DGJC-2型斷軌監(jiān)測系統(tǒng)-1

目錄1公司簡介…………12研制報告…………33技術報告………104用戶使用報告…………………215安裝方案及使用說明…………326維護要求及注意事項…………367評審證書………408檢驗報告………509科技查新報告………………….6310專利申請書……………………73

1公司簡介蘭州鐵山眾龍機電有限公司隸屬于成都鐵山實業(yè)集團有限公司。成都鐵山實業(yè)集團有限公司成立于1992年，系股份制企業(yè)。集團公司下設成都鐵路機電配件廠、鐵道科學研究院成都電子電器研究所、蘇州鐵路機車電器廠、新疆鐵山交通設備有限公司、南京眾森太盛機電實業(yè)有限公司、成都江南都城園藝工程有限公司、蘭州鐵山眾龍機電有限公司、成都北極光照明工程有限公司、沈陽鐵山縱合機電設備有限公司、南寧鐵安機電設備有限公司、成都德明旺電源有限公司、蘇宇軌道交通科技有限公司、大連帝洛克軌道交通科技有限公司、長沙鐵山軌道交通科技有限公司、上海眾邁交通設施有限公司、呼和浩特鐵山力拓軌道交通科技有限公司、成都鐵山集團廣州辦事處等二十余家涉及鐵路機車車輛、城市輕軌列車、IT、咨詢、科技開發(fā)、工業(yè)制造、租賃、廣告?zhèn)鞑サ榷鄠€不同領域的各類企業(yè)。形成了以產(chǎn)業(yè)為龍頭，科工貿(mào)并行發(fā)展的聯(lián)合經(jīng)濟體系。公司堅持“以德取義，以精謀利”的經(jīng)營理念以及良性的運作，得到了廣大客戶的一致好評。公司的發(fā)展得到了成都市人民政府的大力支持，連年榮獲市“納稅人先進單位”稱號，經(jīng)營領域不段拓展，規(guī)模逐年擴大，已形成科研、生產(chǎn)、經(jīng)營多元化復合型實體。公司正向著更高、更新的目標努力邁進……蘭州鐵山眾龍機電有限公司成立于2008年，注冊資金100萬元人民幣，位于蘭州市中心。公司本著“滿足用戶需求”為目的，以“設計技術領先、質(zhì)量性能可靠、安裝維修簡易”為宗旨，永遠樹立“站在用戶的立場看問題”的經(jīng)營理念。公司現(xiàn)有員工12人，其中高工2人，工程師5人，技術人員5人。公司以自動檢測和自動控制為主功方向，自主研發(fā)、生產(chǎn)、銷售各類鐵路產(chǎn)品、設備等。目前產(chǎn)品有：電力機車自動磁場削弱裝置、大功率阻容電阻柜、斷軌監(jiān)測系統(tǒng)等系列產(chǎn)品。另外，公司還代理多種內(nèi)電機車配件、材料，以保障各機務段正常開展機車的日常維護、維修。公司竭誠歡迎與各位同仁友好合作。

2研制報告一、項目背景鐵路運營線上鋼軌斷裂，嚴重影響行車安全，是導致行車事故的重大隱患。隨著我國電氣化鐵路的發(fā)展，列車的運行速度提高，對鋼軌的安全性要求越來越高，一旦發(fā)生斷軌，將造成車毀人亡的后果。斷軌有三種情況：第一種是列車在鋼軌上行駛時由于沖擊力的作用，使鋼軌在缺陷或薄弱處斷裂，通常指的“斷軌”就是這種情況；第二種是溫度下降應力收縮拉斷所致；第三種是指正常作業(yè)或蓄意破壞，人為移去鋼軌，稱之為移去斷軌。從公開的國內(nèi)外專利、文獻可以看，基于軌道電路原理的實時斷軌檢測方法比較成熟，并進行了廣泛的應用，但其前提條件為有軌道電路。由于某些鐵路及半自動閉塞區(qū)段一般沒有軌道電路，所以在檢測中存在一定的困難。為防止因斷軌產(chǎn)生的事故，有效進行斷軌監(jiān)測，鐵路總公司下發(fā)文件《關于開展2015年工務安全專項整治的通知》（運工線路函[2015]209號），要求對日運行客車5對及以上的線路，從2015年到2017用3年的時間全部安裝斷軌監(jiān)測系統(tǒng)，日運行客車10對及以上的線路，2015年底前要完成這項工作。