān)控模塊，該監(jiān)控模塊可與樞軸控制柜內的PLC、伺服驅動器、變頻器建立數據通信進行數據采集，并將采集的數據進行上傳至云服務器中，維護人員可通過PC客戶端及手機APP進行數據查看。該道岔監(jiān)測系統(tǒng)主要包括以下幾個部分：

（1）通過核心部件監(jiān)測模塊與樞軸電氣柜內PLC建立數據通信，對PLC內部的數據進行采集，已達到對道岔控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控。

（2）在PLC內部編寫道岔運行次數記錄，記錄并計算設備的維護與更換周期，提醒維護人員到期更換。

（3）通過核心部件監(jiān)測模塊與樞軸電氣柜內的伺服驅動器、變頻器進行數據通信，實時監(jiān)測對應插銷電機及主梁電機的工作狀態(tài)，并根據設置的報警閾值能夠做到及時報警提示，及故障診斷。

（4）通過多種電源監(jiān)測模塊對樞軸電氣柜內ATC24直流電源，EC接觸器24V直流電源，中間支撐電機電壓、電流，交流220V母電源的電壓、電流實時監(jiān)測，并將采集到的數據信號傳輸至監(jiān)測模塊，以進行遠程監(jiān)測。

（5）采用遠程監(jiān)測云組態(tài)將上述（1）-（4）監(jiān)測的數據在遠程PC及遠程手持終端中以組態(tài)界面的形式顯示，并建立道岔動作流程圖，協助現場維護人員判斷道岔失表故障點，進行有針對性排查[3]。

3 安全

道岔是龐大的軌道交通系統(tǒng)中涉及安全的核心分系統(tǒng)，道岔遠程監(jiān)測系統(tǒng)，采取以下措施保證安全：

道岔遠程監(jiān)測系統(tǒng)只涉及PLC的遠程監(jiān)測即信號的讀取，控制柜內電源信號的采集不具備任何對道岔電氣柜的相關動作和操作功能，道岔控制只能通過APM300中的信號系統(tǒng)進行控制，并且受信號系統(tǒng)防護;

道岔遠程監(jiān)測系統(tǒng)用戶界面設置用戶名及密碼，并對現場維保人員用戶設置權限，只能夠從界面中查看數據，并不能對用戶界面進行任何操作，以更改設置[4]。

4 結束語

總之，樞軸道岔遠程監(jiān)測系統(tǒng)解決了目前國內樞軸道岔無遠程監(jiān)測系統(tǒng)的空缺，在上海軌道交通浦江線實際安裝和測試中，達到了設計標準和應用標準，這套樞軸道岔遠程監(jiān)測系統(tǒng)也是工業(yè)互聯網中的一種應用。工業(yè)互聯網已經廣泛應用于各種制造、倉儲、物流等行業(yè)。現場維保人員應用此系統(tǒng)后可及時接收道岔故障報警信息，根據現場采集到的實時數據進行故障預判，縮短現場處置時間。道岔供應商技術人員也可通過此道岔遠程監(jiān)測軟件實時了解現場道岔狀態(tài)，為道岔現場維保人員提供遠程技術支持，目前，浦江線樞軸道岔遠程監(jiān)測系統(tǒng)計劃進行普及化安裝，在此過程中所積累的維護經驗也將為其他同樣制式的軌道交通道岔系統(tǒng)提供技術參考。

參考文獻

[1] 佚名.上海市軌道交通8號線三期暨集運系統(tǒng)（暫名）工程初步設計[ED/OL].https：//www.baidu.com/link？url=O2RsI4iSdil3l77utJQp--zUDziWmFxcRwsaiNI8ZeWpOS7yDkOe9fADJuR4VcIo8fzwCbjKfjj1RZ4eV5gkIqppinzDH9JZC1e3AayK1nW&wd=&eqid=99d2e7d60001a49c000000025e6b79c4，2014-07-11.

[2] 齊小民.道岔綜合監(jiān)測系統(tǒng)平臺的研究與設計[J].鐵道通信信號，2006，52（1）：1-5.

[3] 侯成仁，宋志超，龐巴迪.CX-300 APM樞軸式道岔國產化研究[J].科技風，2017，328（22）：145-146.

[4] 孔曉波. Concept and the Evolution Path of the Internet of Things%物聯網概念和演進路徑[J]. 電信工程技術與標準化，2009，22（12）：12-14.

作者簡介

湯培峰（1981-），男，上海人;工程師，現就職單位：上海申凱公共交通運營管理有限公司，研究方向：城市軌道交通設備維護管理工作研究。