多融合车载设备安全管理系统的设计与实现

郑亚平

（国能包神铁路集团有限责任公司，内蒙古包头 014000）

0 引言

自轮运转特种设备（含养路机械、作业车、轨道车）是铁路施工作业过程中的重要移动装备，是铁路建设、设备修理、抢修和检查等工作的主要运输设备。基于铁路线路的复杂性和车辆施工作业的多样性，为了保障运行安全，各种自轮运转特种设备均安装了多种安全管理系统[1]。但各系统之间往往相对独立，系统之间的数据缺乏有效融合，难以有效提升车辆组织管理水平。通过多种运行管理系统的融合，实现车辆设备安全管理具有重要意义[2]。

1 系统技术

自轮运转设备安全管理融合系统基于目前成熟的传感器技术、远程数据传输技术、服务器技术于一体，结合自轮运转特种设备已有的6A 设备和接触网作业安全运用管理系统，通过适应性改造，形成一套功能完善、操作管理更为方便的安全防护系统，以消除原有各系统之间的“信息孤岛”，使信息资源得以充分共享，有效提升运营管理效率，降低管理成本，为铁路现场安全服务[3]。

设备融合主要是利用主机和管理显示器之间的数据交互以及管理显示器自身集成的一些功能，将6A 设备和接触网作业车管理系统的功能融合于一体，在管理显示器上实现对轴温设备、烟雾报警设备、空气制动设备状态、走形部设备状态、GYK 设备状态、视频监控设备等的整体监测，完成出退勤打卡等操作[4]。

2 系统设计

2.1 系统总体框架

自轮运转设备安全管理融合系统包括六大部分：①管理显示器，由工业级电脑和指纹识别模块以及酒精检测模块构成；②轴温烟感设备，主要包括温度传感器，用来监测轴温；③视频显示器，包括电源单元、AV 驱动单元、10.4 英寸LED 屏；④6A 主机，包括电源单元、视频采集处理单元、数据存储单元、主控记录单元、备用单元和接口单元；⑤GYK 轨道车运行控制设备和GYK远程维护监测车载设备（GMS）；⑥地面平台服务器，包括数据服务器和视频服务器，用来对采集的数据进行存储和处理[5]。

2.2 系统功能模块

系统主要包括人员管理、车辆监测、设备监测、系统管理等4 个功能单元（图1）。

图1 系统主要功能监测模块

2.2.1 人员管理单元

主要包括出退勤打卡、考试培训、通告下发3 个功能，管理显示器通过CAN 总线与6A 主机相连，6A 主机利用RS422 总线连至GMS，GMS 通过无线网络与地面数据服务器进行通信。

（1）出退勤打卡：司乘人员在出退勤时通过操作管理显示器进入出勤或退勤界面，进行指纹打卡和酒精测试，测试后，管理显示器通过司乘人员指纹打卡和酒精测试记录其出退勤时间、工号、酒精值，并将记录的信息通过6A 主机、GMS 上传至地面数据服务器。

（2）考试培训：系统通过链路将培训文件和试题文件传输至管理显示器，实现远程培训和考试。借助于指纹监测和视频监控，可以有效保证远程考试的公正性；考试完成后系统可自动阅卷、自动评分，并能将答卷成绩自动上传至服务器，管理人员可通过客户端查询考试结果，考试结果支持Excel 格式保存。

（3）通知公告下发：能将存放在公告目录下的文件内容进行顺序播放，通知公告支持TXT 和DOC 两种文件格式。系统可定期将公告同步下载到管理显示器，司乘人员可通过管理显示器获悉相关公告信息。

2.2.2 车辆监测单元

（1）车辆履历信息查看：履历信息包括车辆基本信息、车辆详细信息和车辆动态信息。车辆基本信息包括车号、名称、型号规格、车间、工区、车辆状态、停放地点、总里程等信息。车辆详细信息包含主要技术参数、行车安全装备、车辆附属设备等信息。车辆动态信息包含车辆运用记录、检测维修记录等信息。

（2）车辆故障报活：当作业计划完成后发现车辆故障情况，司机退乘时可在管理显示器上进行故障报活。当已录入系统的故障报活记录超出预置时间（可自定义）后尚未消活，系统会进行安全风险提示，直到该故障消活后方可撤销。系统具有按周、月份、车间、工区分类来统计车辆故障报活情况，同时相关的统计信息将通过6A 主机与GMS 上传至地面数据服务器。