對于非電氣化鐵路的半自動閉塞區(qū)間，蘭州鐵山眾龍機電有限公司的《DGJC-1型半自動閉塞斷軌監(jiān)測系統(tǒng)》已經(jīng)進行了一定范圍內(nèi)的應用。二、方案篩選目前國內(nèi)外對斷軌診斷的方法歸納為：牽引回流、準軌道電路、光纖、聲波、應力檢測方法等幾種，其優(yōu)缺點如下表所示。項目牽引回流準軌道電路光纖聲波應力安裝易高難易難應用能力易易難易中誤報率低中低高低漏檢率低中低低中維護程度易中低難中成本中高低低低從以上對比可以看出，對于電氣化鐵路，牽引回流法穩(wěn)定性及可用性較高。為此，蘭州鐵路局工務處與蘭州鐵山眾龍機電有限公司聯(lián)合開發(fā)《DGJC-2型斷軌監(jiān)測系統(tǒng)》，應用于電氣化鐵路。蘭州鐵路局工務處和蘭州鐵山眾龍機電有限公司從2014年9月開始，從研究方案、開發(fā)樣機，到實驗室試驗成功。11月份到包蘭線現(xiàn)場考察，確定后長川至朱家窖區(qū)間安裝4套設備，經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試一次成功，于2015年2月做了一處鋼軌絕緣接頭進行模擬斷軌試驗，取得了成功。在試驗設備完成了基本功能試驗和半年多的應用考核后，為進一步考核系統(tǒng)的功能和適用性，2015年7月底到8月初又在包蘭線和寶中線上安裝了9個區(qū)間18套設備擴大應用考核。三、現(xiàn)場安裝照片主機電流互感器整體四、現(xiàn)場試驗情況2015年2月11日，對安裝在包蘭線上的DGJC-2型斷軌監(jiān)測系統(tǒng)進行了模擬斷軌試驗，現(xiàn)將試驗情況匯總?cè)缦隆?、試驗概況主機設備安裝在包蘭線后長川至朱家窖區(qū)間K916+221至K920+158處，分為4個檢測區(qū)段，主機號分別為3號、4號、5號、6號。服務器安裝在蘭州鐵山眾龍機電有限公司，試驗的主機號為5號。模擬斷軌試驗在K917+251至K918+221檢測區(qū)段進行。2、試驗數(shù)據(jù)從鋼軌斷開（11:43）到鋼軌恢復后通過第一輛列車（13:43），共用時2小時，期間通過了6輛列車，總共發(fā)送斷軌信息23次。3、試驗結論=1\*GB2⑴系統(tǒng)能夠完成斷軌監(jiān)測功能；=2\*GB2⑵斷軌處所的范圍判斷準確；=3\*GB2⑶手機信息和服務器數(shù)據(jù)一致。=4\*GB2⑷能夠及時判斷斷軌，并在列車到達斷軌點提前一段時間發(fā)送斷軌信息。2015年7月10日，蘭州鐵路局工務處組織工務處線路科、蘭西工務段、蘭州鐵山眾龍機電有限公司進行再次試驗，試驗結果達到了預期的效果，手機短信和網(wǎng)頁及時發(fā)送了斷軌報警短信，現(xiàn)場試驗部分圖片及手機截圖如下：現(xiàn)場模擬斷軌報警時上傳的部分數(shù)據(jù)注：BR（BrokenofRight）：表示右股鋼軌斷。終端網(wǎng)頁顯示斷軌報警手機接收到的斷軌報警短信

3技術報告一、系統(tǒng)組成整個系統(tǒng)包括安裝在線路上的若干套主機設備及一套安裝在鐵路局、工務段或其它地方的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)：1、主機設備設備布置如下圖：按照用戶要求的斷軌測量精度，每隔一定的間距，在非閉塞區(qū)段，兩根鋼軌之間并聯(lián)一根鋼軌短接線，在閉塞區(qū)段，用扼流線圈代替鋼軌短接線，扼流線圈有阻斷軌道電路，接通牽引回流的特性。這樣，將整個線路分成若干個監(jiān)測區(qū)，每個監(jiān)測區(qū)放置一套主機設備，如下圖：功能：采集鋼軌電流、處理被測信號、計算分析斷軌情況、自檢主機故障及發(fā)送數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。