CN108099954A - 铁路道岔智能安全管理控制方法及***装置 - Google Patents
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Abstract
一种铁路道岔的智能安全管理方法及***装置，利用物联网进行铁路道岔的智能安全管理，在铁路道岔的移动控制装置内安装铁路岔路远程智能监控终端，并通过基于物联网所构成二级平台对岔路开闭进行实时远程监控和管理。在铁路道岔的移动控制装置内安装铁路岔路远程智能监控终端，通过铁路岔路远程智能监控终端的岔道传感器采集岔道实时的状态信息，经MCU处理，送铁路岔路远程智能监控终端内部通信模块，通信模块通过内部天线发报铁路道岔本身信息，与外部基站进行通信，基站接收到数据之后经分组核心网以及IOT连接管理的物联网平台，把智能终端发报上来的岔道状态数据，提供给应用服务器以及云平台；由管理员进行安全***操控。
Description
技术领域
本发明涉及到一种铁路线的安全管理方法，尤其是涉及一种铁路道岔的智能安全管理方法，该种铁路道岔的智能安全管理方法可有效解决目前道岔所存在的安全问题，属于轨道安全管理及控制技术领域。
背景技术
目前，随着铁路交通的运行速度不断加快，人们对铁路信号安全问题也越来越重视。铁路道岔作为列车运行中重要的铁路信号设备，是保障列车安全运行不可缺少的组成部分。铁路道岔已经被列入铁路信号安全***建设的一个关键环节。当前，铁路道岔在设计、安全、维修等方面都存在一些问题，影响了铁路道岔转换。锁闭框与锁闭杆产生摩擦或卡死、滑床板不能保持清洁、锁钩框等活动位置的润滑不够等问题都可能会导致道岔的转换因受到较大的阻力而出现道岔转换故障问题。而一旦道岔发生故障，就极有可能会影响到列车的行车安全，所以很有必要对此问题进行研究，加以改进。
通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：
1、专利号为CN201710494601.6，名称为“一种铁路道岔运输车作业方法”的发明专利，该专利公开了一种铁路道岔运输车作业方法，包括以下步骤：锁定转向架刚度，将装载平台置于水平位置，将道岔固定在装载平台上；驱动横移油缸使装载平台到达预设的横向位置，锁定装载平台的横向位置；驱动倾斜油缸使装载平台翻转到达预设位置，使装载平台固定在纵梁上，卸载倾斜油缸；解除转向架的刚度锁定，道岔运输车开始进行运输；道岔运输车到达施工地点后，锁定转向架刚度，加载倾斜油缸，解除倾斜支撑杆锁定，装载平台放置于水平位置；解除横向锁定销，驱动横移油缸使装载平台横移；解除对道岔的锁定，整体取出道岔，完成道岔的运输。
2、专利号为CN201611063707.2，名称为“一种钢厂铁路道岔控制装置及其控制方法”的发明专利，该专利公开了一种钢厂铁路道岔控制装置，包括道岔、道岔位置检测器、控制道岔的动作杆、带动动作杆的转辙机、翻车机***、可编程控制器、轨道检测电路，道岔位置检测器、转辙机、翻车机***、轨道检测电路电连接可编程控制器。铁路道岔控制装置的控制方法，按照如下的步骤进行：步骤一、道岔位置检测器采集道岔位置信号，并把结果信息输送至可编程控制器，道岔共2个位置，在定位时，重车股道连通，可进行翻车机作业，在反位时，空车股道连通，可进行空车拉走作业，轨道检测电路检测空车股道是否有空车拉走作业正在进行，并结果信息输送至可编程控制器，轨道检测电路的信号为0时，表示空车股道有空车拉走作业正在进行，当轨道检测电路的信号为1时，表示空车股道没有空车拉走作业正在进行，翻车机***把采集生产信息，并把结果信息输送至可编程控制器，判断翻车机是否准备作业；步骤二、如果翻车机准备作业，则根据来自道岔位置检测器的道岔位置信号判断道岔在什么位置，如果道岔处于定位，则锁闭道岔，