驼峰车辆溜放过程视频监测系统的研究

孙岩华，芦凤来

（北京铁路局 总工程师室，北京 100860）

驼峰车辆溜放过程视频监测系统的研究

孙岩华，芦凤来

（北京铁路局 总工程师室，北京 100860）

通过分析现有驼峰溜放事故数据分析方法的不足，根据系统的设计原则，研究驼峰车辆溜放过程视频监测系统的信息传输拓扑结构和基本技术指标，根据该系统在丰台西站Ⅳ场试用的试验效果，提出该系统能够实时监视、记录、转储车辆溜放过程，既能提高驼峰事故分析的效率和准确度，也能够为设备检修、溜放车辆事故分析提供有效的技术支持。

驼峰；车辆溜放；视频；监测

1 概述

在编组站驼峰溜放作业过程中，受驼峰站场平纵断面变化、溜放车辆控制时机不当、车辆、环境、气象干扰等诸多复杂因素的影响，摘钩后的车辆在重力作用下自由溜放到计算点[1]的过程具有一定的不确定性。溜放过程存在车辆脱线、爬轨、追钩等问题，给运输生产带来安全隐患，同时造成一定的经济损失。通常，在发生脱线、追钩等异常情况时，主要依据驼峰自动化控制系统的钩车数据分析事故[2]，但这种方法存在专业依赖性强、效率低、不直观的缺点。

造成驼峰溜放车辆脱线的原因有很多[3]，综合起来主要有 4 类：①驼峰控制系统原因；②驼峰纵断面及线路平纵断面变化原因；③车辆自身状态原因；④人为操作错误或其他原因。但是，在发生脱线等严重事故后，由于缺乏有效的手段和方法准确还原事故现场发生的过程，直接证据不足，存在定性难、定责难的问题。2010 年以来，北京铁路局发生的12 件典型驼峰脱线事故中仅有 4 件定责，占事故数量的 32%，走行 (原因不明) 的事故占 68%。2010 年以来北京铁路局发生的驼峰脱线事故及其原因如图 1 所示。

图 1 2010 年以来北京铁路局发生的驼峰脱线事故及其原因

分析驼峰溜放原因不明问题是一个复杂的过程，通常的做法是从驼峰控制系统调取钩车溜放的数据记录，包括溜放计划、进路数据、速度控制数据等，以时间为参照系进行比对，恢复现场溜放及发生问题的全过程。这种方法存在以下问题。

（1）该方法是一种间接的技术分析手段，不能客观、直观地还原事件发生的全过程。

（2）分析时间长，对分析人员技术水平要求高，分析效率低。

（3）如果故障发生在无轨道电路的部位，则难以通过钩车数据表分析事件过程；即使发生在轨道电路上，由于轨道电路属于开关元件，只能提供“占用”和“出清”2 个信息，故障的具体发生部位则只能依靠时间和速度推算，存在较大的误差。

（4）事故发生后，各相关部门到达现场，看到的是凌乱、肢解的车辆场面，各专业从不同角度入手收集信息、材料，然后汇总、分析、讨论，事故定责只能依据现场遗留下来的痕迹、车辆破坏情况、控制数据等推断事故发生的过程，无法准确还原故障或事故发生过程，不便于设备设施的维修和维护。

因此，目前的事故分析方法已经不能适应行车安全的需要，迫切需要一种自动化、智能化的监测手段替代原有的方法[4]。为此，提出采用视频监控的方法记录解体车辆在驼峰的溜放过程，进行日常维护和事故分析，为了解和掌握驼峰设备动态，提供新的手段。

2 驼峰车辆溜放过程视频监测系统总体技术方案

为了解决现有分析方法存在的效率低、不直观等问题，将图像记录、监测技术应用于驼峰车辆溜放作业[5]，全程、全天候记录事故多发地段车辆走行过程，通过回放、分析，直观判断设备故障或事故原因。

