貨物裝載動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)-超偏載-軌道衡(共18頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上貨物裝載動態(tài)實時監(jiān)測系統(tǒng)研制報告一、系統(tǒng)概述隨著我國鐵路大面積的提速和電氣化線路的逐步開通，對貨物的裝載加固提出了更高的要求。為保證列車的運行安全，鐵路花費大量投資對列車運行狀態(tài)和貨物裝載狀態(tài)監(jiān)控進(jìn)行了不間斷的攻關(guān)，就管內(nèi)多數(shù)鋼廠專用線而言，鋼錠、鋼材等貨物大多裝載不會超過鐵道部“超規(guī)”所規(guī)定的限界，但卻經(jīng)常發(fā)生貨物超重、偏載現(xiàn)象，嚴(yán)重危及行車安全，這些單靠檢查貨車的裝載限界是難以發(fā)現(xiàn)的，而鋼廠和車站間目前尚無有效檢測監(jiān)督貨物裝載的硬件設(shè)備。所以鐵路經(jīng)常采取一些如限裝或停裝等強制性措施來規(guī)范貨物裝載要求，這又影響了廠方的經(jīng)濟效益。為確保鐵路第六次大面積提速安全，使專用

2、線所裝貨物符合鐵路運輸要求，貨運部門特別需要一種用于專用線（專用鐵路）上的貨物裝載超偏載動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。既可實時監(jiān)視貨物裝載狀況，又能為路企雙方劃清責(zé)任提供依據(jù)，杜絕貨物裝載不良及超偏載現(xiàn)象發(fā)生，減少大量的重復(fù)整裝作業(yè)，從而在源頭上保證貨物列車的運行安全。本課題根據(jù)南鐵師字【2007】563號文立項研制，2007年4月始在現(xiàn)場安裝調(diào)試，經(jīng)過一年多的研制及調(diào)試，目前運行狀況良好，已經(jīng)產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟效益和社會效益。二、主要研究內(nèi)容及技術(shù)關(guān)健1系統(tǒng)適應(yīng)車輛以<30km/H的速度進(jìn)行檢測。2實時獲取通過貨車的輪重信息，并通過運算立即給出超偏載檢測數(shù)據(jù)。動態(tài)檢測所經(jīng)過車輛的超、偏載狀態(tài)。3通過對經(jīng)

3、過車輛的圖像采集，使工作人員可以及時監(jiān)督貨物裝載狀態(tài)、車輛的車號和車門關(guān)閉情況。4友好的人機對話操作界面，對通過車輛進(jìn)行實時監(jiān)視，錄像資料的回放及儲存，以備查證。5對通過車輛的時間、狀態(tài)、編組生成表格。6基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)有線或無線通信模式。7系統(tǒng)應(yīng)具有較好的雷電防護(hù)性能。三、系統(tǒng)總體設(shè)計貨物裝載動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)主要由貨物裝載監(jiān)視、車輪稱重系統(tǒng)、單片機系統(tǒng)、車號識別裝置、后臺數(shù)據(jù)庫信息處理系統(tǒng)等幾部分組成。通過對經(jīng)過監(jiān)測點的列車圖像、重量等數(shù)據(jù)的采集、儲存，對貨車的裝載狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控，由車輪稱重裝置提供貨車輪重數(shù)據(jù)，由車號識別裝置取得列車的車號及編組，由后臺服務(wù)器主機監(jiān)測系統(tǒng)通過對數(shù)據(jù)的

4、實時分析從而判定是否超偏載。經(jīng)鐵路駐廠聯(lián)辦、車站調(diào)度共同查看通過車輛的監(jiān)測情況，以便對發(fā)現(xiàn)裝載不良車輛進(jìn)行及時處理。1系統(tǒng)配置“貨物裝載動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)”主要由以下模塊組成：數(shù)據(jù)綜合處理系統(tǒng)；輪重數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)；以單片機為核心的現(xiàn)場測控計軸系統(tǒng)；視頻采集裝置及車號自動識別裝置。本系統(tǒng)重點開發(fā)了前三部分，車號識別直接引進(jìn)了成熟技術(shù)。從地理位置看，整個系統(tǒng)又可分為現(xiàn)場檢測和后臺計算機處理兩部分，在軌道上和兩側(cè)分別布置用于監(jiān)測的攝像機、照明燈、動態(tài)軌道衡系統(tǒng)、車號自動識別裝置、計軸測速裝置、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備等元件，前端負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集及現(xiàn)場控制，為提高系統(tǒng)可靠性和耐氣候性能，全部采用了嵌入式系統(tǒng)和模塊化結(jié)構(gòu)。