當判斷到發(fā)生斷軌時，向機車發(fā)出聲光報警或自動控制信號，使列車通過人工控制或自動控制停車，防止發(fā)生事故。主要包括：=1\*GB2⑴主板采用32位arm核處理器，主頻達72Mhz，采用嵌入式操作系統(tǒng)，穩(wěn)定可靠。采用美國TI公司高精度AD轉(zhuǎn)換器件，實時、高速進行數(shù)據(jù)采集分析。內(nèi)置美國ST公司大容量FLASH數(shù)據(jù)存儲器，數(shù)據(jù)存儲時間40年。在設計時考慮了電磁兼容性和防雷?？赏ㄟ^移動、電信、聯(lián)通等移動互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸至遠端服務器，同時還支持各主機設備之間通過無線方式進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。另外，預留有一路數(shù)字信號通道和一路模擬信號通道，可拓展如軌溫測量等功能。=2\*GB2⑵電源采用太陽能電源，即太陽能板+儲能元件。儲能元件可采用傳統(tǒng)的蓄電池或新型的超級電容，二者比較如下表：儲能元件安裝方式及工作量價格使用時間后期維修蓄電池北方地埋，工作量大；南方地面放置，工作量小低5年左右到期更換，工作量大超級電容地面放置，工作量小高10年以上不需要更換目前，超級電容的價格昂貴，普遍采用的還是蓄電池。=3\*GB2⑶電流互感器每根鋼軌上套裝兩個特制的開環(huán)電流互感器。設置兩個的目的有二：一是防止其故障后發(fā)生誤報警，二是可以互相應證，以便于主機能夠檢測到其故障并告知，及時修復，也可設置一個。如上圖左。=4\*GB2⑷鋼軌短接線在鋼軌底部，固定一卡子，如上圖右。然后將鋼軌短接線或扼流線圈與卡子相連接。2、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)功能：=1\*GB2⑴處理從主機設備收到的數(shù)據(jù)，通過短信模塊向設定的人員發(fā)送斷軌和主機設備自檢故障的手機短信；=2\*GB2⑵設定發(fā)送短信的人員及手機號碼；=3\*GB2⑶可實現(xiàn)遠程升級服務和智能維護工作。包括服務器、管理軟件、短信模塊。二、監(jiān)測原理通過兩根鋼軌的電流平均分配原則進行斷軌診斷。當列車運行時，會在鋼軌上上產(chǎn)生很大的電流，通過電流互感器采集流過兩根鋼軌的電流值，對比這兩個電流值，診斷是否發(fā)生斷軌，同時將數(shù)據(jù)信息發(fā)送到服務器。如上圖：設總電流為I，則：1、鋼軌正常時，IA=IB=I/2，|（IA-IB）|/I=02、發(fā)生斷軌后，IA=0，IB=I|（IA-IB）|/I=100%由此可以判斷出發(fā)生了斷軌，并且確認為A股鋼軌。當系統(tǒng)監(jiān)測到斷軌時，將通過三種途徑發(fā)送報警信息：1、發(fā)送斷軌報警短信到相關工作人員的手機上；2、與服務器連接的計算機終端將彈窗斷軌報警，并有聲音提示；3、無線數(shù)據(jù)通道將通過廣播的形式發(fā)送報警信息到機車上的車載終端，提醒司機人工停車或自動控制停車。三、適用范圍適用于整個電氣化鐵路，全自動閉塞、半自動閉塞、計軸式閉塞等線路均可，包括非閉塞區(qū)間、閉塞區(qū)間、站內(nèi)各股道及各道岔。