浦江線(xiàn)道岔遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與實(shí)際應(yīng)用

陸扉澤

摘要：道岔可以改變車(chē)輛的運(yùn)行軌跡，在浦江線(xiàn)上，交通管理局也是通過(guò)控制道岔實(shí)現(xiàn)控制車(chē)輛運(yùn)行軌跡的目的的?；谄纸€(xiàn)是首夸APM（全自動(dòng)旅客捷運(yùn)系統(tǒng)）軌道交通線(xiàn)路，道岔瞬間故障較多，多數(shù)情況下遠(yuǎn)程操作后故障不會(huì)重現(xiàn)，對(duì)于故障的準(zhǔn)確定位，徹底修復(fù)均帶來(lái)較大的困難。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，研發(fā)了一套有針對(duì)性的，能夠快速判斷故障點(diǎn)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。因此，本篇論文主要就浦江線(xiàn)道岔遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：浦江線(xiàn);道岔;遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng);實(shí)際應(yīng)用

引言

上海軌道交通浦江線(xiàn)是上海首條已建成并投入運(yùn)營(yíng)的APM（全自動(dòng)旅客快速運(yùn)輸系統(tǒng)）鐵路運(yùn)輸線(xiàn)。整條運(yùn)營(yíng)線(xiàn)上共有44組樞軸道岔，這是世界上運(yùn)營(yíng)的APM系統(tǒng)中道岔最多的運(yùn)營(yíng)線(xiàn)路。國(guó)外APM系統(tǒng)主要應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)內(nèi)部捷運(yùn)，多為直線(xiàn)穿梭模式，線(xiàn)路模式單一，道岔數(shù)量少，使用頻率低，而在運(yùn)行交路靈活的浦江線(xiàn)上，道岔使用頻次高，其可靠穩(wěn)定是線(xiàn)路安全運(yùn)營(yíng)的先決條件。浦江線(xiàn)運(yùn)營(yíng)至今，道岔故障時(shí)有發(fā)生，但該形式道岔在全球應(yīng)用業(yè)績(jī)較少，無(wú)國(guó)際統(tǒng)一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，缺少故障診斷功能，對(duì)于后續(xù)的維保工作帶來(lái)一定的困難。本文作者基于浦江線(xiàn)目前的道岔系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行了全面分析，并根據(jù)目前的道岔設(shè)備，研發(fā)一套有針對(duì)性的道岔遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠陜速判斷故障點(diǎn)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是至關(guān)重要的。

1道岔遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

1.1道岔遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理

道岔遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是采用一套工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)中的一種工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能傳輸終端設(shè)備，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)云系統(tǒng)（以太網(wǎng)、GPRS、4G等），將現(xiàn)場(chǎng)的大量不同區(qū)域工業(yè)設(shè)備的數(shù)據(jù)或程序，傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的云數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控，設(shè)備診斷、程序維護(hù)和故障報(bào)警等功能，為用戶(hù)提供一種簡(jiǎn)單可靠的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程輸送方案。

該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要核心部件為監(jiān)控模塊，該監(jiān)控模塊可與樞軸控制柜內(nèi)的PLC、伺服驅(qū)動(dòng)器、變頻器建立數(shù)據(jù)通信進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳至云服務(wù)器中，用戶(hù)可通過(guò)PC客戶(hù)端及手機(jī)APP進(jìn)行數(shù)據(jù)查看。

1.2道岔遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.2.1道岔遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要分為三部分：

（1）通過(guò)核心部件監(jiān)測(cè)模塊與樞軸電氣柜內(nèi)PLC建立數(shù)據(jù)通信，對(duì)PLC內(nèi)部的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，已達(dá)到對(duì)道岔控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

（2）通過(guò)核心部件監(jiān)測(cè)模塊與樞軸電氣柜內(nèi)的伺服驅(qū)動(dòng)器、變頻器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)對(duì)應(yīng)插銷(xiāo)電機(jī)及主梁電機(jī)的工作狀態(tài)，并根據(jù)設(shè)置的報(bào)警閾值能夠做到及時(shí)報(bào)警提示，及故障診斷。

