多融合車載設(shè)備安全管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

鄭亞平

（國能包神鐵路集團有限責任公司，內(nèi)蒙古包頭 014000）

0 引言

自輪運轉(zhuǎn)特種設(shè)備（含養(yǎng)路機械、作業(yè)車、軌道車）是鐵路施工作業(yè)過程中的重要移動裝備，是鐵路建設(shè)、設(shè)備修理、搶修和檢查等工作的主要運輸設(shè)備。基于鐵路線路的復雜性和車輛施工作業(yè)的多樣性，為了保障運行安全，各種自輪運轉(zhuǎn)特種設(shè)備均安裝了多種安全管理系統(tǒng)[1]。但各系統(tǒng)之間往往相對獨立，系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)缺乏有效融合，難以有效提升車輛組織管理水平。通過多種運行管理系統(tǒng)的融合，實現(xiàn)車輛設(shè)備安全管理具有重要意義[2]。

1 系統(tǒng)技術(shù)

自輪運轉(zhuǎn)設(shè)備安全管理融合系統(tǒng)基于目前成熟的傳感器技術(shù)、遠程數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、服務(wù)器技術(shù)于一體，結(jié)合自輪運轉(zhuǎn)特種設(shè)備已有的6A 設(shè)備和接觸網(wǎng)作業(yè)安全運用管理系統(tǒng)，通過適應(yīng)性改造，形成一套功能完善、操作管理更為方便的安全防護系統(tǒng)，以消除原有各系統(tǒng)之間的“信息孤島”，使信息資源得以充分共享，有效提升運營管理效率，降低管理成本，為鐵路現(xiàn)場安全服務(wù)[3]。

設(shè)備融合主要是利用主機和管理顯示器之間的數(shù)據(jù)交互以及管理顯示器自身集成的一些功能，將6A 設(shè)備和接觸網(wǎng)作業(yè)車管理系統(tǒng)的功能融合于一體，在管理顯示器上實現(xiàn)對軸溫設(shè)備、煙霧報警設(shè)備、空氣制動設(shè)備狀態(tài)、走形部設(shè)備狀態(tài)、GYK 設(shè)備狀態(tài)、視頻監(jiān)控設(shè)備等的整體監(jiān)測，完成出退勤打卡等操作[4]。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)總體框架

自輪運轉(zhuǎn)設(shè)備安全管理融合系統(tǒng)包括六大部分：①管理顯示器，由工業(yè)級電腦和指紋識別模塊以及酒精檢測模塊構(gòu)成；②軸溫煙感設(shè)備，主要包括溫度傳感器，用來監(jiān)測軸溫；③視頻顯示器，包括電源單元、AV 驅(qū)動單元、10.4 英寸LED 屏；④6A 主機，包括電源單元、視頻采集處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元、主控記錄單元、備用單元和接口單元；⑤GYK 軌道車運行控制設(shè)備和GYK遠程維護監(jiān)測車載設(shè)備（GMS）；⑥地面平臺服務(wù)器，包括數(shù)據(jù)服務(wù)器和視頻服務(wù)器，用來對采集的數(shù)據(jù)進行存儲和處理[5]。

2.2 系統(tǒng)功能模塊

系統(tǒng)主要包括人員管理、車輛監(jiān)測、設(shè)備監(jiān)測、系統(tǒng)管理等4 個功能單元（圖1）。

圖1 系統(tǒng)主要功能監(jiān)測模塊

2.2.1 人員管理單元

主要包括出退勤打卡、考試培訓、通告下發(fā)3 個功能，管理顯示器通過CAN 總線與6A 主機相連，6A 主機利用RS422 總線連至GMS，GMS 通過無線網(wǎng)絡(luò)與地面數(shù)據(jù)服務(wù)器進行通信。

（1）出退勤打卡：司乘人員在出退勤時通過操作管理顯示器進入出勤或退勤界面，進行指紋打卡和酒精測試，測試后，管理顯示器通過司乘人員指紋打卡和酒精測試記錄其出退勤時間、工號、酒精值，并將記錄的信息通過6A 主機、GMS 上傳至地面數(shù)據(jù)服務(wù)器。

