铁路煤炭运输抑尘智能控制系统

李晨

(郑州铁路局，河南郑州 450052)

目前，我国铁路煤炭运输采用敞车运输，列车运行速度在80～120 km/h，在运输过程中空气相对运动以及铁路沿线天气都会引起大量煤尘飞扬，不仅产生煤炭资源的大量损失，还伴随严重的扬尘污染，造成铁路供电、信号等出现设备不良，直接威胁到铁路运行的安全，沿线铁路职工及居住群众的健康受到影响。铁路煤炭运输抑尘技术从2009年逐步开始运用于市场，对于抑制铁路煤炭运输煤尘飞扬效果明显。本文对铁路煤炭运输抑尘喷洒系统进行了升级改造，使其更加适用于现场使用，实现了智能控制，获得了更好效果。

1 新智能控制喷洒系统的特点

此系统主要包含作业控制软件、工业控制计算机、磁钢、喷头数量调节流量单元、车号信息自动识别装置等软硬件设备。控制技术升级版与目前运用的抑尘控制技术相比有三大优点:一是传感器采用铁路上轴温探伤使用的磁钢传感技术克服了光电传感器在室外使用中，容易受到下雪、下雨和灰尘影响，干扰信号准确采集，特别是对于混编列车中的平板车无法采集信号问题。二是速度检测采用是磁钢采集，通过工业控制计算机，运算出列车的当时速度，响应时间在0．1 s;而采用雷达测速，响应时间长，不能适应速度变化较快的列车。三是运用工业控制计算机进行系统控制，控制系统采用VB编程，与PLC控制相比，界面更加友好直观，如同操作一般电脑一样，在信号采集、传输、车号、流量读取、故障报警等方面具有明显优势。

要使抑尘剂的喷洒工艺方案得以高效地实施，就必须有性能优良的控制系统来联络和驱动各个环节。由于计算机具有采集和存储信息的能力较强，逻辑判断功能以及计算功能极强，采用计算机控制的智能控制系统在视频处理上能够达到常规控制达不到的性能指标，并且扩展能力强大，可以通过扩展卡采集、读取多种系统需要的信号源，因此成为抑尘剂智能控制升级系统的首选方案。提出以下几点设想:信号传输部分采用光电信号隔离器;喷洒部分采用手动和自动控制;喷洒泵采用工业控制计算机驱动变频器控制;检测部分由I/O输入输出接口卡采集磁钢传感器以及车号系统输入的信号，工业控制计算机依据输入信号以及数据库中各种车辆数据进行逻辑判别并输出信号控制喷洒泵、喷洒阀门;根据流量计、液位计、温度压力变送器等检测设备的输入信号类型选取计算机扩展接口;选取功能强大、简捷实用的VB编程语言，以实现多种信号采集、输入输出控制、喷洒信息存储等功能;预留网络接口，以实现喷洒信息的网络共享。智能控制喷洒系统现场布局如图1所示。

图1 智能控制现场布局图

该系统对设备功能各种状态进行时时自检，发生异常自动报警。在车站预告运煤列车通过，机车到达指定位置时，启动喷洒系统，通过磁钢和车号天线检测系统发出信号给工业控制计算机识别牵引机车及列车钩档位置，当牵引机车通过后，控制喷洒柱上的电磁阀开启喷头，钩档处关闭喷头，实现抑尘自动喷洒作业。智能控制系统原理如图2所示。

图2 智能控制系统原理图

整个系统由1台工业控制计算机和若干检测计及辅助部件、1台喷洒泵及变频器、1台储液泵、电磁阀等构成。从原理图上，我们可以看出该系统由控制系统、信号检测、执行机构等部分组成。

2 抑尘智能控制流程

抑尘智能控制系统启动自动进入智能控制系统软件，实时检测各个分系统状态，如果有设备损坏失联即给出故障报警提示;当列车经过磁钢传感器时，输出信号发生变化，系统进入来车判别程序，同时启动车号识别系统、视频监控系统;利用两个磁钢识别设备信号变化时序、距离计算速度;依据车号识别系统识别出的车号、车型、列车当前速度、加速度、喷洒柱距离等参数计算喷洒开始时间、结束时间;利用I/O输出模块在相应时间输出喷洒阀门打开关闭信号;根据速度调整喷头电磁阀数量调整喷洒量;列车完全经过后存储整列喷洒信息，返回初始状态等待下次进程。

(1)车号识别系统流程图:见图3。

图3 车号识别系统流程图

(2)软件系统实现流程:所有硬件设备参与控制都要相应的软件驱动，因此需要开发整套软件系统以整合协调各个子系统工作。软件系统采用C/S架构，使用 VB6开发，数据库存储采用ACCESS97+SERVER2000网络数据库。主要包含车号识别系统、信号控制系统、数据管理、参数设置、自动喷洒等模块。软件系统实现流程如图4所示。

图4 软件系统实现流程图

3 应用效果

该系统已在郑州铁路局的待王抑尘站升级改造中使用。在现场升级改造过程中，原来光电传感器需要在路基上挖基础，立柱子，光电传感器需要定期清扫，进行保养;采用磁钢后直接用螺栓安装在钢轨上，日常不需维护，基础投资、维护成本优势明显。从抑尘效果来看，尤为在混编列车和列车速度变化较大的抑尘站点，可适应1～30 km/h列车速度。原来的控制技术无法适应，而该智能系统均能保证喷洒量，实现均匀喷洒，避让无需喷洒的车辆，准确在车辆钩挡处停止喷洒。提高了喷洒效率，节约了运行成本，受到了现场职工的一致好评。

［1］ 任志舶，李琦，宋锡来．全自动抑尘剂喷洒系统的研制［J］．机械设计与制造，2011(7):100-101．

［2］ 王庆利．铁路煤炭运输抑尘CZ_2型侧装式喷洒装置的研究与应用［J］．郑铁科技通讯，2011(1):29-32．