2.1 系统的设计原则

（1）实用性。系统应全天候记录监视范围内的驼峰溜放过程，同时具备方便的查询、回放、转储功能，画面清晰度必须满足现场维护需求。

（2）布点原则。通过试验确定摄像头布控方案，确保重要部位全覆盖。具体布控地点包括：峰下第一分路道岔、第一/二部位减速器 (尤其是最外侧曲线最大的 2 组二部位减速器)、交叉渡线等关键部位[6]。

（3）规范性。控制协议、编解码协议、接口协议、媒体文件格式、传输协议等要求符合相关国家标准、行业标准[7]。

（4）经济性与先进性。在满足系统功能和性能要求的前提下，采用经济实用的成熟技术和装备，尽量降低系统建设成本，同时系统应便于管理和维护。

2.2 系统结构

丰台西站为双向纵列式三级八场编组站[8]，主要办理货物列车的解体和编组作业，选择丰台西站 Ⅳ场 T1 推送溜放进路作为研究对象，在事故多发地点安装 4 个摄像头。驼峰车辆溜放过程视频监测系统摄像头安装位置示意图如图 2 所示。

图 2 驼峰车辆溜放过程视频监测系统摄像头安装位置示意图

在图 2 中，C1、C2、C3、C4 分别代表 4 个摄像头，其安装位置及分工如下。

C1：峰下第一分路 408# 道岔岔前，该摄像头配置云台，具有红外线识别功能，能够实时甄别有无车辆经过，可以远程操控摄像头方向，其捕捉对象是408# 道岔岔尖及岔后 5 m 范围，能够清晰地记录道岔的转换及车辆轮对走行轨迹。

C2：安装在 408# 道岔岔后渡线部位，记录溜放钩车进入 408# 道岔反位弯股至辙叉全过程，可以捕捉车辆过曲线爬上钢轨并且脱线的异常情况。

C3：交分道岔全景，摄像头全景记录 4 组交分道岔上车辆走行情况，重点了解车辆是否存在晃车情况。

C4：设在第一间隔制动位入口前，记录减速器制动、缓解时机和减速器的工作状态，能够再现车辆在减速器区段是否爬上制动轨，以及在减速器部位脱落、颠覆的过程。

传输通道：敷设同轴数字电缆用于传输视频传感器信号[9]，电源由室内墙壁 220 V 经信号备用电缆引至设备侧供电；各路视频信号汇总到信号楼数据服务器，接收、记录、查询视频信号，通过 1 条数据通道，将视频信号传输到远端。

驼峰车辆溜放过程视频监测系统结构如图 3 所示。

图 3 驼峰车辆溜放过程视频监测系统结构

2.3 系统的基本技术指标

视频光端机：数字非压缩传输；支持网管，支持多种光纤连接器，兼容多种视频制式；具备防尘、防雾酸、防雷电等特性；最大传输距离可达 80 km。

红外宽动态筒型网络摄像机：逐行扫描 200 万像素；焦距范围为 3～10.5 mm；防护等级为 IP66；低照度为 0.02 lux (F1.4，彩色)，0 lux (开启红外)；满足高反差场景监测；支持自动红外滤片切换彩转黑。

视频管理服务器：具备实时监视、存储、回放、转储控制功能。

3 试验效果

驼峰车辆溜放过程视频监测系统于 2014 年 7 月开始在丰台西站 Ⅳ 场试用，系统主机和显示终端设置在信号工区，每天由值班人员查询、分析 4 个摄像头记录情况。每天早交班时，对前一天溜放作业的异常情况进行梳理，以发生时间为索引调取视频监视记录进行比对，重点分析。

系统存储 30 天图像数据，可查询、分析溜放车辆走行过程和相关设备的动作时机。通过试用，现场维护人员认为该系统能捕捉车轮跳动、爬行瞬间，观测溜放车辆是否晃车及脱线时机，观察车轮走行情况，为设备检修、溜放车辆事故分析提供了有效的技术支持。系统多次成功地捕捉到溜放车辆走行异样瞬间，对于溜放作业、设备维护具有较大帮助。