即由可编程控制器发出信号，锁死道岔的位置，之后，翻车机开始进行作业，直到作业完毕，返回步骤一，如果道岔处于反位，则根据轨道检测电路的信号，再判断空车股道是否有空车拉走作业正在进行，若空车股道没有空车拉走作业正在进行，可编程控制器输出信号，驱动转辙机转动，通过动作杆，自动把道岔打至定位，并锁闭道岔，之后，翻车机开始进行作业，直到作业完毕，返回步骤一，若空车股道有空车拉走作业正在进行，则可编程控制器输出联锁信号至翻车机***，禁止翻车机作业，返回步骤一；步骤三、如果翻车机没有准备作业，则判断是否准备进行空车拉走作业，如果不准备进行空车拉走作业，则等待10分钟并返回步骤一，如果准备进行空车拉走作业，则根据来自道岔位置检测器的道岔位置信号判断道岔位置在什么位置，如果道岔处于反位，则锁闭道岔，即由可编程控制器发出信号，锁死道岔的位置，之后，开始进行空车拉走作业，直到作业完毕，返回步骤一，如果道岔处于定位，则可编程控制器从翻车机***的生产信息里判断翻车机是否正在作业，若重车股道没有翻车机正在作业，那么可编程控制器输出信号，驱动转辙机转动，通过动作杆，自动把道岔打至反位，并锁闭道岔，之后，开始进行空车拉走作业，直到作业完毕，返回步骤一，若重车股道有翻车机正在作业，则可编程控制器生成联锁信号禁止操作人员进行空车股道排进路操作，从而禁止进行空车拉走作业，返回步骤一。
3、专利号为CN201320338615.6，名称为“ 采用车辆智能计轴装置的铁路行车调度***”的发明专利，该专利公开了一种采用车辆智能计轴装置的铁路行车调度***，包括车站信号机械室控制的道岔机构、信号灯机构和车辆位置检测装置，车站信号机械室通过专用通信信道与行车调度中心进行通信；其中，车辆位置检测装置为车辆智能计轴装置，其构成是：轨道内侧至少安装有两个无源车轮传感器，安装于轨边的智能计轴器，所述的无源车轮传感器发出的电信号经由轨边的智能计轴器转换为计轴信号，计轴信号通过通信信道与车站信号机械室通信。该***能够更加准确可靠地获得列车的位置信息，还能获得列车的车速、总轴数、车辆辆数、车辆种类，从而能对线路上的列车运行状况进行更加准确地实时掌控，更好地保证列车运行的安全和高效。
上述这些专利虽然有的涉及到了铁路道岔运输车作业方法及***装置，但仍然存在一些问题，主要是所提出的铁路道岔控制上都缺乏自动识别和智能控制，都是基于一般的车辆控制调度管理方式，而对于铁路道岔作业的安全管理方面尚未考虑，与实际的需求情况结合不够紧密，缺少具体的操作技术实施方案，导致一些信息传输不足，满足不了实际现场需要，因此仍有待进一步加以改进。
发明内容
本发明的目的在于针对现有铁路道岔管理所存在的不足，提出一种新的铁路道岔的智能安全管理方法，该种铁路道岔的智能安全管理方法可以解决目前道岔所存在的安全问题，对铁路道岔作业进行智能化的安全管理。
本发明还涉及一种利用上述铁路道岔的智能安全管理方法所形成的铁路道岔的智能安全管理***装置。
为了达到这一目的，本发明所提出的技术方案是：一种铁路道岔的智能安全管理方法，利用物联网进行铁路道岔的智能安全管理，在铁路道岔的移动控制装置内安装铁路岔路远程智能监控终端，并通过基于物联网所构成二级平台对岔路开闭进行实时远程监控和管理，以及通过铁路岔路远程智能监控***实现信息提示、安全警示。
进一步地，所述的铁路岔路远程智能监控终端是在铁路道岔的移动控制装置内安装铁路岔路远程智能监控终端，通过铁路岔路远程智能监控终端的岔道传感器采集岔道实时的状态信息，经MCU处理，送铁路岔路远程智能监控终端内部通信模块，通信模块通过内部天线发报铁路道岔本身信息，与外部基站进行通信，基站接收到数据之后经分组核心网以及IOT连接管理的物联网平台，把智能终端发报上来的岔道状态数据，提供给应用服务器以及云平台；由管理员进行安全***操控。
