关于新型智能铁鞋的应用研究

摘要：大秦车务段主管的大秦线和迁曹线是西煤东运现代化重载铁路煤运专线和重要通道，沿线车站日常停留车防溜问题一直是工作重点，由于停留车辆种类变多而杂，大多线路与调车房的距离较远，目前使用的铁鞋由铸铁或者钢板制作而成，每个重量高达7-8公司公斤，导致现场工作人员工作量大、强度高，且日常管理主要依靠人工盯控为主，不能时刻监控铁鞋的运用状态，且站场大多是开放性站场，周边治安条件差，从而造成铁鞋遗失或下道的严重后果。因此，如何使用新技术来处理防溜铁鞋的管理和运用问题一直是困扰铁路战线上工程技术人员的一项技术难题，本文主要针对大秦线铁路防溜铁鞋管理现状，根据防溜作业安全管理的要求，建设了智能铁鞋在线监测及安全预警系统，加强防溜作业的监控和在线监测，提高车辆防溜作业安全性，减轻作业人员劳动强度，提供在线监测及预警功能，同时分析了智能铁鞋管理系统的管理优势及在大秦线沿线车站使用推广的可行性，以期通过该系统使车站到发线车辆防溜作业规范管理、相关防溜作业撤防、布防流程闭环管理等问题得到妥善解决。

关键词：智能铁鞋;在线监测;安全预警系统;智能布防

1 引言

大秦线作为一条繁忙的重载铁路专线，其防溜工作历来受到集团公司和车务段的重视，目前，铁鞋的收集、放置、取出、回收、保管等工作流程都是由专人、人工完成的。但由于现场作业人员缺乏，现场并没有专职的铁路防溜作业人员;此外管内大多数货运车站也不是完全锁闭，编组场调车人员进行调车作业时，容易出现没有足够人员进行铁鞋管理，这些状况极易造成铁鞋被盗窃、漏撤、丢弃等安全隐患[1]，，为杜绝这类安全隐患，形成有序完善的铁鞋管理模式，本文针对智能铁鞋在线监测及安全预警系统项目进行了深入研究，为提高管内各车站防溜作业效率，完善防溜相关设备的管理和铁鞋运用的安全性提供了重要的现实意义。

我国的智能化防溜铁鞋从理论研究到实际应用历经多年的摸索，通常可将业界所采用的铁鞋分为以下三大类[2]：

2 新型智能铁鞋的应用研究

2.1 传统铁鞋再使用过程中存在的隐患

车务段关内沿线车站目前主要采用的防溜铁鞋是双边制动的铁鞋[3]。这种铁鞋一般由底部和头部两部分组成，其中头部又分为鞋头、挡板两个部分[4]。在使用过程中，当车轮自然移动到铁鞋的底部上，铁鞋的头部就会将车轮牢牢卡住，使得铁鞋和车轮一同在轨道上滑行，从而起到制动作用[5]。这是因为当滚动的车轮压倒铁鞋上以后，两者便会一起沿轨道滑行，车轮与轨道之间的摩擦力将由滚动摩擦变为滑动摩擦，摩擦力增大，从而阻止车轮前进，起到制动作用[6]。

然而传统铁鞋在实际使用时还存在诸多不足[7]。首先，传统铁鞋在使用时，操作人员需要在现场和休息室之间频繁的跑动，工作效率低，劳动强度大[8]。其次，人工操作的主观因素大，作业随意性大，不同的施工人员操作时没有一个统一的标准[9]。

同时，传统铁鞋还存在一定的安全隐患，主要表现为：

1.设置铁鞋摆放不到位，或忘记撤除铁鞋，易产生站场内停留车辆溜逸或异常拉鞋、爬鞋等事故;

2.工作人员携带、设置、撤除、巡检铁鞋的劳动强度大，工作效率低，人员不足时或忙于调车工作时无暇兼顾巡视巡检工作;

3.发车时铁鞋是否己经取出不能实时监控;

4.开放性站场铁鞋被盗无法监控;

5.现场作业人员是否按照规定要求将铁鞋设置到位无法监控;

6.车辆发车溜逸无法及时报警等。

传统铁鞋的领取、设置、撤除、巡检、放置归位，均由人工操作完成，车站值班员及管理人员如果不能及时到达现场，就无法判明铁鞋是否处于规范的安全状态，容易造成安全隐患。

2.2 新型智能铁鞋的优势

1.设置铁鞋摆放不到位，或忘记撤除铁鞋，易产生站场内停留车辆溜逸或异常拉鞋、爬鞋等事故;