2015 年 1 月 7 日 2∶36，丰台西站驼峰 Ⅳ 场第 27钩车撞上减速器区段的第 26 钩车。驼峰自动化控制系统数据表明：第 26 钩车在 J411—J412 减速器处被夹停，而后继续溜放的第 27 钩车撞上减速器区段的第 26 钩车。上述数据分析过程难以准确回溯追钩过程，通过回放驼峰溜放视频记录发现，实际情况是：第 25 钩车将出清 J411 减速器区段时，随后的第 26 钩车经 414# 道岔直向位置进入该区段，由于第 25 钩、26钩车相隔距离较近，测速雷达将采集到的第 25 钩车的速度判断为第 26 钩车的速度 ( 第 26 钩车定速 18 km/h，第 25 钩车定速 20 km/h)，驼峰自动化控制系统判断入口速度大于定速，立即对 J411—J412 发出制动命令。待第 25 钩车离去后，雷达测到第 26 钩车的速度，发现速度骤降，遂发出缓解命令，而此时第27 钩车已经进入该区段追上第 26 钩车，从而造成第 27 钩车撞上减速器区段的第 26 钩车。通过查看在丰台西站 Ⅳ 场一部位安装的视频监视记录，发现第25 钩、26 钩车在溜放过程中相隔较近 (正常情况下前一钩车出清减速器区段，后续钩车才可以进入减速器区段) 是导致第 26 钩、27 钩车辆相撞的主要原因，也验证了驼峰自动化控制系统溜放数据的分析结论。

该案例表明，驼峰车辆溜放过程视频监测系统可以作为溜放过程中的辅助监视手段，有助于捕捉车辆解编过程中的操作过程，能够直观反映设备的真实动作情况，为判定事故 (异常情况) 责任、分析作业过程提供了有效的第三方依据。

4 结束语

驼峰溜放车辆脱轨事故不仅会使车辆、线路、设备受损，增加维修费用，还会中断铁路运输正常的解体作业计划，严重影响溜放作业的安全和效率。驼峰车辆溜放过程视频监测系统采用简单、实用的技术装备，在驼峰溜放车辆走行关键处安装摄像头，监视、记录车辆走行过程，为溜放过程中发生的事故进行事后分析提供辅助技术支持和直接影像证据。该系统操作简单，成本低廉，便于管理、维护和升级，可直接应用于驼峰的实际维修工作中，具有较高的实用价值。

[1]吴芳美.驼峰调车自动控制[M].北京：中国铁道出版社，1981.

[2]汤百华.自动化驼峰调速系统[M].北京：中国铁道出版社，1993.

[3]陈惠敏.开展自动化驼峰安全攻关的探讨[J].上海铁道科技，2006(2)：26-28.

[4]金树桥，郝艳华.铁路行车作业自动揭示监控系统的研究[J].铁道运输与经济，2014，36(5)：72-77.

[5]邢群雁，栗学人.图像识别在编组站驼峰作业过程控制中的应用[J].中国铁道科学，2005，26(4)：104-108.

[6]李岱峰，郭祥熹.T.JK系列车辆减速器[M].北京：中国铁道出版社，1990.

[7]铁道部第三勘测设计院.TB10062—99铁路驼峰及调车场设计及规范[S].北京：中国铁道出版社，1999.

[8]龙江，罗玉屏.丰台西站上行驼峰自动化应用及存在问题探讨[J].铁道运输与经济，2010，32(6)：53-56.

[9]吴荣美，唐秀芹.超六类屏蔽型数字通信电缆的设计与制造[J].电线电缆，2004(6)：14-16.

责任编辑：冯姗姗

1004-2024(2015)10-0050-04

：U298.1

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10.16669/j.cnki.issn.1004-2024.2015.10.12

2015-09-15

北京铁路局 2014 年科研开发计划课题(2014CD17)