5、將現(xiàn)場所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過集中轉(zhuǎn)換，然后通過以太網(wǎng)傳送至遠(yuǎn)端監(jiān)測主機。監(jiān)測主機配置：P4 3.06G + 512M DDR 333 + 320G HD客戶機配置：C 3.06G + 512M DDR 333 + 80G HD另外，還需要遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備、交換機、10/100M網(wǎng)卡、液晶顯示器、報警音箱等外部設(shè)備。輪重數(shù)據(jù)采集電腦配置：P4 2.8G + 512M DDR 333 + 80G HD + PCL-816 A/D卡 + 10/100M網(wǎng)卡整個系統(tǒng)的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示：圖1 硬件和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 照明燈 照明燈 攝相機 攝相機照明燈 照明燈攝像機 攝像機車 輛6控制柜車號識別天線稱

6、重傳感器防雷接地圖2 外部框架示意圖2系統(tǒng)工作流程貨物裝載動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)對經(jīng)過檢測點的車輛采集輪重、圖像等各種信息，并將這些信息匯總至調(diào)度樓、鐵路駐廠聯(lián)辦，工作人員通過計算機屏幕可以實時監(jiān)測/回放查看貨物裝載狀態(tài)，使貨物裝載符合鐵路運輸要求。當(dāng)車輛到達(dá)檢測點時，系統(tǒng)自動開機，首先進(jìn)行車輛方向判別。為使車站工作人員能夠及時掌握被檢測的貨物裝載情況。當(dāng)車輛經(jīng)過檢測點時，系統(tǒng)自動開啟錄像功能，除工作人員及時查看外，系統(tǒng)自動將該通過列車的錄像資料保存到主機硬盤上。當(dāng)某節(jié)貨車發(fā)生超偏載的情況時，檢測軟件將該車的貨物裝載狀態(tài)立即抓拍，對應(yīng)車號及軸重數(shù)據(jù)顯示在屏幕上，生成報警記錄并保存到主機數(shù)據(jù)庫，同時發(fā)出語

7、音報警，生成整列通過車的檢測報表。如圖3所示。圖3 生成通過車檢測報表3車輪稱重組合檢測裝置鐵路貨車重量的計量方式主要有4種：輪計量、軸計量、轉(zhuǎn)向架計量和整車計量。由于需要計算貨車的超偏載狀況，必須對每個輪重進(jìn)行計量。當(dāng)然，如果同時對所有輪重進(jìn)行計量，可以獲得較高的整車稱量精度，考慮到本系統(tǒng)主要用于超偏載報警，不屬于商業(yè)計量設(shè)備，因此采用了對通過的貨車輪重逐個計量，再根據(jù)JJG(鐵道)129-2004鐵道貨車超偏載檢測裝置對整車的超偏載情況進(jìn)行計算，發(fā)出超偏載報警信息，并抓拍相關(guān)的視頻圖像，以便操作人員核實、確認(rèn)。在軟件處理中，系統(tǒng)必須區(qū)分機車和貨車，并正確分?jǐn)嘬囕v，以免發(fā)出錯誤的超偏載報警信

8、息。采用動態(tài)輪重稱重方式雖然使得系統(tǒng)精度有所降低，但大大降低了系統(tǒng)造價和維護(hù)成本，提高了系統(tǒng)可靠性和實用性。圖4 稱重列表顯示稱重系統(tǒng)采用了無基坑復(fù)合式不斷軌軌道稱量裝置，該裝置的基礎(chǔ)可以采用框架結(jié)構(gòu)的簡易秤體，也可以采用傳感器基座預(yù)埋及焊接方式。能在確保行車安全和正常行車與生產(chǎn)作業(yè)下，利用行車、作業(yè)、檢修的間隙來實施安裝調(diào)試。復(fù)合式不斷軌軌道稱量傳感器采用了軸銷式和軌墊式傳感器的組合，以適應(yīng)不同車速的稱量精度需求，使有效稱量區(qū)域、有效采樣區(qū)域的采樣波形得到充分拓展和改良。傳感器的抗沖擊振動次數(shù)1000萬次，傳感器和剛性框架結(jié)構(gòu)間具有防水浸泡、防冰凍等措施，確保系統(tǒng)能在冰凍或雨季時的正常工作。