（3）通過(guò)多種電源監(jiān)測(cè)模塊對(duì)樞軸電氣柜內(nèi)的多種電源（如柜內(nèi)ATC24直流電源，EC接觸器24V直流電源，交流220V母電源、交流110V母電源的電壓實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，信號(hào)機(jī)交流電流值的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)）并將采集到的數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸至監(jiān)測(cè)模塊，以達(dá)到對(duì)柜內(nèi)電源電壓的波動(dòng)及電源質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

1.2.2浦江線(xiàn)道岔遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要設(shè)備組成如下：

（1）監(jiān)測(cè)模塊：監(jiān)測(cè)模塊可以支持手機(jī)卡4G上網(wǎng)方式，可以根據(jù)GPS定位，實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)模塊所在位置。該模塊用于和道岔控制柜的PLC、

伺服驅(qū)動(dòng)器及變頻器進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，并將采集到的數(shù)據(jù)上傳至云服務(wù)器。

（2）電源監(jiān)測(cè)模塊：電源監(jiān)測(cè)模塊主要分為兩部分：施耐德PLC及對(duì)應(yīng)的模擬量輸入模塊，各交、直流電壓、電流變送器。

（3）遠(yuǎn)程客戶(hù)端：可通過(guò)PC客戶(hù)端、WEB客戶(hù)端和手機(jī)客戶(hù)端（安卓APP和10S APP）遠(yuǎn)程查看設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)等，接收設(shè)備報(bào)警信息，第一時(shí)間掌握設(shè)備故障狀態(tài)和故障原因。

（4）穩(wěn)定高精度的調(diào)節(jié)電源輸入為AC120/230V;輸出為DC24V/2.5A。

（5）監(jiān)測(cè)模塊配置軟件：主要對(duì)監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)配置，與PLC等道岔控制柜內(nèi)設(shè)備建立數(shù)據(jù)連接通道，配置需要監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)。也可通過(guò)此軟件對(duì)監(jiān)測(cè)模塊的本地歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取。

1.3道岔遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要功能

道岔遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有很多的功能，最主要的功能有兩點(diǎn)，分別是對(duì)道岔故障進(jìn)行診斷和分析以及對(duì)道岔參數(shù)進(jìn)行分析并且報(bào)警，以下是具體介紹：

1.3.1道岔故障診斷和分析

為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，可通過(guò)PLC梯形圖程序?qū)崿F(xiàn)故障的自診斷和白處理。

（1）超時(shí)檢測(cè)：設(shè)備在每條指令中的錯(cuò)誤時(shí)間，因此可以作為參考，在可編程序控制器發(fā)送信號(hào)到相應(yīng)的外部執(zhí)行器開(kāi)始活動(dòng)時(shí)開(kāi)始設(shè)定計(jì)時(shí)，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)器時(shí)間長(zhǎng)于正常情況下的持續(xù)時(shí)間動(dòng)作大約20%，超時(shí)即為發(fā)生故障。

（2）邏輯錯(cuò)誤檢查：PLC的輸入、輸出信號(hào)和內(nèi)部的信號(hào)（如存儲(chǔ)器位的狀態(tài)）相互之間存在確定的關(guān)系，如出現(xiàn)異常的邏輯信號(hào)，則說(shuō)明出了故障。

（3）云服務(wù)器存儲(chǔ)：道岔監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將建立云端數(shù)據(jù)中心，歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可存人數(shù)據(jù)庫(kù)，形成道岔狀態(tài)歷史數(shù)據(jù)，對(duì)道岔狀態(tài)的趨勢(shì)分析和維修策略制定優(yōu)化提供大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（4）遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)：將需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)按組分類(lèi)，將重要的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行登記保存，后期可通過(guò)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查看，設(shè)置報(bào)警數(shù)據(jù)，對(duì)報(bào)警數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警記錄，并將報(bào)警信息發(fā)送至遠(yuǎn)程手持終端，方便維護(hù)人員及時(shí)了解故障信息，排除故障，利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)器系統(tǒng)及大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，建立數(shù)字化道岔實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及維保平臺(tái)。