（2）考試培訓：系統(tǒng)通過鏈路將培訓文件和試題文件傳輸至管理顯示器，實現(xiàn)遠程培訓和考試。借助于指紋監(jiān)測和視頻監(jiān)控，可以有效保證遠程考試的公正性；考試完成后系統(tǒng)可自動閱卷、自動評分，并能將答卷成績自動上傳至服務(wù)器，管理人員可通過客戶端查詢考試結(jié)果，考試結(jié)果支持Excel 格式保存。

（3）通知公告下發(fā)：能將存放在公告目錄下的文件內(nèi)容進行順序播放，通知公告支持TXT 和DOC 兩種文件格式。系統(tǒng)可定期將公告同步下載到管理顯示器，司乘人員可通過管理顯示器獲悉相關(guān)公告信息。

2.2.2 車輛監(jiān)測單元

（1）車輛履歷信息查看：履歷信息包括車輛基本信息、車輛詳細信息和車輛動態(tài)信息。車輛基本信息包括車號、名稱、型號規(guī)格、車間、工區(qū)、車輛狀態(tài)、停放地點、總里程等信息。車輛詳細信息包含主要技術(shù)參數(shù)、行車安全裝備、車輛附屬設(shè)備等信息。車輛動態(tài)信息包含車輛運用記錄、檢測維修記錄等信息。

（2）車輛故障報活：當作業(yè)計劃完成后發(fā)現(xiàn)車輛故障情況，司機退乘時可在管理顯示器上進行故障報活。當已錄入系統(tǒng)的故障報活記錄超出預(yù)置時間（可自定義）后尚未消活，系統(tǒng)會進行安全風險提示，直到該故障消活后方可撤銷。系統(tǒng)具有按周、月份、車間、工區(qū)分類來統(tǒng)計車輛故障報活情況，同時相關(guān)的統(tǒng)計信息將通過6A 主機與GMS 上傳至地面數(shù)據(jù)服務(wù)器。

（3）車輛檢測檢修統(tǒng)計：系統(tǒng)具有接觸網(wǎng)作業(yè)車車輛檢測和檢修統(tǒng)計功能，可通過管理顯示器進行查看。檢修檢測記錄內(nèi)容包括車號、工區(qū)、修程、總里程、檢修日期、完工日期、維修內(nèi)容、維修人、驗收人、下次檢測/檢修里程或日期等信息。

2.2.3 設(shè)備監(jiān)測單元

（1）煙霧報警：通過煙感探測器實時監(jiān)測自輪運轉(zhuǎn)特種設(shè)備發(fā)動機間各區(qū)域微量煙霧，當被監(jiān)測區(qū)域內(nèi)發(fā)生火災(zāi)異情時，高靈敏度的感煙探測器會檢測到煙霧濃度變化，當煙霧濃度超過診斷閾值時，煙感探測器就會被觸發(fā)并進行報警，同時輸出報警信號給6A 主機，借助6A 主機上傳至地面數(shù)據(jù)服務(wù)器，此外管理顯示器也會同步提示報警。

（2）軸溫設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測：軸溫設(shè)備利用現(xiàn)代電子技術(shù)、RS422總線通信技術(shù)以及傳感器技術(shù)，對車輛運行中的軸位溫度變化進行實時監(jiān)測及異常預(yù)警。軸溫設(shè)備主要由軸溫數(shù)據(jù)處理模塊、軸溫采集模塊組成。軸溫采集模塊中的溫度傳感器對車輛軸位溫度進行采集編碼，并將編碼結(jié)果發(fā)送給軸溫數(shù)據(jù)處理模塊進行數(shù)據(jù)處理。通過6A 主機發(fā)送至服務(wù)器。當軸溫設(shè)備工作狀態(tài)出現(xiàn)異常時，管理顯示器將會進行實時報警提醒。

