JQ型转辙机缺口监测系统工程设计说明_工程项目管理设计说明

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JQ型转辙机缺口监测

工程设计说明

北京中铁通电务技术开发有限公司

2015年9月

目录

1系统概述........................................................................................................................................1 2系统功能及特点............................................................................................................................1 3系统结构和工作流程....................................................................................................................2

3.1系统结构............................................................................................................................2 3.2工作流程............................................................................................................................2 4设备介绍........................................................................................................................................3

4.1车站主机............................................................................................................................3 4.2 现场设备箱.......................................................................................................................5 4.3缺口采集处理模块............................................................................................................7 5 技术指标.......................................................................................................................................8

5.1工作环境............................................................................................................................8 5.2技术参数............................................................................................................................8 5.3用电量计算........................................................................................................................8

I

1系统概述

转辙机正常动作到位与工务道岔和道床的状态有直接关系，当道床变化或尖轨、心轨伸缩时，表示缺口位置将会改变，如不及时调整道岔则会导致检查柱无法落入缺口，道岔无法给出表示信息，影响行车秩序。客运专线要求“行车不上道、上道不行车”，对设备维护提出更高的要求。

JQ型转辙机缺口监测系统（以下简称系统），主要通过监测转辙机的缺口反映道岔和转换设备的运行状态，通过分析转辙机缺口偏移量的变化趋势，有助于及时对转辙机进行养护调整，可防止道岔无表示故障发生。

此系统是通过微型摄像头采集转辙机缺口的图像，通过图像识别、分析和处理，得到表示杆缺口标识线与缺口检查标尺柱的距离值，计算缺口尺寸，通过缺口图像和缺口尺寸可以检查转辙机缺口是否在标准范围内。2系统功能及特点

●

实时监测并上传缺口数值，及时反映道岔当前状态

系统通过安装在转辙机内的微型摄像头，实时采集缺口的图像信息，并通过缺口处理器对图片进行分析和处理，计算缺口偏移信息并上传至车站主机，同时，上传道岔定反位状态信息。

●

定时轮询或人工提取、上传缺口图片和视频，方便用户查阅

系统的工作模式，分为周期性巡检上传、事件触发和人工命令三种方式： 周期性巡检定时监测缺口偏移的数据信息、图片信息和视频信息，巡检时间可自由设定，用户可以根据现场作业需求修订巡检时间参数。

事件触发，利用电流信号作为驱动缺口处理器录制视频的条件，一旦道岔开始扳动，具备电流触发条件，即开始录制转辙机动作视频信息并上传，方便用户调阅。

人工命令，可以获取实时的缺口图片和视频信息，方便用户查看缺口当前信息，了解道岔运行状态。

● 预警、告警模式，提醒用户发现并处理故障

系统实时监测道岔的工作状态，对转辙机的缺口偏移量设定预警和告警触发值，发生超限即发出告警信息（语音提示）。

● 综合分析

系统记录道岔工作过程中，所监测到的缺口数据、图片、视频信息，并提供各种统计（日统计和月统计）和查询的功能，实现对道岔缺口的全方位监测和记录，有助于维护人员进行追踪分析。

● 传输通道

缺口图像监测系统可利用信号电缆传输数据，可节省工程投入和施工费用，现场为总线结构，布线灵活。

● 扩展性

系统预留对电务段通信接口，方便电务段和各车间终端用户访问和查看缺口状态。

3系统结构和工作流程 3.1系统结构

系统由多个缺口采集处理模块、现场集中箱和车站主机组成。如图3.1。

微机监测 JC箱和中继箱等设备箱内装通信设备，每个设备箱需要单独的2芯通信电缆芯线，须成对使用，且不能与转辙机动作芯线在同一四芯组（防大电流车站主机干扰）。设备箱需要交流220V电源，多个设备箱可光口交换机或用同一路电。ADSL设备 分线柜至JC箱的电缆应尽量小于3km，大于3km时应在增加中继箱。每个JC箱可连接20个采集处理AC220V阻燃屏蔽双绞线模块，连接电缆长度须小于250m；大于250m时，应AC220V增加JC箱，并为该JC箱增加2芯通信电缆芯线。防雷分线柜电源屏分向盒（每增加1km增加一个分向盒（2km处）中继）4芯芯线，电缆总长大于3km工控机室内室外分向盒JC箱分支电缆过长，单设JC箱4芯芯线分向盒6芯芯线4芯芯线主电缆总长小于3km分向盒JC箱„„JC箱分向盒中继箱JC箱中继箱分支用4芯电缆芯线（长度应小于250m）缺口采集处理模块缺口采集处理模块分支用4芯电缆芯线（长度应小于250m）缺口采集处理模块缺口采集处理模块„不超过20台„转辙机缺口采集处理模块„不超过20台„转辙机缺口采集处理模块„不超过20台„转辙机缺口采集处理模块„不超过20台„转辙机缺口采集处理模块

图3.1 系统结构图

3.2工作流程

（1）安装在转辙机内的缺口采集处理模块，通过采集缺口摄像头的图像信息，实时计算缺口偏移信息，按照巡检时间上传缺口偏移数据信息、图片信息和视频信息。

（2）道岔扳动过程中，触发电流传感器，缺口采集处理模块录制转辙机表示杆动作视频信息，并上传至车站主机保存。

（3）车站主机通过系统软件，接收并存储缺口的数据、图像和视频信息，为用户提供缺口统计分析和查询功能，在检测到缺口偏移超限立即告警（语音和短信方式），并输出相应的控制命令。