9、系統(tǒng)具有先進(jìn)的防雷組合和平衡電橋等保護(hù)裝置。動態(tài)輪重稱重模塊有獨立的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，可通過以太網(wǎng)接口與主服務(wù)器數(shù)據(jù)庫交換數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場設(shè)備的安裝對線路正常作業(yè)影響極小，為方便車站作業(yè)，除了安裝框架結(jié)構(gòu)的簡易秤體需要短暫封鎖線路外，其它施工都不會影響列車運行，施工較為方便。4數(shù)據(jù)通信視頻圖像及監(jiān)測數(shù)據(jù)經(jīng)過轉(zhuǎn)換后，根據(jù)現(xiàn)場與電腦主機的距離遠(yuǎn)近，通過雙絞線、光纜或無線網(wǎng)橋組成的局域網(wǎng)傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)控室，再經(jīng)網(wǎng)絡(luò)交換機連接至檢測主機和客戶機，并可通過廣域網(wǎng)絡(luò)（TMIS或因特網(wǎng)）實現(xiàn)遠(yuǎn)程查詢。主機系統(tǒng)提供遠(yuǎn)程桌面和WEB服務(wù)器供遠(yuǎn)程用戶訪問。5雷電防護(hù)本系統(tǒng)有大量現(xiàn)場設(shè)備，而且為高架鋼結(jié)構(gòu)和軌道檢測，極易引入雷

10、電侵襲，因此，做好雷電防護(hù)是系統(tǒng)設(shè)計的重點。我們主要采取了以下措施：(1)現(xiàn)場設(shè)置完善的防雷接地，要求接地電阻達(dá)4歐姆以下。(2)所有現(xiàn)場設(shè)備包括鐵塔控制箱等全部采用一點接地，有效避免由于接地電位差引入的回?fù)衄F(xiàn)象。(3)鋼軌稱體檢測部分采用等電位接地。(4)系統(tǒng)電源采用防雷組合加防雷隔離穩(wěn)壓器的綜合電源防護(hù)措施。(5)微波天線加設(shè)同軸雷電泄放器。(6)遠(yuǎn)程通信基本采用光纖通信。(7)傳感器采用光電隔離和單獨供電。上述綜合防雷措施有效提升了系統(tǒng)的防雷性能，大大降低了由雷擊引入的設(shè)備故障，與一些現(xiàn)場其他設(shè)備比較，本系統(tǒng)的防雷性能要好得多。6系統(tǒng)管理及應(yīng)用軟件的設(shè)計管理軟件分為輪重測量、現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)

11、及主機、客戶機服務(wù)器數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)三大部分。服務(wù)器部分采用Delphi、DLL動態(tài)庫開發(fā)包及SQL 語言編程。主要包括圖像處理、車號自動識別、超偏載報警判別、檢測報表、網(wǎng)絡(luò)通信、運行參數(shù)設(shè)置、歷史數(shù)據(jù)管理等幾部份。服務(wù)器部分運行后臺應(yīng)用程序與現(xiàn)場及輪重測量系統(tǒng)保持實時通信，同時提供WEB網(wǎng)站服務(wù)及數(shù)據(jù)庫查詢服務(wù)?，F(xiàn)場系統(tǒng)軟件功能模塊框圖如下：計軸接收及預(yù)處理現(xiàn)場燈光控制動態(tài)測速反向通過 列車處理動態(tài)抓拍延遲處理故障傳感器自檢及處理系統(tǒng)自檢和復(fù)位控制數(shù)據(jù)通信顯示鍵盤管理現(xiàn)場監(jiān)測及控制系統(tǒng)圖5 現(xiàn)場檢測處理系統(tǒng)功能模塊圖服務(wù)器端軟件系統(tǒng)模塊框圖如下：四畫面視頻的接收及預(yù)處理監(jiān)視視頻的同步錄像及回放