1.3.2對(duì)道岔參數(shù)進(jìn)行分析

通過(guò)以上對(duì)道岔遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的闡述，得出了道岔在運(yùn)行的時(shí)候會(huì)涉及到很多的參數(shù)，并且這些參數(shù)都要在規(guī)定的范圍內(nèi)，因?yàn)橐坏┻@些參數(shù)超出規(guī)定范圍，或者出現(xiàn)異常，就可能會(huì)對(duì)車(chē)輛的安全行駛造成威脅。而道岔遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅可以對(duì)道岔的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，還可以對(duì)采集的參數(shù)進(jìn)行處理和分析，一旦發(fā)現(xiàn)參數(shù)不在規(guī)定范圍內(nèi)，或者是出現(xiàn)異常，就可以自動(dòng)報(bào)警。這樣就可以對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)處理，避免因?yàn)闀r(shí)間的延誤而造成更大的損失。

2浦江線(xiàn)道岔遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的必要性

浦江線(xiàn)是上海比較重要的一條地鐵線(xiàn)，所以對(duì)浦江線(xiàn)進(jìn)行道岔遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)是很有必要的，以下是對(duì)浦江線(xiàn)進(jìn)行道岔遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)必要性的幾點(diǎn)原因：

2.1保證地鐵行駛安全

道岔遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析，然后根據(jù)分析的結(jié)果預(yù)測(cè)產(chǎn)生事故的概率和原因。這樣工作人員就可以根據(jù)預(yù)測(cè)的結(jié)果提前進(jìn)行預(yù)防，進(jìn)而就可以降低事故發(fā)生的概率，保證地鐵行駛的安全性。

2.2設(shè)備保修

道岔遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)相關(guān)的儀器設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，進(jìn)而就可以知道儀器設(shè)備具體的工作參數(shù)。如果發(fā)現(xiàn)儀器設(shè)備的工作參數(shù)出現(xiàn)異常，就可以自動(dòng)進(jìn)行保修，進(jìn)而就可以保證儀器設(shè)備的使用壽命。

3浦江線(xiàn)道岔遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

上海是發(fā)展比較迅速的城市，人口和車(chē)輛也比較密集，尤其是在上班與下班高峰期的時(shí)候，所以地鐵就成為了很多人的選擇。浦江線(xiàn)是上海人流比較密集的一趟線(xiàn)，所以道岔遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在上海最開(kāi)始投入使用的時(shí)候，浦江線(xiàn)就是其中之一。道岔遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在安裝完成以后，浦江線(xiàn)的工作人員在進(jìn)行道岔監(jiān)測(cè)的時(shí)候就不再需要到實(shí)地進(jìn)行工作了，只需要在信號(hào)樓工作就可以了，這就大大降低了工作人員工作的復(fù)雜度與繁瑣度，同時(shí)也降低了雇傭工作人員的成本。道岔遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在浦江線(xiàn)運(yùn)行的時(shí)候，很好的完成了對(duì)道岔的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，避免了道岔發(fā)生故障。并且在對(duì)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的時(shí)候也達(dá)到了很高的準(zhǔn)確率。最主要的是，在道岔參數(shù)出現(xiàn)異常的時(shí)候，道岔遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并且報(bào)警了，避免了更大的損失。以下圖1是道岔歷史報(bào)警記錄部分截圖：

4結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷改革與創(chuàng)新，我國(guó)對(duì)于道岔遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)與運(yùn)用已經(jīng)越來(lái)越成熟了，并且道岔遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在運(yùn)用的過(guò)程中發(fā)揮了巨大的優(yōu)勢(shì)，所以道岔遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)是以后發(fā)展的必然趨勢(shì)，希望本篇論文對(duì)道岔遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的完善與發(fā)展有所幫助。