进一步地，所述的铁路岔路远程智能监控终端包括传感器模块、岔道开关传感器、MCU、通信模块、电源管理；道岔传感器模块将铁路道岔的物理信号转化为电信号，通过ADC接口和总线接口将铁轨道岔状态等信息保存至MCU，岔道开关传感器检测铁路道岔位置信息通过串口传送给MCU，MCU则负责把铁路道岔位置信息和物理数据、电池电量及内部***信息进行软件判断处理，若判断出有异常或故障，则通过AT命令/UART接口将判断结果和历史数据一起发送至通信模块，由通信模块负责与无线网络基站进行通信。
进一步地，所述的铁路岔路远程智能监控终端包含有设置参数、周期性上报、警告报警、查询信息、停止监控用例检测模块；其中周期性上报、警告上报以及查询信息依赖与信息采集用例，信息采集用例则包含了电量监控、铁轨道岔状态信息采集、定位信息采集；铁路岔路远程智能监控终端直接选择和IOT平台或者应用服务器通过CoAP协议进行通信，承载应用层数据。当应用服务器支持CoAP时，业务数据可不经过IOT平台，直接从分组核心网导致应用服务器。
进一步地，所述的铁路岔路远程智能监控终端的电源采用低温锂电池，工作温度范围为-30℃~60℃，可支持快速充电。
进一步地，所述的铁路岔路远程智能监控终端硬件采用2000mAh低温锂电池，并采用低功耗单片机，5G模组，低功耗实时时钟。
进一步地，所述的铁路岔路远程智能监控终端采取休眠式工作方式，在道岔不需要采集数据时，处于休眠状态，休眠时综合功耗为uA级，同时结合前述状态切换机制保证电池使用5~10年。
一种实现铁路道岔的智能安全管理方法的铁路道岔的智能安全管理***装置，包括铁路岔路远程智能监控终端和二级云平台构成；通过铁路岔路远程智能监控终端和云平台结合进行铁路智能运输调度管理；所述的铁路岔路远程智能监控终端是在铁路道岔控制装置上安装铁路岔路远程智能监控终端，通过铁路岔路远程智能监控终端采集铁路道岔实时的位置信息，经MCU处理，送铁路岔路远程智能监控终端内部通信模块，通信模块通过内部天线发报铁路道岔本身信息，与外部基站进行通信，基站接收到数据之后经分组核心网以及IOT连接管理的物联网平台，把智能终端发报上来的岔道状态数据，提供给应用服务器以及云平台；由管理员进行安全***操控，进行铁路道岔的安全管理；所述的铁路岔路远程智能监控终端包括传感器模块、岔道开关传感器、MCU、通信模块、电源管理；传感器模块将铁路道岔的物理信号转化为电信号，通过ADC接口和总线接口将铁轨道岔状态等信息保存至MCU，岔道开关传感器检测铁路道岔位置信息通过串口传送给MCU，MCU则负责把铁路道岔位置信息和物理数据、电池电量及内部***信息进行软件判断处理，若判断出有异常或故障，则通过AT命令/UART接口将判断结果和历史数据一起发送至通信模块，由通信模块负责与无线网络基站进行通信。
进一步地，所述的铁路岔路远程智能监控终端包含有设置参数、周期性上报、警告报警、查询信息、停止监控用例检测模块；其中周期性上报、警告上报以及查询信息依赖与信息采集用例，信息采集用例则包含了电量监控、铁轨道岔状态信息采集、定位信息采集。
进一步地，所述的铁路岔路远程智能监控终端的电源采用低温锂电池，工作温度范围为-30℃~60℃，可支持快速充电；所述的铁路岔路远程智能监控终端硬件采用2000mAh低温锂电池，并采用低功耗单片机，5G模组，低功耗实时时钟。
进一步地，所述的铁路岔路远程智能监控终端采取休眠式工作方式，在车辆不需要采集数据时，处于休眠状态，休眠时综合功耗为uA级，同时结合前述状态切换机制保证电池使用5~10年。
本发明的优点在于：
本发明在利用物联网对铁路道岔安全进行管理，该种铁路道岔安全管理方法可对铁路道岔作业进行智能化的安全管理，主要有以下特点：
1、管理员可以通过本发明***对铁路道岔实行智能化的安全信息***管理，能够有效减少安全隐患，防止事故发生，充分实现资源共享。