四、技術參數(shù)1、主機電源：DC12V2、主機最大功率：1.2W3、太陽能板功率：50W4、蓄電池容量：12V30AH，可持續(xù)供電300小時5、超級電容值及容量：12V2000F，相當于10AH，可持續(xù)供電50小時6、電流傳感器最小檢測電流：0.1A7、電流傳感器最大沖擊電流：4000A8、電流傳感器測量精度：10%9、斷軌檢測響應時間：小于5S10、工作溫度：-40℃～70℃11、通訊方式：GPRS+CDMA，支持3G/4G/WIFI五、傳輸方案1、GSM-R網(wǎng)絡（鐵路內(nèi)網(wǎng)）傳輸GSM-R網(wǎng)絡為鐵路專用無線網(wǎng)絡，無線信號穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)通過GSM-R 2、移動運營商無線網(wǎng)絡傳輸設備支持移動、電信、聯(lián)通這三大移動運營商，主機將數(shù)據(jù)直接發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)服務器上，用戶可通過電腦、手機等設備的網(wǎng)頁瀏覽器直接登錄訪問。六、系統(tǒng)總體方案七、主機系統(tǒng)流程設計八、硬件系統(tǒng)設計九、技術方案比較現(xiàn)將該產(chǎn)品與同類產(chǎn)品的技術方案分析如下：1、其它類似設備也是通過將鋼軌作為載體，將設備產(chǎn)生的被測信號加在鋼軌上，通過檢測、分析被測信號，從而判斷是否斷軌。被測信號不外乎電脈沖或電磁波，而這兩種信號由于受到產(chǎn)生它的電源功率限制而傳輸距離不長、容易受到外界電磁干擾、雷擊、道床電阻變化影響等，其變得很不穩(wěn)定。該系統(tǒng)將牽引回流做為被測信號，該信號很強，最大可以達到數(shù)百安培，不存在受限和受干擾問題。2、其它類似設備的主機與鋼軌直接連接，被測信號直接進入主機，這樣外界的一些干擾隨著被測信號也進入到主機，影響主機的工作可靠性。該系統(tǒng)的主機設備不與鋼軌直接連接，而是通過線圈感應被測信號，這樣被測信號中的一些干擾無法進入主機，主機的工作可靠性較高。3、其它類似設備的監(jiān)測范圍一般是非閉塞區(qū)段，而該系統(tǒng)適用于整個電氣化鐵路?，F(xiàn)在人們普遍認為閉塞區(qū)段不需要安裝斷軌監(jiān)測設備，因為這一區(qū)段內(nèi)發(fā)生斷軌，軌道電路會顯示“紅光帶”，這里面有一定的誤區(qū)。產(chǎn)生“紅光帶”的原因很多，且大部分不是斷軌造成的，這樣會給查找原因帶來很多不便。安裝斷軌監(jiān)測設備后，就很明了地知道是不是發(fā)生了斷軌，工務系統(tǒng)人員就會做到心中有數(shù)。十、設備優(yōu)點根據(jù)斷軌監(jiān)測設備的性能和作用，其漏檢率、誤報率、故障率是衡量該設備的主要方面。1、漏檢率低和誤報率低漏檢率是直接反映設備基本性能發(fā)揮的重要指標，漏檢率高，就失去了安裝該設備的意義。而誤報率反映的是設備設計方案的合理性和技術水平能力。誤報率高，有以下三個弊端：第一，會打亂正常的鐵路運輸秩序；第二，工務系統(tǒng)收到斷軌報警信息，會派大量的人員上線查找，帶來不必要的工作；第三，頻繁的誤報，會使工作人員放松警惕，認為可能是設備誤報，而不能及時采取措施，一旦真正發(fā)生了斷軌，會造成嚴重的后果。該系統(tǒng)的主機設備由于采用牽引回流作為被測信號，而該信號能量強、不受外界因素的影響，從而使漏檢率和誤報率大大降低，幾乎為0。2、故障率低故障率也是衡量一個設備的重要指標，高的故障率也使設備不能發(fā)揮其應有的作用，設備長期閑置，鐵路投資見不到回報，失去了意義。由于該系統(tǒng)設計方案合理，主機設備所用元器件均采用軍工級產(chǎn)品，并考慮了電磁兼容性、防雷、高低溫等因素，并通過了國家級或?。ú浚┘壪嚓P的檢測，其故障率很低。于2014年11月在包蘭線安裝了1個區(qū)間4套主機設備進行試驗，到2015年9月，已安全應用近一年，未發(fā)生過任何故障。2015年7月底到8月初，在包蘭線和寶中線共安裝9個區(qū)間18套主機設備，合計22套主機設備，到目前為止工作正常。

