智能防溜铁鞋系统的研发与应用

张治奇

摘要：由于铁路车站现场作业中防溜设置、检查因人而异，安全风险突出。为切实做好车站保留车辆防溜工作，规范防溜安全管理，彻底解决防溜安全不易卡控的难题，需研发智能防溜铁鞋。本文旨在阐述我车务段目前研发的一种可监测的智能防溜铁鞋，可远程监测到车辆的溜动信息，及时将报警信息发送至监测终端，提示现场作业人员及时查看报警端位的车辆，避免车辆溜逸事故的发生。

关键词：智能铁鞋；防溜；远程监测；报警

一、研发背景

近年来车站车辆溜逸在各类行车事故中占有相当大的比重，产生车辆溜逸的因素主要有人员素质、设备条件、管理方式、自然环境和社会治安等。目前全路几乎所有的车站均采用人工定时检查防溜的方式来确保保留车辆防溜安全。而在实际作业中发生车辆溜逸的主要原因归结为“人、车、天、地、祸”，具体阐述如下：

1、人：在实际作业当中，因为人员业务素质各有差异，未按照规定放置铁鞋或者使用已经损坏的铁鞋，造成防溜措施失效而引发的车辆溜逸。

2、车：车站现行的规章制度对某种情况下停留车辆的防溜措施制定不严谨，不能满足现场停留车的制动需求，导致防溜失效而引发车辆溜逸。

3、天：因为恶劣天气影响，尤其是暴风雨雪天气，致使强风对车辆端墙推力大于防溜措施给予车辆的摩擦力，但车站未根据恶劣天气而补强防溜措施而引发的车辆溜逸。

4、地：由于车站地势不同，站内线路均存在不同程度的坡度，若对线路最大坡度掌握不清，而导致车辆停在坡道上不做防溜或者防溜措施不到位引发的车辆溜逸。

5、祸：因为车站站区外部环境影响或者通道管理不严，导致闲杂人员进入站内后私自挪动铁鞋或将铁鞋盗走，而现场作业人员又未及时阻止或发现导致车辆溜逸。

为认真汲取近年来全路车辆溜逸事故的教训，进一步加强管内车站停留车辆的防溜工作，消除防溜安全风险对现实安全的重大影响，有效遏制现场作业人员防溜设置不牢靠、防溜检查不及时等诸多突出问题，采取设备投入、科技创新等有效手段进行防溜综合治理成为我车务段管理层的强烈共识。为此，我车务段前期在集团公司运输处的大力支持研发了智能防溜铁鞋系统（以下简称系统）。

二、系统原理

该系统由铁鞋鞋体、中间路由、铁鞋监测主机组成，而铁鞋鞋体则由监测单元、控制单元、无线数据传输单元和电源单元组成；铁鞋监测主机包括PC主机、监测显示端、无线收发装置。

铁鞋鞋体的检测单元主要有光电开关和加速度传感器。其中光电开关是用来测量铁鞋斜面与车轮之间的距离，如果超出范围则铁鞋未放置到位，那么铁鞋就会发出警报，作业人员得到警报后，将铁鞋放回合适的范围内。其中，加速度传感器是用来判断是否出现溜车现象的，车辆发生溜动会在沿铁轨方向产生加速度，加速度传感器便输出中断信号，控制单元收到中断信号后判断处理并通过无线数传模块向系统监测主机发送报警信息。

智能防溜铁鞋鞋体的无线数传单元采用双线无线模块。铁鞋鞋体包含一个存储单元用来记录铁鞋接收和发送的信息指令、时间及设備开、关机时间等重要信息。智能防溜铁鞋监测主机包含一个无线收发装置来透明接收各个铁鞋所上传的信息，向各个铁鞋发送监测后台发出的命令信息。

智能防溜铁鞋采用铁鞋箱定置化管理，铁鞋箱埋设在车站咽喉区空地上，并采用太阳能电池板供电。打开铁鞋箱需用专用实名制身份识别卡，经过电子制卡后配发给现场相关作业人员，所有打开铁鞋箱、铁鞋取出、铁鞋归位等一系列动作均在系统后台自动生成记录。

通过在车站部署无线网络，实现对智能设备信号的采集；智能铁鞋通过无线方式将自身的防溜信息实时传递给后台；智能防溜铁鞋箱将作业人员开箱、铁鞋、紧固器出入箱等信息通过无线方式发送出去。后台管理系统对采集的数据进行分析、入库，实现对铁鞋的借出、上道防溜、撤除下道、归还的闭环管理。

