TFDS-2T設(shè)備相機封裝鏡面自潔裝置的研制與應(yīng)用

李 軍 中國鐵路上海局集團有限公司杭州北車輛段

1 研究內(nèi)容、技術(shù)路線和技術(shù)關(guān)鍵

1.1 研究內(nèi)容

TFDS-2T設(shè)備相機封裝鏡面自潔裝置組成：主要由控制箱（包括：PLC、網(wǎng)絡(luò)通訊模塊、24 V開關(guān)電源、步進(jìn)電機控制模塊、液晶顯示屏等組成）、傳輸信號電纜、沉箱相機封裝鏡面自潔運轉(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)（包括：清潔帶存放倉、步進(jìn)電機、彈射棒、清潔帶走帶導(dǎo)軌、清潔帶以及清潔帶位置傳感器）等組成。

TFDS-2T設(shè)備相機封裝鏡面自潔裝置工作原理：鏡面遇異物遮擋或模糊時，操作人員通過客戶端軟件下發(fā)某個鏡頭清潔指令，控制箱內(nèi)PLC接收指令后，通過設(shè)定程序運算確認(rèn)清潔帶走帶位置后，對步進(jìn)電機驅(qū)動電路下發(fā)控制指令，驅(qū)動沉箱相機封裝鏡面自潔運轉(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)的步進(jìn)電機運轉(zhuǎn)，帶動清潔帶在鏡面表面做直線往復(fù)運動，達(dá)到清潔鏡面的目的。同時PLC通過網(wǎng)絡(luò)，將自潔裝置的實時狀態(tài)以及自檢信息上傳給客戶端，實現(xiàn)人機對話界面。

1.2 技術(shù)路線

1.2.1 硬件設(shè)計

PLC：是整個系統(tǒng)的控制核心，實現(xiàn)對步進(jìn)電機轉(zhuǎn)速、步進(jìn)步數(shù)、扭力輸出、清潔帶走帶位置的精準(zhǔn)控制，并通過網(wǎng)絡(luò)通訊模塊與上位機進(jìn)行實時通訊接收控制指令。

以太網(wǎng)通訊模塊：根據(jù)用戶設(shè)定IP，通過TCP/IP通訊協(xié)議構(gòu)建PLC與上位機間的通訊。

步進(jìn)電機控制模塊：接收PLC的控制指令，驅(qū)動步進(jìn)電機運轉(zhuǎn)。

步進(jìn)電機：根據(jù)控制模塊下發(fā)的控制指令，驅(qū)動帶做直線往復(fù)運動。

沉箱相機封裝鏡面自潔運轉(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)：主要是實現(xiàn)對清潔帶的運行軌跡、與鏡面的附著力有效控制。

康川司法所有限的人員編制無法應(yīng)對紛繁復(fù)雜的社區(qū)矯正工作，他們?nèi)耸智啡?，但矯正的對象卻很多。司法所除了要承擔(dān)社區(qū)矯正工作外，還要組織開展法制宣傳工作，協(xié)助有關(guān)部門和鄉(xiāng)鎮(zhèn)開展依法治理工作；指導(dǎo)管理人民調(diào)解工作，參與重大疑難民間糾紛調(diào)解工作；指導(dǎo)管理基層法律服務(wù)工作，當(dāng)好鄉(xiāng)鎮(zhèn)、街道辦事處法律顧問，做好法律援助工作；組織開展對刑滿釋放人員的過渡性安置和幫教工作；參與社會治安綜合治理工作；此外，司法所還要完成上級司法行政機關(guān)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）交辦的其他有關(guān)工作。如此繁多的工作給司法工作人員帶來了巨大的壓力，他們在處理社區(qū)矯正工作時他們往往力不從心。

1.2.2 軟件設(shè)計

軟件設(shè)計包括：上位機控制程序、通訊程序、PLC控制程序、信號處理程序、人機界面等程序的設(shè)計。

1.3 技術(shù)關(guān)鍵

控制系統(tǒng)對清潔帶走帶位置控制精準(zhǔn)，系統(tǒng)需具備清潔帶上布與孔的明確識別功能，并能將狀態(tài)信息和自檢信息實時上傳給上位機人機對話界面。