2、可以确定铁路道岔实时位置和安全管理。
3、可实现建立其健康监测历史记录和大数据分析判断及管理***。
4 、对模组（包括温度、3D加速度和压力等数字化传感器，MCU,通讯芯片，锂电池电源等）内部故障及电源不足等进行实时管理。
附图说明
图1是本发明***原理示意图；
图2是本发明的铁路岔路远程智能监控终功能模块示意图；
图3是本发明的铁路岔路远程智能监控终的结构示意图；
图4是本发明的***工作流程示意图；
图5是本发明的铁路岔路远程智能监控终端结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来进一步阐述本发明。
实施例一
通过附图可以看出，本发明涉及一种实现铁路岔道安全管理方法的***装置，包括铁路岔路远程智能监控终端1和二级云平台2；通过铁路岔路远程智能监控终端1和云平台2结合进行铁路岔道安全管理；所述的铁路岔路远程智能监控终端1是在铁路道岔3上安装铁路岔路远程智能监控终端1，通过铁路岔路远程智能监控终端1采集铁路道岔3实时的位置信息，经MCU处理，送到铁路岔路远程智能监控终端1内部通信模块，通信模块通过内部天线发报铁路道岔本身信息，与外部基站进行通信，基站接收到数据之后经分组核心网以及IOT连接管理的物联网平台4，把智能终端发报上来的精密位置和铁路岔道数据，提供给应用服务器5；管理员通过铁路岔道的安全管理信息***，进行铁路岔道安全管理；所述的铁路岔路远程智能监控终端包括传感器模块、高精度GPS模块、MCU、通信模块、电源管理；传感器模块将铁路道岔的物理信号转化为电信号，通过ADC接口和总线接口将铁轨道岔状态等信息保存至MCU，高精度GPS模块检测车辆位置信息通过串口传送给MCU，MCU则负责把车辆位置信息和物理数据、电池电量及内部***信息进行软件判断处理，若判断出有异常或故障，则通过AT命令/UART接口将判断结果和历史数据一起发送至通信模块，由通信模块负责与无线网络基站进行通信。
所述的铁路岔路远程智能监控终端包含有多个功能部件（如附图3所示），包括设置参数、周期性上报、警告报警、查询信息、停止监控用例检测模块；其中周期性上报、警告上报以及查询信息依赖与信息采集用例，信息采集用例则包含了电量监控、铁轨道岔状态信息采集、定位信息采集。各部分的工作流程如下：
1、参数设置流程如下表
2、信息上报流程如下表
3、信息查询流程如下表
4、停止业务流程如下表
所述的铁路岔路远程智能监控终端的电源采用低温锂电池，工作温度范围为-30℃~60℃，可支持快速充电；所述的铁路岔路远程智能监控终端硬件采用2000mAh低温锂电池，并采用低功耗单片机，5G模组，低功耗实时时钟。
所述的铁路岔路远程智能监控终端采取休眠式工作方式，在车辆不需要采集数据时，处于休眠状态，休眠时综合功耗为uA级，同时结合前述状态切换机制保证电池使用5~10年。
所述的铁路岔路远程智能监控终端结构如附图5，将铁路岔路远程智能监控终端1放置在一个封闭盒体10内，采用内置天线，铁路岔路远程智能监控终端IP防护等级达到IP67,体积为半径30mm，厚度30mm的圆柱体；封闭盒体10包括上盖7和下盖8，在下盖8内置有永磁体6，铁路岔路远程智能监控终端1采用强磁吸附的安装方式安装在车体上。
上述所列实施例，只是结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
通过上述实施例可以看出，本发明还涉及一种铁路道岔的智能安全管理方法，利用物联网进行铁路道岔的智能安全管理，在铁路道岔的移动控制装置内安装铁路岔路远程智能监控终端，并通过基于物联网所构成二级平台对岔路开闭进行实时远程监控和管理，以及通过铁路岔路远程智能监控***实现信息提示、安全警示。