12、列車通過情況和超偏載處理車號自動識別處理及車號查詢生成通過車檢測報表、打印歷史數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)自檢和系統(tǒng)運行狀態(tài)系統(tǒng)幫助及報警參數(shù)設(shè)置動態(tài)抓圖語音報警自動刪除過期的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫的備份和恢復(fù)狀態(tài)信息保存/另存自檢及狀態(tài)提示W(wǎng)EB網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器保存檢測記錄貨物裝載動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)圖6 服務(wù)器端信息處理系統(tǒng)模塊框圖程序在加載時，首先對系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行初始化設(shè)置，讀取配置文件（netconfig.sys）內(nèi)容，設(shè)置通信端口（RS232+RS485），連接數(shù)據(jù)庫，監(jiān)控窗口開始視頻預(yù)覽。當(dāng)車輛經(jīng)過檢測點時，系統(tǒng)自動打開檢測設(shè)備，通過網(wǎng)絡(luò)和虛擬串口接收現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)，并對整列車從四個不同的角度實時監(jiān)視、生成錄像文件，通過回放、

13、慢放錄像可以仔細(xì)查看貨物裝載狀態(tài)和車門關(guān)閉情況，系統(tǒng)對每輛車軸重數(shù)據(jù)計算后自動判定超偏載情況，并實時讀取車號數(shù)據(jù)及生成編組報表。簡單、圖形化的人機對話操作界面便于操作人員使用。如圖7、圖8、圖9所示。圖7視頻錄像回放圖8 歷史數(shù)據(jù)和車號列表圖9 視頻服務(wù)器時間同步修正主機運行目錄下的配置文件netconfig.sys中包含系統(tǒng)運行的重要參數(shù)，該文件在檢測程序運行時加載，以文本格式保存，便于計算機管理員在需要時修改部分參數(shù)值。超偏載報警門檻值是可調(diào)的，除了按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置以外，在實際運行過程中，稱重傳感器左右稱量精度會發(fā)生偏差，這就需要在程序中微調(diào)部分參數(shù)，包括一般偏載和嚴(yán)重偏載的左、右報警門

14、檻值和報警顯示（修正）值等。視頻服務(wù)器在運行一段時間后，往往會發(fā)生運行時間與電腦主機時間不一致的情況，這時候通過“時間修正”就可以將兩者時間進(jìn)行同步。圖10 超偏載報警門檻值設(shè)置7.WEB網(wǎng)站設(shè)計系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)都保存在SQL SERVER2000數(shù)據(jù)庫中，為在遠(yuǎn)端了解現(xiàn)場的情況，開發(fā)了貨物裝載動態(tài)檢測的WEB網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，將系統(tǒng)檢測信息發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)上以便遠(yuǎn)程用戶查詢。目前網(wǎng)站開發(fā)的工具很多，可使用的技術(shù)也多種多樣，考慮到本網(wǎng)站要實現(xiàn)的功能相對簡單，使用中對空間、內(nèi)存的要求也不高，故采用ASP技術(shù)開發(fā)。網(wǎng)站實現(xiàn)了以下功能：分類查詢查詢者可以根據(jù)日期范圍進(jìn)行查詢，找到某段時間內(nèi)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)信息按時間逆

15、序排列。分頁技術(shù)每天通過檢測系統(tǒng)的列車比較多，一周可能也有上千條，因此即使采用了分類查詢，每頁列出的記錄還是有很多，為了頁面簡潔，采用分頁技術(shù)，使每頁僅顯示20條數(shù)據(jù)。實現(xiàn)ASP與數(shù)據(jù)庫連接有多種方法：如使用數(shù)據(jù)庫驅(qū)動程序連接，使用數(shù)據(jù)源連接等。比較而言使用驅(qū)動程序較為方便、簡單，而使用數(shù)據(jù)源比較麻煩。所以在網(wǎng)站部分采用OLEDB方式連接數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)的登錄主界面見圖11。圖11 網(wǎng)頁主界面四、主要技術(shù)特色和創(chuàng)新點1采用動態(tài)視頻監(jiān)控與無基坑復(fù)合式不斷軌軌道稱量裝置相結(jié)合的動態(tài)超偏載檢測方式，可適應(yīng)專用線通過車輛以中低速進(jìn)行動態(tài)檢測。還可采用軸銷式和軌墊式傳感器的組合，以適應(yīng)不同車速的稱量精度需求