4设备介绍

4.1车站主机 4.1.1组成车站主机由车站监控机、网络传输设备、供电电源等组成，设备集中放置在控制机柜中。如下图：

电源屏AC220V 5A车站主机工控机显示器网络设„备阻燃屏蔽双绞线分向盒成对芯线至室外阻燃屏蔽双绞线„成对芯线一路AC220V，环接车站主机内网络设备支持24路输入，超过24路时，需增加一套网络设备。室外220V电源在分线柜处环接至室外

图4.1 车站主机

设备机柜尺寸：600×800×2350 mm 用电需求：由电源屏提供AC220V、5A稳压电源。

配线需求：由施工单位布放车站主机至防雷分线柜的通信线缆，采用阻燃屏蔽双绞线型（防干扰）。4.3.2功能界面

缺口监测设备的管理、缺口偏移信息、图片和视频信息的接收和存储，报警信息的处理和显示，同时提供给用户缺口统计、分析、查询和相关命令执行的功能。

车站主机程序主要由通信处理模块、主界面、告警处理模块、查询统计、用户管理和数据库管理等模块完成车站监测功能，实现了用户权限管理、实时信息、图片和视频的显示、历史信息查询以及设备管理维护、用户操作命令的执行。如下图：

图4.2 主界面站场显示区

图4.3 全站实时图像显示区

图4.4 S700K转辙机缺口

图4.5 ZDJ9转辙机缺口

图4.6 转辙机缺口视频

图4.7 转辙机缺口日统计

4.2 现场设备箱

现场监测箱（JC箱）内主要放置电源设备、网络通信传输设备和CAN总线转接设备，如下图： JC箱220V电源设备24V24VCAN卡ADSL电缆-12(4)分向盒至室内成对芯线至室内HZ-12/24成对芯线转辙机处理单元摄像头传递信号的芯线须成对使用，且不与转辙机动作线在同一四芯组（防干扰）。至转辙机箱盒„„转辙机不超过20台，分支电缆不超250m

图4.8 现场监测箱结构图

4.2.1设备作用

电源设备：将室内送来的AC220V电源转换成DC24V电源，给通信传输设备、CAN总线转接设备、缺口采集处理模块等设备供电。

通信传输设备：通过ADSL方式与室内车站主机通信。

CAN总线转接设备：节约现场电缆芯线，仅使用2芯电缆实现多监测点信息收集，并通过ADSL上传至室内车站主机。4.2.2设置原则

JC箱和中继箱（ZJ箱）等设备箱采用方形HF7（或XB1箱），箱体由缺口监测厂家提供，安装基础由施工单位提供。设备箱内装电源设备、通信设备，设备箱需要交流220V电源，多个设备箱共用室内同一路电，采用2芯信号电缆供电，每个设备箱需要单独的2芯成对使用的信号电缆芯线，且不能与转辙机动作芯线在同一四芯组（防大电流干扰）。为便于接线，缺口监测设备箱设于转辙机的分向盒或终端盒旁。

室内防雷分线柜至JC箱的铁路数字信号电缆长度应尽量小于3km，电缆长度大于3km时应在增加中继箱。每个JC箱最多可连接20个采集处理模块（即监测20台转辙机），JC箱至采集处理模块的连接电缆长度须小于250m（保证CAN总线信号视频信息传输顺畅），芯线亦成对使用，且须避免与转辙机动作芯线在同一四芯组；大于250m时，应增加JC箱（单设ADSL，单独回楼），并为该JC箱增加独立通往室内的2芯信号电缆芯线。电缆由施工单位提供并配线。

JC箱至监测点分支电缆超过250m时，应增加一个JC箱，并单独增加2芯成对回楼芯线分向盒至室内至室内成对芯线成对芯线分向盒220V电源设备24V24VCAN卡ADSL成对芯线成对芯线220V电源设备24V24VCAN卡ADSL至室内JC箱JC箱至转辙机箱盒辙机动作线在同一四芯组（防干扰）。至转辙机箱盒传递信号的芯线须成对使用，且不与转

电缆长度大于3km时，需要增加中继箱，中继的使用方法如下图：

电缆总长大于3km分向盒分向盒（2km处）（3km处）分向盒（4km处）分向盒分向盒ZJ箱ZJ箱ZJ箱ZJ箱JC箱防雷分线柜至JC箱的电缆大于3km时应增加分向盒和中继箱（ZJ箱）。第一个ZJ箱设置在2km处，往后每增加1km则设置一个ZJ箱，最远不能超过5km。同一电缆中有2个JC箱需要中继时，可共用ZJ箱，需要在ZJ箱中增加1台中继器，并增加2芯成对芯线。缺口采集处理模块

用电需求：JC箱和ZJ箱需要电源屏提供的AC220V电源，设备箱内设备功耗为20W；电源电缆芯线超过2km时，为降低压降需要加芯使用，2km时使用4芯，每增加1km增加2芯电缆。4.3缺口采集处理模块

缺口采集处理模块主要由微型摄像头和图像采集处理单元组成。微型摄像头和图像采集处理单元针对不同转辙机的安装图如下：

4.9 微型摄像头安装方式

图4.10 图像处理单元

转辙机监测点：ZD6转辙机内、ZYJ7转辙机及SH6内、S700K转辙机内、ZDJ9转辙机内。（注：尖轨3机心轨2机的道岔，心2处转辙机没有表示杆，不用监测）技术指标

5.1工作环境

温度：室内-5~45℃，室外-40~70℃； 相对湿度：室内、室外≤90%；

大气压力：70~106kPa（海拔高度3000m以下）5.2技术参数

缺口图像分辨率：0.03mm/像素； 缺口检测精度：±0.1mm； 5.3用电量计算

室内主机：由电源屏提供AC220V、5A稳压电源。

室外设备：室外需要电源屏提供AC200V电源，每个JC箱或ZJ箱内设备耗电20W；每个监测点耗电10W。室外用电量=设备箱数×20W+监测点数×10W。