进一步地，所述的铁路岔路远程智能监控终端是在铁路道岔的移动控制装置内安装铁路岔路远程智能监控终端，通过铁路岔路远程智能监控终端的岔道传感器采集岔道实时的状态信息，经MCU处理，送铁路岔路远程智能监控终端内部通信模块，通信模块通过内部天线发报铁路道岔本身信息，与外部基站进行通信，基站接收到数据之后经分组核心网以及IOT连接管理的物联网平台，把智能终端发报上来的岔道状态数据，提供给应用服务器以及云平台；由管理员进行安全***操控。
进一步地，所述的铁路岔路远程智能监控终端包括传感器模块、岔道开关传感器、MCU、通信模块、电源管理；道岔传感器模块将铁路道岔的物理信号转化为电信号，通过ADC接口和总线接口将铁轨道岔状态等信息保存至MCU，岔道开关传感器检测铁路道岔位置信息通过串口传送给MCU，MCU则负责把铁路道岔位置信息和物理数据、电池电量及内部***信息进行软件判断处理，若判断出有异常或故障，则通过AT命令/UART接口将判断结果和历史数据一起发送至通信模块，由通信模块负责与无线网络基站进行通信。
进一步地，所述的铁路岔路远程智能监控终端包含有设置参数、周期性上报、警告报警、查询信息、停止监控用例检测模块；其中周期性上报、警告上报以及查询信息依赖与信息采集用例，信息采集用例则包含了电量监控、铁轨道岔状态信息采集、定位信息采集；铁路岔路远程智能监控终端直接选择和IOT平台或者应用服务器通过CoAP协议进行通信，承载应用层数据。当应用服务器支持CoAP时，业务数据可不经过IOT平台，直接从分组核心网导致应用服务器。
进一步地，所述的铁路岔路远程智能监控终端的电源采用低温锂电池，工作温度范围为-30℃~60℃，可支持快速充电。
进一步地，所述的铁路岔路远程智能监控终端硬件采用2000mAh低温锂电池，并采用低功耗单片机，5G模组，低功耗实时时钟。
进一步地，所述的铁路岔路远程智能监控终端采取休眠式工作方式，在道岔不需要采集数据时，处于休眠状态，休眠时综合功耗为uA级，同时结合前述状态切换机制保证电池使用5~10年。
本发明的优点在于：
本发明在利用物联网对铁路道岔安全进行管理，该种铁路道岔安全管理方法可对铁路道岔作业进行智能化的安全管理，主要有以下特点：
1、管理员可以通过本发明***对铁路道岔实行智能化的安全信息***管理，能够有效减少安全隐患，防止事故发生，充分实现资源共享。
2、可以确定铁路道岔实时位置和安全管理。
3、可实现建立其健康监测历史记录和大数据分析判断及管理***。
4 、对模组（包括温度、3D加速度和压力等数字化传感器，MCU,通讯芯片，锂电池电源等）内部故障及电源不足等进行实时管理。
Claims (10)
1.一种铁路道岔的智能安全管理方法，其特征在于：利用物联网进行铁路道岔的智能安全管理，在铁路道岔的移动控制装置内安装铁路岔路远程智能监控终端，并通过基于物联网所构成二级平台对岔路开闭进行实时远程监控和管理，以及通过铁路岔路远程智能监控***实现信息提示、安全警示。
2.如权利要求1所述的铁路道岔的智能安全管理方法，其特征在于：所述的铁路岔路远程智能监控终端是在铁路道岔的移动控制装置内安装铁路岔路远程智能监控终端，通过铁路岔路远程智能监控终端的岔道传感器采集岔道实时的状态信息，经MCU处理，送铁路岔路远程智能监控终端内部通信模块，通信模块通过内部天线发报铁路道岔本身信息，与外部基站进行通信，基站接收到数据之后经分组核心网以及IOT连接管理的物联网平台，把智能终端发报上来的岔道状态数据，提供给应用服务器以及云平台；由管理员进行安全***操控。