（3）視頻監(jiān)控功能：車載設(shè)備（6A）利用安裝的攝像頭記錄自輪運轉(zhuǎn)設(shè)備運行過程、作業(yè)過程以及搶險過程中的實時狀況，同時以圖像方式進行記錄及存儲，并在圖像上疊加顯示GYK 的公用信息（如公里標、速度、風壓等信息）；車載設(shè)備（6A）通過GMS 將拍攝的視頻信息實時傳輸至地面視頻服務(wù)器，司乘人員可通過視頻顯示器實時查看車輛運行及作業(yè)過程；當需要進行歷史視頻回訪時，通過用戶終端進入回放頁面，進行歷史視頻回放。

2.2.4 系統(tǒng)管理單元

自輪運轉(zhuǎn)設(shè)備安全管理融合系統(tǒng)可以進行遠程升級，當有GYK 設(shè)備數(shù)據(jù)、軟件升級任務(wù)時，通過用戶終端下達升級計劃，經(jīng)審核通過后，開始利用無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸給遠程監(jiān)測單元（GMS），遠程監(jiān)測單元接收到數(shù)據(jù)后傳輸給GYK 設(shè)備，滿足條件后GYK設(shè)備彈出升級窗口，司乘人員確認后完成GYK 設(shè)備數(shù)據(jù)、軟件的升級，同時將升級的結(jié)果及版本返回地面數(shù)據(jù)服務(wù)器。在升級過程中司乘人員可實時掌握GYK 設(shè)備數(shù)據(jù)、軟件升級情況和進度以及當前設(shè)備的數(shù)據(jù)、軟件版本，實現(xiàn)GYK 設(shè)備數(shù)據(jù)、軟件升級的閉環(huán)管理，防止出現(xiàn)設(shè)備漏換、誤換的風險，提高了設(shè)備管理人員的工作效率和智能化管理水平。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)主要工作流程

自輪運轉(zhuǎn)設(shè)備安全管理融合系統(tǒng)主要以終端管理顯示器為主，結(jié)合GYK 設(shè)備、GMS 設(shè)備等，完成自輪運轉(zhuǎn)設(shè)備安全管理融合系統(tǒng)的安全監(jiān)控與管理，整個系統(tǒng)安全監(jiān)控處理流程如圖2所示。安全預(yù)警主要流程包括：①GYK 設(shè)備和GMS 設(shè)備采集數(shù)據(jù)集，當發(fā)生異常時，將信息上傳至地面數(shù)據(jù)服務(wù)器；②6A 主機采集數(shù)據(jù)信息，發(fā)生異常，將信息上傳至地面數(shù)據(jù)服務(wù)器；③對軸溫、煙霧、視頻分別監(jiān)測，若有異常將信息上傳至地面數(shù)據(jù)服務(wù)器。最終經(jīng)過地面數(shù)據(jù)服務(wù)器處理過的數(shù)據(jù)，傳輸至終端管理顯示器并進行統(tǒng)一管理顯示，如果發(fā)生異常事件或者其他需要預(yù)警的事件，也會在終端管理顯示器實時顯示。

圖2 系統(tǒng)處理主要流程

3.2 終端顯示

自輪運轉(zhuǎn)設(shè)備安全管理融合系統(tǒng)，最終是將所有的信息都共享融合在管理顯示器上，管理顯示器上有安全防護、信息中心、遠程升級、數(shù)據(jù)回傳、記錄分析等查詢模塊，可以實時高效的顯示各個功能。

4 結(jié)束語

自輪運轉(zhuǎn)設(shè)備安全管理融合系統(tǒng)通過主機和管理顯示器之間的數(shù)據(jù)交互以及管理顯示器自身集成的一些功能，實現(xiàn)對設(shè)備軸溫狀態(tài)、煙霧報警、GYK 設(shè)備、視頻設(shè)備狀態(tài)、自身設(shè)備狀態(tài)等的實時監(jiān)測，同時還具有出退勤打卡、考試培訓等功能。相關(guān)實時信息可借助6A 主機、GMS 上傳給地面服務(wù)器，實現(xiàn)對自輪運轉(zhuǎn)特種設(shè)各管理系統(tǒng)及車載裝置的有效融合，形成高效的系統(tǒng)性安全防護體系。