2.降低携带设置、撤除、巡检的劳动强度，巡检与远程实时监控相结合。

3.解决安全防溜的问题。

4.可以远程监测防溜铁鞋摆放是否牢靠到位。

5.解决是否按照作业规定进行撤防。

3 智能铁鞋防溜系统的实现及应用

3.1 系统的特点及优势

1.轻量化智能铁鞋

传动笨重的铁鞋，携带笨重，作业人员劳动强度大，铁质材料对于无线通信信号有屏蔽作用，通信性能受限。新型智能铁鞋采用支持复合高分子材料智能铁鞋，轻量化设计，携带轻便，大大减轻作业人员的劳动强度，无线通信和监测性能优良。

2.智能布防、撤防

智能铁鞋可以实现在线监测、智能识别、安全预警、全程追踪、同步占线板等功能，做到智能化管理。

3.北斗/GPS高精度融合定位

铁鞋定位采用的是GPS/BDS（即GPS定位技术与北斗定位技术的融合定位）双定位模式，结构小，精度高，抗干扰能力强，能够及时确定目前所处位置，实现定位追踪功能，通过防溜系统终端的位置信息的显示可以很容易看到此时铁鞋的具体位置，通过铁鞋的具体位置来判别铁鞋是否在线路上进行车辆的防溜。

4.防溜占线板同步揭示和声光提醒

一是铁鞋布防、撤防作业状态自动实时反映在电子占线板准确数据，不需要人工填写，现场不再需要人工巡视，随时反馈真实防溜状态。二是支持防溜作业智能流程语音引导提示，支持防溜作业安全注意事项语音提示，支持防溜现场人员使用终端同步语音告警。

5.实现自动休眠节能模式

为了延长智能铁鞋的使用寿命（主要是受电池容量的影响），智能铁鞋自身系统检测到数据无变化时，则进入休眠状态，休眠时间由外部环境决定。开始时，铁鞋每3s检测一次，如果检测到数据正常，则逐渐延长休眠时间。假如中途有异常触发，系统立刻唤醒，再重復每3s检测一次，然后逐渐延长休眠时间[11]。

3.1 在实际作业中的应用

1.智能防溜系统管理终端用户界面介绍：

2.智能铁鞋实物

智能铁鞋具备柜面密贴检测、轮距检测、移动检测、倾斜监测及定位跟踪功能。

3.防溜作业终端

防溜作业终端具备打开铁鞋柜门、关闭铁鞋柜门、布防、撤防、查询、智能语音通知以及拍照录像功能。

4.智能铁鞋柜

智能鞋柜具备智能铁鞋充电和远程监控的功能，支持室内安装，也具备防水功能，支持室外作业区安装部署。

5.防溜电子占线板

具备铁鞋布防、撤防监测和异常告警监测功能，异常情况智能语音提醒。

4 结束语

本论文分析了管内目前使用的传统铁鞋和普通智能铁鞋的安全隐患，并针对该安全隐患提出普及使用新型智能铁鞋的优势及分析了新型智能铁鞋的使用原理，同时分析了在管内普及使用智能铁鞋在线监测及安全预警系统的可行性分析，结果显示新型智能铁鞋相较于传统铁鞋具备的技術优势和管理优势，具有在基层车站进行普及使用的必要性和现实性。

参考文献

[1]刘鑫鹏，赵伟，牛有生，等.一种新型智能铁鞋管理系统[J].铁路计算机应用， 2017，28（4）：25-29.

[2]宋立志，张丹婷，董婷，等.基于无线通信的智能防溜铁鞋系统设计[J].硅谷， 2010（14）：74-74.

[3]饶忠.列车制动Z.北京中国铁道出版化，2010.

[4]宋毅.防溜铁鞋（止轮器）铁道行业标准解读[J]内.铁道技术监督2010：5-6.

[5]李林贵.在站保留车辆防溜措施分析[J].中国铁路，2015（06）：26-29

[6]熊树林.邹凤起.铁鞋制动产生车轮踏面擦伤的危害及防止措施[J].减速顶与调速技术2007（3）：20-21.

[7]李林贵.关于防溜铁鞋实现远程监控的探讨[J].黑龙江科技信息.2013（35）：204-205.

[8]宋立志，张丹婷，董婷，等.基于无线通信的智能防溜铁鞋系统设计[J].硅谷，2010（14）：74-75

[9]何孟竹.内蒙铁路长大坡道防止车辆溜逸办法的讨论[J].铁道工程学报，2001，17（2）：56-58.

[10]刘鑫鹏，赵伟，牛有生，等.一种新型智能铁鞋管理系统[J].铁路计算机应用， 2017，28（4）：25-29.

[11]范强.车站智能防溜系统的构建[J].铁道通信信号，2020，56（04）：66-69.DOI：10.13879/j.issn1000-7458.2020-04.19420.

作者简介

作者姓名：赵建国，出生年月：1973年03月07日，籍贯：山西省大同市，身份证号：140202197303074055，职称：工程师，研究方向：重载安全，单位：大秦铁路股份有限公司大秦车务段。