3.如权利要求2所述的铁路道岔的智能安全管理方法，其特征在于：所述的铁路岔路远程智能监控终端包括传感器模块、岔道开关传感器、MCU、通信模块、电源管理；道岔传感器模块将铁路道岔的物理信号转化为电信号，通过ADC接口和总线接口将铁轨道岔状态等信息保存至MCU，岔道开关传感器检测铁路道岔位置信息通过串口传送给MCU，MCU则负责把铁路道岔位置信息和物理数据、电池电量及内部***信息进行软件判断处理，若判断出有异常或故障，则通过AT命令/UART接口将判断结果和历史数据一起发送至通信模块，由通信模块负责与无线网络基站进行通信。
4.如权利要求3所述的铁路道岔的智能安全管理方法，其特征在于：所述的铁路岔路远程智能监控终端包含有设置参数、周期性上报、警告报警、查询信息、停止监控用例检测模块；其中周期性上报、警告上报以及查询信息依赖与信息采集用例，信息采集用例则包含了电量监控、铁轨道岔状态信息采集、定位信息采集；铁路岔路远程智能监控终端直接选择和IOT平台或者应用服务器通过CoAP协议进行通信，承载应用层数据，当应用服务器支持CoAP时，业务数据可不经过IOT平台，直接从分组核心网导致应用服务器。
5.如权利要求3所述的铁路道岔的智能安全管理方法，其特征在于：所述的铁路岔路远程智能监控终端的电源采用低温锂电池，工作温度范围为-30℃~60℃，可支持快速充电。
6.如权利要求5所述的铁路道岔的智能安全管理方法，其特征在于：所述的铁路岔路远程智能监控终端硬件采用2000mAh低温锂电池，并采用低功耗单片机，5G模组，低功耗实时时钟。
7.如权利要求3所述的铁路道岔的智能安全管理方法，其特征在于：所述的铁路岔路远程智能监控终端采取休眠式工作方式，在道岔不需要采集数据时，处于休眠状态，休眠时综合功耗为uA级，同时结合前述状态切换机制保证电池使用5~10年。
8.一种铁路道岔的智能安全管理***装置，包括铁路岔路远程智能监控终端和二级云平台构成；通过铁路岔路远程智能监控终端和云平台结合进行铁路智能运输调度管理；所述的铁路岔路远程智能监控终端是在铁路道岔控制装置上安装铁路岔路远程智能监控终端，通过铁路岔路远程智能监控终端采集铁路道岔实时的位置信息，经MCU处理，送铁路岔路远程智能监控终端内部通信模块，通信模块通过内部天线发报铁路道岔本身信息，与外部基站进行通信，基站接收到数据之后经分组核心网以及IOT连接管理的物联网平台，把智能终端发报上来的岔道状态数据，提供给应用服务器以及云平台；由管理员进行安全***操控，进行铁路道岔的安全管理；所述的铁路岔路远程智能监控终端包括传感器模块、岔道开关传感器、MCU、通信模块、电源管理；传感器模块将铁路道岔的物理信号转化为电信号，通过ADC接口和总线接口将铁轨道岔状态等信息保存至MCU，岔道开关传感器检测铁路道岔位置信息通过串口传送给MCU，MCU则负责把铁路道岔位置信息和物理数据、电池电量及内部***信息进行软件判断处理，若判断出有异常或故障，则通过AT命令/UART接口将判断结果和历史数据一起发送至通信模块，由通信模块负责与无线网络基站进行通信。
9.如权利要求8所述的铁路道岔的智能安全管理***装置，其特征在于：所述的铁路岔路远程智能监控终端包含有设置参数、周期性上报、警告报警、查询信息、停止监控用例检测模块；其中周期性上报、警告上报以及查询信息依赖与信息采集用例，信息采集用例则包含了电量监控、铁轨道岔状态信息采集、定位信息采集。
10.如权利要求9所述的铁路道岔的智能安全管理***装置，其特征在于：所述的铁路岔路远程智能监控终端的电源采用低温锂电池，工作温度范围为-30℃~60℃，可支持快速充电；所述的铁路岔路远程智能监控终端硬件采用2000mAh低温锂电池，并采用低功耗单片机，5G模组，低功耗实时时钟；所述的铁路岔路远程智能监控终端采取休眠式工作方式，在车辆不需要采集数据时，处于休眠状态，休眠时综合功耗为uA级，同时结合前述状态切换机制保证电池使用5~10年。
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