铁路防溜器具自组网智能定位追踪装置研究

张延波 王志行 于春晓

摘要：铁路场站中大量使用的无网无源防溜器具（如铁鞋）普遍缺乏有效的定位追踪手段，在日常使用中主要依靠人为监管，无法实现有效的全天候管理，造成潜在的风险。文章分析了国内外的铁路场站防溜器具的研究现状，针对其弊端，介绍了一款适用于铁路防溜器具保管、作业、巡检等全流程使用场景的智能化系统，自组网智能定位追踪装置在不破坏和影响铁路防溜器具既有形态的情况下，实现对铁路防溜器具的集中式智能化管控，并建立与使用和管理人员之间的对应连接关系。

关键词：无網无源防溜器具;智能化管控;智能定位追踪

中图法分类号：U298文献标识码：A

Research on AD hoc intelligent positioning and tracking device forrailway anti-slipappliance

ZHANG Yanbo，WANG Zhixing，YU Chunxiao

（Handan Station of China Railway Beijing Bureau Group Co.，Ltd.，Handan，Hebei 056000，China）

Abstract：A large number of netless passive anti-slip devices （such as iron shoes） used in railway stations generally lack effective means of positioning and tracking， mainly rely on artificial supervision in daily use， unable to achieve all-weather effective management， resulting in potential risks. This paper analyzes the research status of railway depot anti-running equipment at home and abroad， according to its defects， introduces a suitable for railway anti-running equipment storage and operation，checking and other intelligent systems of usage scenarios of the whole flow， ad-hoc network intelligent positioning tracking device without damage and affect the railway anti-running equipment in the form of both cases， the implementation of intelligent railway anti-running equipment centralized control， and establishes corresponding links with users and management personnel.

Key words： no-network passive anti-slip device， intelligent management and control，intelligent positioning and tracking

21世纪以来，大数据、云计算、物联网、人工智能等技术迅猛发展，“创新、智能”成为发展的主题。信息化、智能化正在铁路各个主要领域渗透，这就要求铁路加强信息化建设。车站智能化、信息化建设是发展建设的重要方向。本文在铁路客运站智能化发展现状的基础上，阐述了如何让铁路场站中大量使用的无网无源防溜器具（如铁鞋）在日常工作中实现有效的全天候管理，避免潜在的风险，实现对铁路防溜器具的集中式智能化管控，提升铁路生产效率，达到两全其美的效果[1]。

1现状分析

1.1国外现状分析

法国国家铁路公司（ SNCF）设计了一款智能铁鞋系统，打造了智能化移动管理体系，现场作业人员可根据智能铁鞋系统状态判定铁鞋的放置状态和丢失状态，并且针对终端低功耗要求进行设计与开发。

德国铁路公司（DB）实施了“铁路4.0战略”——针对铁鞋在使用中存在的适用范围窄、安置及撤除不便、附着力小、辨识度差的问题进行分析，采用了收缩软钢丝绳以减轻鞋牌组合重量、安装永磁铁块防止铁鞋在轨顶上发生移位或脱落、粘贴反光贴来增强辨识度的措施。

1.2国内研究现状

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三大类：一是采用机械原理，将机械锁闭加入铁鞋上的防盗铁鞋;二是通过将远距离通信终端与传感器相结合，安装在铁鞋上的防溜铁鞋;三是采用应用无线通信技术、单片机和高科技检测技术相结合的方法，对以铁鞋为智能化模块进行数据采集和传输，集防盗和定位功能于一体[2]。

根据对已有铁鞋的各种应用模式进行探究，最初从处理铁鞋本体的机械设计问题出发，仅以上述三类方法对铁鞋进行改进，现阶段还受技术和器具的制约，很多改进措施都没有使设备信息化收集、无线通信技术、智能化管理等方面达到经济性和实用性的完美结合的目标。图1为铁鞋使用情况。

根据目前所存在的问题，列出研究方案：（1）研制磁吸式自供电定位追踪模块，解决现场器具无源问题;（2）研制智能保管箱（铁鞋），解决安全器具保管问题;（3）研制基于 GIS 底图的手持定位追踪智能终端，解决安全器具可实时查看器具状态、器具管理可追溯问题;（4）建立基于时间、位置和作业逻辑的多区域铁路防溜器具智能管控中心。

2铁鞋智能定位追踪装置设计

铁路防溜器具自组网位追踪装置设计主要包括智能保管箱，可以进行集中管控、远程报警、存取对号[3]。安全器具智能管控中心可以进行集中监控、记录存储、报警互控，具有定位追踪功能。

2.1智能定位追踪装置

智能定位追踪装置采用强磁方式进行安装，周期性上报状态位置，由中央智能模块、NFC 识别模块、电池、组件等组成（图2）。

2.2智能保管箱

智能保管柜（铁鞋）主要由防溜器具柜（硬件）和防撤溜互控系统（软件）构成。

智能铁鞋柜箱体电器部分由太阳能板、电源模块、智能控制器、电子锁、机械锁和无线通信天线、NFC 识别器等组成。它可以自动识别存放、智能紧固器身份信息及其离箱、取放时间，向监视终端周期上报自身电量信息和实时上报防溜器具箱开/关状态、操作人等信息，具备关箱自锁功能。