三、系统功能

1、故障导向安全：系统的任何一个部分出现故障立即报警。

2、实时巡检：智能防溜铁鞋通过定时（时间可设定）发送自身的状态信息，达到实时同步的目的。

3、防溜、防盗、防压：监测主机通过对智能防溜铁鞋传回的状态信息进行分析，可以实时监控铁鞋目前所处的状态（正常工作、假防溜、被盗、压鞋开车），并做出相应的声音、文字报警。

4、远程监控：通过接入铁路内部专用网，只要有需要的部门都可以实时监控车站每个铁鞋的工作状态。

5、台账自动生成：系统自动生成《防溜登记簿》，避免因人为填记的错误。

6、其它管理功能：防溜器具管理（包含非智能铁鞋、紧固器管理）、人员上道监视、定时巡检、干部抽检、后台管理。

四、系统使用管理

1、防溜设置

（1）智能防溜铁鞋使用前，防溜设置人应打开铁鞋开关并与行车室联系确认铁鞋使用状态良好，试验完毕后关闭铁鞋开关。

（2）设置防溜时先将铁鞋开关打开，待车辆停稳将铁鞋平放在钢轨上推进车轮底部，鞋尖与车轮底部保持密贴。

（3）防溜设置完成后设置人员应及时向车站值班员（信号员）汇报防溜设置情况，车站值班员（信号员）在得到汇报后将系统界面相应的铁鞋拖动至相应股道对应位置，系统界面自动弹出防溜设置对话框，根据设置人员汇报的防溜信息进行确认操作并提交，铁鞋将自动显示在对应的股道上，并在界面下方自动生成防溜设置记录。

2、防溜撤除

（1）撤除防溜时，撤除人员先关闭铁鞋开关，再将铁鞋从车轮下取出，此时系统自动弹出撤除防溜作业对话框，对应的铁鞋呈灰色显示。

（2）撤除防溜后，现场操作人应及时向车站值班员（信号员）汇报并听取复诵，车站值班员（信号员）在弹出对话框内进行确认操作并提交，表示铁鞋已下道并对应生成防溜撤除记录。

（3）撤除的智能铁鞋将在撤除信息录入完成后自动显示至左下角“借出的非工作铁鞋”处，直至现场操作人将铁鞋归还至智能铁鞋箱，完成铁鞋追踪闭环管理。

五、系统研发拓展

为彻底解决检查防溜耗时耗力的问题，同时为满足设备保安全但又不违背基本规章的前提，我们继续延伸研发了智能紧固器。

智能紧固器具有灵活、轻便、牢靠、制动效能高的特点，在普通紧固器的基础上增加了智能芯片、拉力传感器、无线发射模块。在使用时，当智能紧固器受到拉力，数据就会无线传输到监测主机，行车室终端实时显示。使用时弯钩头勾住闸链环孔，当拉力小于2000N时，指示灯红闪，表示拉力值小于规定数值，即闸链还未拉紧还需继续拧紧，直至指示灯变为绿闪烁后，表示拉力值已达到最小的有效值，可不再拧螺杆，此时无线发射模块会将数据同步传输至监测主机并在行车室终端显示。现场操作人员防溜设置完成后可与智能铁鞋设置情况一并向行车室汇报。在使用过程中拉力传感器通过实时监测拉力值来动态确认紧固器是否起效并通过无线数传模块向监测主机发送报警信息。

六、系统应用效果

该系统自2017年4月研发至2018年6月通过中国铁路总公司技术评审期间在我车务段管内武威车站试用，收到了较好的效果，彻底杜绝了假防溜、拉鞋开车、防溜器具丢失等重大防溜安全隐患，且达到了防溜状态实时监控、突发状况自动报警、防溜器具动态管理、防溜记录自动生成、防溜动态公开透明的效果，规范了防溜安全管理，彻底消灭了铁路车站保留车辆溜逸事故。同时，智能防溜铁鞋和智能紧固器的配套使用彻底颠覆了长期以来4小时人为检查防溜的历史，大大减少了车站因检查防溜而耗费的人力、物力。

参考文献：

[1]董仁飞.到发线防溜装置控制系统样机设计与实现.

[2]龚德文.基于PLC的到发场车辆防溜系统研究.