因TFDS-2T設(shè)備沉箱內(nèi)部空間小，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在相機鏡頭自潔運轉(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計上要做到合理巧妙，遵循絕不能影響原有設(shè)備運行的設(shè)計原則，并要充分考慮軌上設(shè)備運行環(huán)境的惡劣條件。

要具備防雨、防塵、防震的能力，確保執(zhí)行機構(gòu)在沉箱內(nèi)能穩(wěn)定運行。

在實際運用中遇到的大塊異物遮擋鏡頭時清除難度較高，彈射棒在設(shè)計時要充分考慮彈射角度和速度，以確保對大型異物清除的可靠性。

因TFDS-2T型設(shè)備由多家生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，沉箱結(jié)構(gòu)有所差異。相機鏡頭自潔運轉(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)在設(shè)計時要充分考慮各家沉箱結(jié)構(gòu)，確保有良好的兼容性，并要考慮現(xiàn)場維修拆卸的方便性以及安裝運行后的穩(wěn)定性。

清潔帶存放倉在設(shè)計時要遵循以下兩個設(shè)計理念：一是，需結(jié)構(gòu)簡單可靠，便于現(xiàn)場維修人員更換清潔帶；二是，要最大限度地利用沉箱內(nèi)既有空間，使清潔帶一次安裝量最大化，最大限度確保清潔帶使用次數(shù)，延長清潔帶更換周期。

走帶導(dǎo)軌需對清潔帶走帶軌跡有良好的導(dǎo)向功能，具有走帶順暢無卡滯、清潔帶壓覆鏡面力度適中，保持能力強的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；清潔帶的材料選用和加工工藝上存在諸多困難，需達(dá)到防靜電、韌性高、拉升變量小、吸水能力強、清潔能力高、對玻璃鏡面損傷小等工藝要求。

2 預(yù)期目標(biāo)及技術(shù)指標(biāo)

預(yù)期目標(biāo)：針對現(xiàn)場需要，TFDS-2T設(shè)備相機封裝鏡面自潔裝置要實現(xiàn)設(shè)計精巧，性能穩(wěn)定，清潔帶定位準(zhǔn)確、清潔能力強，免維護(hù)周期長，具備防震、防塵、防雨等能力。在程序編寫上要具備操作簡便、人機界面友好、控制精準(zhǔn)等要求，并能根據(jù)現(xiàn)場實際需要來設(shè)置相應(yīng)的工作參數(shù)。裝置在不影響原設(shè)備的基礎(chǔ)上，能很好的兼容各廠家生產(chǎn)的TFDS-2T型設(shè)備。

技術(shù)指標(biāo)：

（1）對各廠家生產(chǎn)的TFDS-2T設(shè)備具有良好的兼容性；

（2）控制系統(tǒng)對清潔帶走帶位置控制精準(zhǔn)，系統(tǒng)需具備清潔帶布與孔的明確識別功能，并能將狀態(tài)信息和自檢信息實時上傳給上位機人機對話界面；

（3）要具備防雨、防塵、防震等能力，確保執(zhí)行機構(gòu)在沉箱內(nèi)能穩(wěn)定運行；

（4）裝置清潔效果應(yīng)達(dá)到檢車看圖要求，一次性裝用耗材自行清潔能力在50次以上，在雨雪天氣免維護(hù)周期能達(dá)到10 d以上，清潔帶等耗材更換快捷方便；

（5）上位機操作控制人機對話界面設(shè)計友好，操作方便，用戶能根據(jù)實際情況設(shè)置調(diào)整工作參數(shù)。

3 結(jié)束語

隨著鐵路的快速發(fā)展，人防、物防、技防安全保障理念的不斷深化，安全、高效是鐵路永恒的主題。TFDS-2T設(shè)備相機封裝鏡面自潔裝置在現(xiàn)場得以應(yīng)用將對保證TFDS設(shè)備高效運行得以保證，將會有效地降低維修人員上線作業(yè)的頻次及風(fēng)險，能較好地解決雨雪天氣設(shè)備鏡面遮擋影響圖片拍攝質(zhì)量下降，無法滿足動態(tài)檢車要求的困境，能有效地確保運用部門機檢的可靠性。