基于數字圖象的轉轍機轉換方向監測裝置研究

肖潔 盧凱霞

摘 要：為了加強對信號轉轍機設備的監控，強化微機監測系統報警功能，有力保證行車安全微機監測有必要增加 2DQJ 狀態采集，以便隨時監測室內外道岔表示一致。在道岔啟動電路中，第二道岔啟動繼電器（2DQJ）接點組狀態在定位吸起位置時，反映操作人員往定位扳動道岔的操作，2DQJ接點組狀態在反位打落位置時，反映操作人員往反位扳動道岔的操作。本文提出的轉轍機轉換方向監測裝置，采用工業級別攝像頭采集第二道岔啟動繼電器數字圖象，通過圖象分析模塊獲得繼電器吸起落下狀態，進而反映出轉轍機轉換方向，型結構簡單，操作方便，能節省工作成本，適用于軌道交通領域。

關鍵詞：微機監測;轉轍機;轉轍機;數字圖象

一、序言

鐵路信號微機監測系統是保證行車安全、加強信號設備結合部管理、監測信號設備狀態、發現信號設備隱患、分析信號設備故障原因、輔助故障處理、指導現場維修、反映設備運用質量、提高電務部門維護水平和維護效率的重要行車設備。鐵路微機監測系統能實時、動態、準確、量化地反映信號設備的運用質量、結合部設備狀態，并具有狀態信息儲存重放、查詢和報警功能。信號微機監測系統是鐵路運輸的重要行車設備，它能實時將信號設備運用狀態，各種電氣特性反映出來，并能對以前的數據進行調閱。科學指導設備維修，及時發現設備問題隱患，預防信號故障發生及發生故障時能提供指導，為保證鐵路運輸 安全做出了重要貢獻。因此鐵路電務部門必須了解和掌握微機監測的構成和功能，通過分析故障原因找出正確的處理方法，及時恢復設備的正常運用，確保行車安全和運輸安全適應鐵路高效快速發展，從而提高故障處理效率。

2010 年頒布的《鐵路信號集中監測系統技術條件》（709 號文）增加了轉轍機轉轍機監測。分析道岔啟動電路，第二道岔啟動繼電器（2DQJ）狀態在定位（或反位）反映操作人員往定位扳動道岔（或往反位扳動道岔）的操作，采集2DQJ位置狀態可以滿足709號文增加的轉轍機轉換方向監測的要求。另外，采集 2DQJ 狀態還有兩個好處：（1）防止施工過程中將一、二線接反，造成假表示。（2）防止維修過程中將 2DQJ 拔下來再插上去時繼電器因抖動而轉極，造成表示不一致。這兩種錯誤均難以發現，值班員按照道岔室內表示狀況排進路時容易出現故障。

綜上所述，微機監測有必要增加 2DQJ 狀態采集，以便隨時監測室內外道岔表示一致，加強對信號轉轍機設備的監控，強化微機監測系統報警功能，有力保證行車安全。

傳統的采集 2DQJ 狀態一般有兩種方法，一種是直接采集接點方式，需增加2DQJ復示繼電器，利用復示繼電器接點采集2DQJ狀態。另一種是光電探頭采集方式，需來回操縱道岔進行調整，判別是否正確反映道岔定位和反位兩個位置。這兩種方式在實際應用中，便利性不足，同時存在光電探頭老化或者被灰塵遮住影響檢測靈敏度的問題。在本文中，為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種技術數字圖象處理的轉轍機轉換方向監測裝置，采用工業級別攝像頭采集第二道岔啟動繼電器數字圖象，通過圖象分析模塊獲得繼電器吸起落下狀態，進而反映出轉轍機轉換方向，型結構簡單，操作方便，能節省工作成本，適用于軌道交通領域。

二、基于數字圖象的轉轍機轉換方向監測裝置

在道岔啟動電路中，第二道岔啟動繼電器（2DQJ）接點組狀態在定位吸起位置時，反映操作人員往定位扳動道岔的操作，2DQJ接點組狀態在反位打落位置時，反映操作人員往反位扳動道岔的操作。本文中所提出的轉轍機轉換方向監測裝置，包括用于采集2DQJ接點組圖像的圖像采集模塊及根據圖像信號判斷2DQJ接點組吸起或落下的圖像分析模塊。

如圖1所示，本文所提出的轉轍機轉換方向監測裝置包括用于采集2DQJ接點組圖像的圖像采集模塊1，遠程控制終端2，內含用于根據圖像信號判斷2DQJ接點組吸起落下狀態的圖像分析模塊21和針對2DQJ接點組工作轉換不到位發出警報的報警模塊22，以及微機監測終端3。

如2所示，為確保監控圖像清晰準確，圖像采集模塊包括攝像頭4，攝像頭4利用鋼制支架6固定于2DQJ接點組5正前方，且能清楚監控各接點組吸起落下狀態及精確位置，2DQJ插在組合柜背板7上。

遠程控制終端2與圖像采集模塊1通過USB傳輸連接，位于遠程控制終端2內的圖像處理模塊21，接收數字圖像信息后解碼終端處理信號并發送給微機監測終端3。位于遠程控制終端2內的報警模塊22在2DQJ接點組動作完成而未到位時向微機監測終端3發送報警信號。遠程控制終端2與微機監測終端3通過TCP/IP或ADSL協議通訊連接。

其工作過程如下：操作人員執行往定位扳動道岔的操作， 2DQJ接點組5狀態轉變為定位吸起位置;操作人員執行往反位扳動道岔的操作， 2DQJ接點組5狀態轉變為反位打落位置。攝像頭4拍攝到的圖像信息，經過USB傳輸通道至遠程控制終端2的圖像分析模塊21中。圖像分析模塊21根據接收到的數字圖像信息分析出2DQJ接點組5的吸起落下狀態以及接點閉合是否到位，根據2DQJ接點組5的吸起落下狀態發送相應結果給微機監測終端3，若不到位報警模塊21則發出報警信號給微機監測終端3。

三、結論

為了加強對信號轉轍機設備的監控，強化微機監測系統報警功能，有力保證行車安全微機監測有必要增加 2DQJ 狀態采集，以便隨時監測室內外道岔表示一致。本文提出的轉轍機轉換方向監測裝置型結構簡單，操作方便，能節省工作成本，適用于軌道交通領域。

未來可以將基于數字圖象的轉轍機轉換方向監測裝置進行深入研究。通過本技術的推廣應用可在信號機械室內安裝標準軌道巡檢視覺機器人，利用多攝像頭將巡視監控采集到的圖象數據（主要是組合架上繼電器的狀態數據）以無線方式，傳輸至中心機房的終端電腦上存儲，通過分析模塊完成多項設備數據判斷，一旦檢測出異常，立即發出警告提示，實現設備機房的智能化巡檢。

參考文獻：

[1] 張智， 周俊偉， 閆衛剛. 電液轉轍機在線監測系統[J]. 鐵道通信信號， 2007， 43（10）：4-5.

[2] 王安， 羅世剛， 焦美鵬，等. 轉轍機轉換力在軌監測方法研究[J]. 現代電子技術， 2012， 35（7）：139-141.