APM 300枢轴道岔远程监测系统研究

摘 要 针对目前枢轴道岔无监测系统的情况，预期运用一种远程监测系统，该系统采用一种工业互联网智能传输终端设备，通过互联网云系统（以太网、GPRS、4G等），与现场道岔控制柜内的PLC、伺服驱动器、变频器建立数据通信、进行数据采集，并将采集的数据传输到远端的云数据中心，实现远程数据监控，设备诊断、程序维护和故障报警等功能，为枢轴道岔维护与故障诊断提供了一种高效可靠的工业互联网数据远程监测方案。

關键词 枢轴道岔维保;远程监测系统;工业物联网;数据采集

1 浦江线枢轴道岔现状

上海浦江线APM胶轮线路，全长约6.689km，有6个车站，1个车辆段，是服务浦江镇社区的终端客流收集线路。车辆11列，采取4节固定编组，不设司机室，为自动化等级GOA4的无人值守UTO运行，正线车站也无维保人员值守。

上海浦江线工程现安装有44套APM300枢轴式道岔，该道岔的控制核心为一台施耐德PLC及其外部控制电路，其主要功能为收集并执行外部控制命令、采集各限位保护信号、执行逻辑运算等，最终实现枢轴道岔的定反位位置切换与表示信息的传递。该PLC安装于枢轴道岔的逻辑控制柜内。

44套枢轴道岔于2018年初正式投入使用，目前运行状况总体良好，但仍存在一些问题，具体如下：

（1）上海浦江线采用三轨地面走行的方式供电，全网设有无人区，出入无人区时需进行一系列安全措施，44套枢轴道岔分布在浦江线各车站的站前、站后及车辆段，位置分布较为分散，一旦出现故障，维护人员很难及时到达现场，当枢轴道岔发生故障时，由于状态数据不全，无法立即对道岔的故障原因进行分析，从而进行针对性的处置，对故障恢复不利;

（2）在控制中心只能给出远程控制命令，并监控到道岔的位置信号，对道岔运行过程缺乏有效地监控，例如道岔系统中位置命令的采集即道岔有没有收到有效的动作信号、各限位开关动作情况、电机的运动状态等均不能有效监控;

（3）目前，一些道岔仍存在操作不到位情况，必须进行多次操作之后才有可能操作到正确位置，由于无人值守全自动运行，维保人员较难及时进入到地铁线路内进行故障排查，一些瞬间故障，事后很难查找故障点[1]。

2 浦江线枢轴道岔远程监测解决方案

2.1 远程监测系统简介

道岔远程监测系统是采用一套工业物联网平台中的一种工业互联网智能传输终端设备，通过互联网云系统（以太网、GPRS、4G等），将现场的大量不同区域工业设备的数据或程序，传输到远端的云数据中心，实现远程数据监控，设备诊断、程序维护和故障报警等功能，为用户提供一种简单可靠的工业互联网数据远程输送方案。

该监测系统的主要核心部件为监控模块，该监控模块可与枢轴控制柜内的PLC、伺服驱动器、变频器建立数据通信进行数据采集，并将采集的数据进行上传至云服务器中，用户可通过PC客户端及手机APP进行数据查看。

2.2 道岔远程监测系统主要结构

（1）硬件部分

监测模块：监测模块可以支持手机卡4G上网方式，可以根据GPS定位，实时显示监测模块所在位置。该模块用于和道岔控制柜的PLC、伺服驱动器及变频器进行数据连接，并将采集到的数据上传至云服务器。通过监测模块，可以帮助道岔维保人员实现以下功能：

①远程查看设备的运行参数、状态等，帮助客户随时查看设备运行情况;

②随时查看和接收设备报警信息，第一时间掌握设备故障状态和故障原因。

电源监测模块：电源监测模块主要分为两部分：施耐德PLC及对应的模拟量输入模块，各交、直流电压、电流变送器。

电源监测模块的工作原理为：各交、直流电压、电流变送器将采集到的对应信号转化为4-20mA电流信号，将该电流信号通过PLC的模拟量输入模块传输至PLC中，在PLC中将采集到的电流信号重新转化成各电压电流值，并将数据传送至监测模块，从而实现对多种电源的实时监测。