2.3智能巡检终端

OS 定制化功能：（1）一键自定义功能，即通过终端设备侧面的自定义键，可以随心设置二级菜单应用;（2）对讲功能，即终端设备采用 DMR 标准的数字对讲模块，支持单工语音、确认/非确认数据短信通信。其中，软件系统包括智能保管箱软件系统（图3）。

关于防撤溜互控系统两端互控，具体状态显示为：（1）上道。一端器具出柜，另一端器具没有出柜时，防溜揭示板对应线路发出红色慢闪，提示另一端器具及时做好防溜措施。直到另一端器具出柜，红闪消失;（2）下道。一端器具归位，另一端器具未归位时，防溜揭示板对应线路发出红色慢闪，同时发出一次“XX 站，注意 X 道两端防溜是否撤除”声音提示，直到另一端器具归位，红闪消失，目的是提示两端防溜撤除和器具归位;（3）其他情况。仅使用一端防溜器具，或使用了备用器具、手闸等防溜措施时，线路也会发出红闪警示，要注意区分。

2.4智能管控中心

智能管控中心主要收集定位追踪装置信息、智能保管箱状态信息，显示作业动态，并利用管控软件和报警装置对异常情况进行分析、报警。其主要设备包括计算机、以太网数据交换机和相应的应用软件。

智能管控中心可通过铁路内网实时同步所有使用单位部署的本地化智能防溜铁鞋系统及调车机、自轮运转设备型智能防溜铁鞋系统运行情况及数据，使用者可以在任何地方监控任意已部署的本地防溜系统的现场情况、防溜记录、报警数据。

3铁路防溜器具自组网位追踪装置关键技术

在铁路防溜器具作业智能定位追踪方面，研制磁吸式自供电定位追踪模块。该模块集成车规级定位模组，支持 BDS，GPS，Galileo 和 QZSS 多个 GNSS 星座的多频段信号，具备北斗定位功能、NFC 识别功能、惯性辅助定位功能和远程参数设置功能，实时输出位置、速度方向等信息。

在铁路防溜器具电子化保管方面，研制智能保管箱。其具备 NFC 识别对号存取、箱门开闭报警、NFC 刷卡开门与自触发拍照和存取记录自动生成、LORA 自组网场域传输等功能。

在铁路防溜器具智能化巡检方面，研制基于 GIS 底图的手持定位追踪智能终端，通过 GIS 标画铁路防溜器具作业区域、建立可量测场站 GIS 底图等方式生成智能终端离线作业底图，实现管理人员精准定位条件下对保管、作业条件下的铁路防溜器具的精准巡检导航。

在铁路防溜器具智能化管控方面，建立基于时间、位置和作业逻辑的多区域铁路防溜器具智能管控中心，实现一场多专用线、一中心场多附属场站等条件下对铁路防溜器具的区域网集中式管控。

4预期效果

铁路防溜器具自组网位追踪装置通过软硬件结合以及网络互通、数据融合、信息集成等技术，深度集成了智能定位追踪装置、智能保管箱、智能巡检终端和智能管控策略的关键技术。

4.1安全管理

以往车站各类信息碎片化分布，时效性不强，在日常使用中主要依靠人为监管，无法实现有效的全天候管理，经常出现因内部防范措施未落实，造成铁路防溜防撞专用器材丢失、被盗等情况。通过铁路安全器具自组网智能定位追踪装置，对铁鞋进行信息化管理，可以有效避免出现铁鞋丢失、被盗等情况。

4.2集中管控

以往场站中使用的防溜器具无网无源，难以实现器具的信息化管理。场站安全器具使用频次高，出库、入库、就位、使用都依靠人工台账记录，经验和个人习惯占主导地位，数字化管理流程基本缺失。通过铁路安全器具自组网智能定位追踪装置，实现铁鞋在场站内可留存精准数据、信息化管理，以防信息管理数据丢失。

4.3智能铁鞋柜的现场应用效果

（1）用于铁路车辆防溜器具的保管，实现现场领取、现场归还，减少因取、送溜器具增加的作业时间，提升运输效率。

（2）实现防溜作业人员不用往返防溜器具保管点取送防溜器具，最大限度减少上线作业带来的人身风险。

（3）智能铁鞋柜电子加锁，状态变化实时同步显示和声音提示远程位置，可有效防盗。

5结语

铁路安全器具自组网智能定位追踪装置全面满足了铁路安全器具的管控、监控和定位追踪的需求。其中，智能定位追踪装置结构简单、轻便小巧;智能保管箱具备较高的安全性、可维护性;智能巡检终端具备高效性和准确性，防尘、防水、防摔;该装置的应用为安全器具的管控、监控、定位追踪提供技术保障，经济、安全效益明显。

参考文献：

[1]王同军.智能铁路总体架构与发展展望[J].铁路计算机应用，2018，27（7）：1?8.

[2]刘鑫鵬，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，2017，26（4）：25?29.

[3]叶彦斐，黄家辉，胡文杰，等.智能铁鞋定位纠偏及被盗判定的设计与实现[J].工业控制计算机，2020，33（1）：54?55+58.

作者简介：

张延波（1976—），本科，工程师，研究方向：铁路运输与安全。