（3）车辆检测检修统计：系统具有接触网作业车车辆检测和检修统计功能，可通过管理显示器进行查看。检修检测记录内容包括车号、工区、修程、总里程、检修日期、完工日期、维修内容、维修人、验收人、下次检测/检修里程或日期等信息。

2.2.3 设备监测单元

（1）烟雾报警：通过烟感探测器实时监测自轮运转特种设备发动机间各区域微量烟雾，当被监测区域内发生火灾异情时，高灵敏度的感烟探测器会检测到烟雾浓度变化，当烟雾浓度超过诊断阈值时，烟感探测器就会被触发并进行报警，同时输出报警信号给6A 主机，借助6A 主机上传至地面数据服务器，此外管理显示器也会同步提示报警。

（2）轴温设备状态监测：轴温设备利用现代电子技术、RS422总线通信技术以及传感器技术，对车辆运行中的轴位温度变化进行实时监测及异常预警。轴温设备主要由轴温数据处理模块、轴温采集模块组成。轴温采集模块中的温度传感器对车辆轴位温度进行采集编码，并将编码结果发送给轴温数据处理模块进行数据处理。通过6A 主机发送至服务器。当轴温设备工作状态出现异常时，管理显示器将会进行实时报警提醒。

（3）视频监控功能：车载设备（6A）利用安装的摄像头记录自轮运转设备运行过程、作业过程以及抢险过程中的实时状况，同时以图像方式进行记录及存储，并在图像上叠加显示GYK 的公用信息（如公里标、速度、风压等信息）；车载设备（6A）通过GMS 将拍摄的视频信息实时传输至地面视频服务器，司乘人员可通过视频显示器实时查看车辆运行及作业过程；当需要进行历史视频回访时，通过用户终端进入回放页面，进行历史视频回放。

2.2.4 系统管理单元

自轮运转设备安全管理融合系统可以进行远程升级，当有GYK 设备数据、软件升级任务时，通过用户终端下达升级计划，经审核通过后，开始利用无线网络将数据传输给远程监测单元（GMS），远程监测单元接收到数据后传输给GYK 设备，满足条件后GYK设备弹出升级窗口，司乘人员确认后完成GYK 设备数据、软件的升级，同时将升级的结果及版本返回地面数据服务器。在升级过程中司乘人员可实时掌握GYK 设备数据、软件升级情况和进度以及当前设备的数据、软件版本，实现GYK 设备数据、软件升级的闭环管理，防止出现设备漏换、误换的风险，提高了设备管理人员的工作效率和智能化管理水平。

3 系统实现

3.1 系统主要工作流程

自轮运转设备安全管理融合系统主要以终端管理显示器为主，结合GYK 设备、GMS 设备等，完成自轮运转设备安全管理融合系统的安全监控与管理，整个系统安全监控处理流程如图2所示。安全预警主要流程包括：①GYK 设备和GMS 设备采集数据集，当发生异常时，将信息上传至地面数据服务器；②6A 主机采集数据信息，发生异常，将信息上传至地面数据服务器；③对轴温、烟雾、视频分别监测，若有异常将信息上传至地面数据服务器。最终经过地面数据服务器处理过的数据，传输至终端管理显示器并进行统一管理显示，如果发生异常事件或者其他需要预警的事件，也会在终端管理显示器实时显示。

图2 系统处理主要流程

3.2 终端显示

自轮运转设备安全管理融合系统，最终是将所有的信息都共享融合在管理显示器上，管理显示器上有安全防护、信息中心、远程升级、数据回传、记录分析等查询模块，可以实时高效的显示各个功能。

4 结束语

自轮运转设备安全管理融合系统通过主机和管理显示器之间的数据交互以及管理显示器自身集成的一些功能，实现对设备轴温状态、烟雾报警、GYK 设备、视频设备状态、自身设备状态等的实时监测，同时还具有出退勤打卡、考试培训等功能。相关实时信息可借助6A 主机、GMS 上传给地面服务器，实现对自轮运转特种设各管理系统及车载装置的有效融合，形成高效的系统性安全防护体系。