TFDS-2T设备相机封装镜面自洁装置的研制与应用

李 军 中国铁路上海局集团有限公司杭州北车辆段

1 研究内容、技术路线和技术关键

1.1 研究内容

TFDS-2T设备相机封装镜面自洁装置组成：主要由控制箱（包括：PLC、网络通讯模块、24 V开关电源、步进电机控制模块、液晶显示屏等组成）、传输信号电缆、沉箱相机封装镜面自洁运转执行机构（包括：清洁带存放仓、步进电机、弹射棒、清洁带走带导轨、清洁带以及清洁带位置传感器）等组成。

TFDS-2T设备相机封装镜面自洁装置工作原理：镜面遇异物遮挡或模糊时，操作人员通过客户端软件下发某个镜头清洁指令，控制箱内PLC接收指令后，通过设定程序运算确认清洁带走带位置后，对步进电机驱动电路下发控制指令，驱动沉箱相机封装镜面自洁运转执行机构的步进电机运转，带动清洁带在镜面表面做直线往复运动，达到清洁镜面的目的。同时PLC通过网络，将自洁装置的实时状态以及自检信息上传给客户端，实现人机对话界面。

1.2 技术路线

1.2.1 硬件设计

PLC：是整个系统的控制核心，实现对步进电机转速、步进步数、扭力输出、清洁带走带位置的精准控制，并通过网络通讯模块与上位机进行实时通讯接收控制指令。

以太网通讯模块：根据用户设定IP，通过TCP/IP通讯协议构建PLC与上位机间的通讯。

步进电机控制模块：接收PLC的控制指令，驱动步进电机运转。

步进电机：根据控制模块下发的控制指令，驱动带做直线往复运动。

沉箱相机封装镜面自洁运转执行机构：主要是实现对清洁带的运行轨迹、与镜面的附着力有效控制。

康川司法所有限的人员编制无法应对纷繁复杂的社区矫正工作，他们人手欠缺，但矫正的对象却很多。司法所除了要承担社区矫正工作外，还要组织开展法制宣传工作，协助有关部门和乡镇开展依法治理工作；指导管理人民调解工作，参与重大疑难民间纠纷调解工作；指导管理基层法律服务工作，当好乡镇、街道办事处法律顾问，做好法律援助工作；组织开展对刑满释放人员的过渡性安置和帮教工作；参与社会治安综合治理工作；此外，司法所还要完成上级司法行政机关和乡镇（街道）交办的其他有关工作。如此繁多的工作给司法工作人员带来了巨大的压力，他们在处理社区矫正工作时他们往往力不从心。

1.2.2 软件设计

软件设计包括：上位机控制程序、通讯程序、PLC控制程序、信号处理程序、人机界面等程序的设计。

1.3 技术关键

控制系统对清洁带走带位置控制精准，系统需具备清洁带上布与孔的明确识别功能，并能将状态信息和自检信息实时上传给上位机人机对话界面。

因TFDS-2T设备沉箱内部空间小，内部结构复杂，在相机镜头自洁运转执行机构的设计上要做到合理巧妙，遵循绝不能影响原有设备运行的设计原则，并要充分考虑轨上设备运行环境的恶劣条件。

要具备防雨、防尘、防震的能力，确保执行机构在沉箱内能稳定运行。

在实际运用中遇到的大块异物遮挡镜头时清除难度较高，弹射棒在设计时要充分考虑弹射角度和速度，以确保对大型异物清除的可靠性。

因TFDS-2T型设备由多家生产厂家生产，沉箱结构有所差异。相机镜头自洁运转执行机构在设计时要充分考虑各家沉箱结构，确保有良好的兼容性，并要考虑现场维修拆卸的方便性以及安装运行后的稳定性。

清洁带存放仓在设计时要遵循以下两个设计理念：一是，需结构简单可靠，便于现场维修人员更换清洁带；二是，要最大限度地利用沉箱内既有空间，使清洁带一次安装量最大化，最大限度确保清洁带使用次数，延长清洁带更换周期。

走带导轨需对清洁带走带轨迹有良好的导向功能，具有走带顺畅无卡滞、清洁带压覆镜面力度适中，保持能力强的设计标准；清洁带的材料选用和加工工艺上存在诸多困难，需达到防静电、韧性高、拉升变量小、吸水能力强、清洁能力高、对玻璃镜面损伤小等工艺要求。

2 预期目标及技术指标

预期目标：针对现场需要，TFDS-2T设备相机封装镜面自洁装置要实现设计精巧，性能稳定，清洁带定位准确、清洁能力强，免维护周期长，具备防震、防尘、防雨等能力。在程序编写上要具备操作简便、人机界面友好、控制精准等要求，并能根据现场实际需要来设置相应的工作参数。装置在不影响原设备的基础上，能很好的兼容各厂家生产的TFDS-2T型设备。

技术指标：

（1）对各厂家生产的TFDS-2T设备具有良好的兼容性；

（2）控制系统对清洁带走带位置控制精准，系统需具备清洁带布与孔的明确识别功能，并能将状态信息和自检信息实时上传给上位机人机对话界面；

（3）要具备防雨、防尘、防震等能力，确保执行机构在沉箱内能稳定运行；

（4）装置清洁效果应达到检车看图要求，一次性装用耗材自行清洁能力在50次以上，在雨雪天气免维护周期能达到10 d以上，清洁带等耗材更换快捷方便；

（5）上位机操作控制人机对话界面设计友好，操作方便，用户能根据实际情况设置调整工作参数。

3 结束语

随着铁路的快速发展，人防、物防、技防安全保障理念的不断深化，安全、高效是铁路永恒的主题。TFDS-2T设备相机封装镜面自洁装置在现场得以应用将对保证TFDS设备高效运行得以保证，将会有效地降低维修人员上线作业的频次及风险，能较好地解决雨雪天气设备镜面遮挡影响图片拍摄质量下降，无法满足动态检车要求的困境，能有效地确保运用部门机检的可靠性。