4用戶使用報告

5安裝方案及使用說明一、安裝方案=1\*GB2⑴主機設備及電陽能電源=1\*GB3①為減少施工、維修方便，以及減少應用成本，將兩套設備安裝在同一位置，共用同一太陽能支柱。=2\*GB3②在路基旁，選擇太陽光照度強、適度可闊的位置安裝太陽能電源及主機設備。=3\*GB3③開挖長*寬*深為600*600*600的地基坑，在下部旁挖一個洞。=4\*GB3④先將蓄電池放入旁挖的洞內(nèi)，并用保溫板封住洞口。=5\*GB3⑤然后在坑地部注入少量水泥混凝土，并放入預埋件和預埋線管，再注入大量水泥混凝土，直到高出地面約100mm并抹平。=6\*GB3⑥待地基凝固后，立起太陽能支柱并與預埋件固定。=7\*GB3⑦在太陽能支柱上固定主機箱，在主機箱上安裝主機板、控制器等。=2\*GB2⑵電流互感器=1\*GB3①如右圖所示，將左股鋼軌兩個電流傳感器套在鋼軌下部，并用固定卡板固定，以相同的方式安裝右股鋼軌兩個電流傳感器。=2\*GB3②將4個電流傳感器的連線通過穿線管引至機箱內(nèi)。注意按左1、左2和右1、右2的方式做好記號。=3\*GB3③壓裝公接線端子，并對應插入主機板的母接線端子上。=3\*GB2⑶鋼軌短接線按用戶要求的斷軌測量精度，每隔一定的間距，安裝鋼軌短接線或扼流線圈。有吸上線的，在吸上線處安裝短接線或扼流線圈。=1\*GB3①將安裝位置處的左右鋼軌軌底兩側(cè)面用打磨機進行打磨，到露出本色為至。=2\*GB3②安裝固定卡子。=3\*GB3③接線并固定，如上圖。二、用戶使用說明數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的服務器設置在蘭州鐵山眾龍機電有限公司，用戶可通過電腦或智能手機登錄進行查看設備運行狀態(tài)。具體使用方法如下：=1\*Arabic1、登錄網(wǎng)頁在瀏覽器地址欄輸入:****/。（不同的用戶輸入固定的4個數(shù)字代替****）輸入用戶名、密碼，顯示主界面。3、主界面顯示各區(qū)段運行狀態(tài)?！熬G色”鋼軌代表運行正常，“黃色”代表有監(jiān)測設備故障，“紅色”代表有斷軌故障，出現(xiàn)斷軌故障時會有彈窗顯示，并有音頻報警聲，同時將斷軌信息通過手機卡發(fā)送至預先設置的手機。4、在主界面“數(shù)據(jù)查詢”菜單內(nèi)可查詢各項數(shù)據(jù)。

6維護要求及注意事項一、日常維護=1\*GB1⒈主機設備=1\*GB2⑴外觀檢查=1\*GB3①外觀檢查主機箱無變形、破損，安裝牢固。=2\*GB3②檢查太陽能桿安裝牢固，太陽能支架、太陽能板螺栓緊固、無變形。=3\*GB3③檢查主板各元器件無燒損、安裝牢固，接線緊固。=2\*GB2⑵主機運行檢查=1\*GB3①主機設備啟動后，通過液晶屏的顯示檢查各個傳感器電流是否正常，系統(tǒng)設置的相關車站的區(qū)間編碼、主機編碼、起始公里標、結束公里標、GPRS模塊、無線數(shù)傳、日期、時間等顯示正常。=2\*GB3②測量并記錄蓄電池電壓。=2\*GB1⒉傳感器=1\*GB2⑴傳感器作為系統(tǒng)的主要檢測單元，具有十分重要的作用。檢測主機會根據(jù)傳感器的檢測數(shù)據(jù)，判斷如果是傳感器故障，及時更換傳感器。=2\*GB2⑵檢查傳感器安裝牢固，安裝支架無變形，螺栓緊固，接線無破損，銅芯斷股不超過10%。=3\*GB2⑶大機搗固或清篩作業(yè)有可能對傳感器產(chǎn)生破壞。作業(yè)前應聯(lián)系生產(chǎn)廠家，確認需要拆除的在拆除后方可進行搗固作業(yè)。二、定期維護=1\*GB1⒈主機設備每三個月：=1\*GB2⑴檢查機箱外觀，如發(fā)現(xiàn)人為破壞，銹蝕等及時進行記錄，