16、，使有效稱量區(qū)域、有效采樣區(qū)域的采樣波形得到充分拓展和改良。2自動判別正向車、反向車（因為攝像機的位置確定了只對正向通過車進(jìn)行檢測）。自動分?jǐn)鄼C車與車廂的軸重數(shù)據(jù)，無論是機車牽引還是機車頂進(jìn)的情況。自動排除錯誤報警的數(shù)據(jù)。3采用了B/S和C/S相結(jié)合的模式，通過WEB發(fā)布監(jiān)測信息，鐵路駐廠辦和廠方相互結(jié)合，進(jìn)行有效監(jiān)控。系統(tǒng)管理軟件較全面。對通過車輛自動生成檢測報表，包括時間、總軸數(shù)、總輛數(shù)、超偏載輛數(shù)、車號列表、對應(yīng)的軸重列表等。友好的人機對話操作界面，對通過車輛進(jìn)行實時監(jiān)視，錄像資料的回放及按日期、車號檢索。設(shè)備和通信狀態(tài)指示燈直觀顯示。對檢測到的超偏載車輛，立即抓拍該車的圖像，并可在通過

17、后調(diào)閱查看。4現(xiàn)場設(shè)備全部采用了嵌入式系統(tǒng)和模塊化結(jié)構(gòu)。有效提高了系統(tǒng)可靠性和耐氣候性能。5基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)有線或無線通信模式。所有數(shù)據(jù)通信最終都是通過以太網(wǎng)實現(xiàn)的，從而降低了數(shù)據(jù)通信和維護(hù)的復(fù)雜性。6綜合有效的防雷措施，大大降低了雷電對設(shè)備的損害。五、系統(tǒng)調(diào)試與使用效果該項目于2007年2份開始研制，至4月投入試運行。系統(tǒng)在一年多的試運行的過程中，經(jīng)受了四季嚴(yán)冬酷暑和雷擊的考驗，設(shè)備基本完好無損。在運行過程中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，經(jīng)過技術(shù)人員的不斷改進(jìn)，使系統(tǒng)的工作逐漸走上正軌。專用線貨物裝載動態(tài)檢測系統(tǒng)在運行的過程中錄制了大量的列車裝載情況圖像，發(fā)現(xiàn)了許多裝載不良的車輛，為貨運部門提

18、供了確保運輸裝載安全的有力工具。由于該系統(tǒng)對進(jìn)入監(jiān)測點的列車進(jìn)行雙向錄像保存，使路企雙方能夠利用實時圖像記錄功能，監(jiān)測追查貨物超重偏載、蓬布等包裝材料丟失等現(xiàn)象。新設(shè)備投入運用后，無需增加任何新定員，運用該系統(tǒng)，貨檢人員不僅可以立即查看超偏載車輛及相關(guān)信息圖片、錄像，還可以查到整列車車型、車號和順位并生成檢測報表。在南昌局管內(nèi)鋼廠專用線安裝具有視頻監(jiān)控功能和車號識別功能的超偏載動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，有效卡控了鋼廠出廠貨車裝載的不安全因素。以南昌長力鋼鐵公司為例，該公司在未安裝本系統(tǒng)前，每年因裝車超偏載在鐵路運營線上被罰沒的資金達(dá)4050萬元，自從安裝該系統(tǒng)后，列車在出廠前經(jīng)過檢測，在鐵路運營線上發(fā)現(xiàn)超偏載的情況只有原來的1/10不到。對防止事故發(fā)生，保障鐵路運輸安全具有重要意義。下表為該公司2008年設(shè)備投入使用以后的效果對比：2007年偏載、偏重情況2008年偏載、偏重情況效果對比月份車數(shù)月份車數(shù)130117-4324221