（2）软件部分

道岔远程监测系统软件部分主要分两部分：

①监测模块配置软件，主要对监测模块进行数据配置，与PLC等道岔控制柜内设备建立数据连接通道，配置需要监测的数据。也可通过此软件对监测模块的本地历史数据进行读取。界面如下图5：

②道岔远程监测系统用户显示界面，用户在显示界面中随时查看所监测道岔设备的详细数据，地址等信息[2]。如下图6：

2.3 道岔远程监测系统实现的功能

该监测系统的主要核心部件为监控模块，该监控模块可与枢轴控制柜内的PLC、伺服驱动器、变频器建立数据通信进行数据采集，并将采集的数据进行上传至云服务器中，维护人员可通过PC客户端及手机APP进行数据查看。该道岔监测系统主要包括以下几个部分：

（1）通过核心部件监测模块与枢轴电气柜内PLC建立数据通信，对PLC内部的数据进行采集，已达到对道岔控制系统的实时监控。

（2）在PLC内部编写道岔运行次数记录，记录并计算设备的维护与更换周期，提醒维护人员到期更换。

（3）通过核心部件监测模块与枢轴电气柜内的伺服驱动器、变频器进行数据通信，实时监测对应插销电机及主梁电机的工作状态，并根据设置的报警阈值能够做到及时报警提示，及故障诊断。

（4）通过多种电源监测模块对枢轴电气柜内ATC24直流电源，EC接触器24V直流电源，中间支撑电机电压、电流，交流220V母电源的电压、电流实时监测，并将采集到的数据信号传输至监测模块，以进行远程监测。

（5）采用远程监测云组态将上述（1）-（4）监测的数据在远程PC及远程手持终端中以组态界面的形式显示，并建立道岔动作流程图，协助现场维护人员判断道岔失表故障点，进行有针对性排查[3]。

3 安全

道岔是庞大的轨道交通系统中涉及安全的核心分系统，道岔远程监测系统，采取以下措施保证安全：

道岔远程监测系统只涉及PLC的远程监测即信号的讀取，控制柜内电源信号的采集不具备任何对道岔电气柜的相关动作和操作功能，道岔控制只能通过APM300中的信号系统进行控制，并且受信号系统防护;

道岔远程监测系统用户界面设置用户名及密码，并对现场维保人员用户设置权限，只能够从界面中查看数据，并不能对用户界面进行任何操作，以更改设置[4]。

4 结束语

总之，枢轴道岔远程监测系统解决了目前国内枢轴道岔无远程监测系统的空缺，在上海轨道交通浦江线实际安装和测试中，达到了设计标准和应用标准，这套枢轴道岔远程监测系统也是工业互联网中的一种应用。工业互联网已经广泛应用于各种制造、仓储、物流等行业。现场维保人员应用此系统后可及时接收道岔故障报警信息，根据现场采集到的实时数据进行故障预判，缩短现场处置时间。道岔供应商技术人员也可通过此道岔远程监测软件实时了解现场道岔状态，为道岔现场维保人员提供远程技术支持，目前，浦江线枢轴道岔远程监测系统计划进行普及化安装，在此过程中所积累的维护经验也将为其他同样制式的轨道交通道岔系统提供技术参考。

参考文献

[1] 佚名.上海市轨道交通8号线三期暨集运系统（暂名）工程初步设计[ED/OL].https：//www.baidu.com/link？url=O2RsI4iSdil3l77utJQp--zUDziWmFxcRwsaiNI8ZeWpOS7yDkOe9fADJuR4VcIo8fzwCbjKfjj1RZ4eV5gkIqppinzDH9JZC1e3AayK1nW&wd=&eqid=99d2e7d60001a49c000000025e6b79c4，2014-07-11.

[2] 齐小民.道岔综合监测系统平台的研究与设计[J].铁道通信信号，2006，52（1）：1-5.

[3] 侯成仁，宋志超，庞巴迪.CX-300 APM枢轴式道岔国产化研究[J].科技风，2017，328（22）：145-146.

[4] 孔晓波. Concept and the Evolution Path of the Internet of Things%物联网概念和演进路径[J]. 电信工程技术与标准化，2009，22（12）：12-14.

作者简介

汤培峰（1981-），男，上海人;工程师，现就职单位：上海申凯公共交通运营管理有限公司，研究方向：城市轨道交通设备维护管理工作研究。