浦江线道岔远程监测系统的研究与实际应用

陆扉泽

摘要：道岔可以改变车辆的运行轨迹，在浦江线上，交通管理局也是通过控制道岔实现控制车辆运行轨迹的目的的。基于浦江线是首夸APM（全自动旅客捷运系统）轨道交通线路，道岔瞬间故障较多，多数情况下远程操作后故障不会重现，对于故障的准确定位，彻底修复均带来较大的困难。随着科学技术的进步，研发了一套有针对性的，能够快速判断故障点的监测系统。因此，本篇论文主要就浦江线道岔远程监测系统的研究与实际应用进行了分析。

关键词：浦江線;道岔;远程监测系统;实际应用

引言

上海轨道交通浦江线是上海首条已建成并投入运营的APM（全自动旅客快速运输系统）铁路运输线。整条运营线上共有44组枢轴道岔，这是世界上运营的APM系统中道岔最多的运营线路。国外APM系统主要应用于机场内部捷运，多为直线穿梭模式，线路模式单一，道岔数量少，使用频率低，而在运行交路灵活的浦江线上，道岔使用频次高，其可靠稳定是线路安全运营的先决条件。浦江线运营至今，道岔故障时有发生，但该形式道岔在全球应用业绩较少，无国际统一设计标准，缺少故障诊断功能，对于后续的维保工作带来一定的困难。本文作者基于浦江线目前的道岔系统状态进行了全面分析，并根据目前的道岔设备，研发一套有针对性的道岔远程监测系统，能够陕速判断故障点的监测系统是至关重要的。

1道岔远程监测系统

1.1道岔远程监测系统原理

道岔远程监测系统是采用一套工业物联网平台中的一种工业互联网智能传输终端设备，通过互联网云系统（以太网、GPRS、4G等），将现场的大量不同区域工业设备的数据或程序，传输到远端的云数据中心，实现远程数据监控，设备诊断、程序维护和故障报警等功能，为用户提供一种简单可靠的工业互联网数据远程输送方案。

该监测系统的主要核心部件为监控模块，该监控模块可与枢轴控制柜内的PLC、伺服驱动器、变频器建立数据通信进行数据采集，并将采集的数据进行上传至云服务器中，用户可通过PC客户端及手机APP进行数据查看。

1.2道岔远程监测系统结构

1.2.1道岔远程监测系统主要分为三部分：

（1）通过核心部件监测模块与枢轴电气柜内PLC建立数据通信，对PLC内部的数据进行采集，已达到对道岔控制系统的实时监控。

（2）通过核心部件监测模块与枢轴电气柜内的伺服驱动器、变频器进行数据通信，实时监测对应插销电机及主梁电机的工作状态，并根据设置的报警阈值能够做到及时报警提示，及故障诊断。

（3）通过多种电源监测模块对枢轴电气柜内的多种电源（如柜内ATC24直流电源，EC接触器24V直流电源，交流220V母电源、交流110V母电源的电压实时监测，信号机交流电流值的实时监测）并将采集到的数据信号传输至监测模块，以达到对柜内电源电压的波动及电源质量的实时监控。

1.2.2浦江线道岔远程监测系统的主要设备组成如下：

（1）监测模块：监测模块可以支持手机卡4G上网方式，可以根据GPS定位，实时显示监测模块所在位置。该模块用于和道岔控制柜的PLC、

伺服驱动器及变频器进行数据连接，并将采集到的数据上传至云服务器。

（2）电源监测模块：电源监测模块主要分为两部分：施耐德PLC及对应的模拟量输入模块，各交、直流电压、电流变送器。

（3）远程客户端：可通过PC客户端、WEB客户端和手机客户端（安卓APP和10S APP）远程查看设备的运行参数、状态等，接收设备报警信息，第一时间掌握设备故障状态和故障原因。

（4）稳定高精度的调节电源输入为AC120/230V;输出为DC24V/2.5A。

（5）监测模块配置软件：主要对监测模块进行数据配置，与PLC等道岔控制柜内设备建立数据连接通道，配置需要监测的数据。也可通过此软件对监测模块的本地历史数据进行读取。

1.3道岔远程监测系统的主要功能

道岔远程监测系统有很多的功能，最主要的功能有两点，分别是对道岔故障进行诊断和分析以及对道岔参数进行分析并且报警，以下是具体介绍：

1.3.1道岔故障诊断和分析

为了及时发现故障，可通过PLC梯形图程序实现故障的自诊断和白处理。

（1）超时检测：设备在每条指令中的错误时间，因此可以作为参考，在可编程序控制器发送信号到相应的外部执行器开始活动时开始设定计时，启动计时器的计时器时间长于正常情况下的持续时间动作大约20%，超时即为发生故障。

（2）逻辑错误检查：PLC的输入、输出信号和内部的信号（如存储器位的状态）相互之间存在确定的关系，如出现异常的逻辑信号，则说明出了故障。

（3）云服务器存储：道岔监测系统将建立云端数据中心，历史监测数据可存人数据库，形成道岔状态历史数据，对道岔状态的趋势分析和维修策略制定优化提供大数据基础。

（4）远程监测的系统界面设计：将需要监控的数据按组分类，将重要的监控数据进行登记保存，后期可通过历史数据进行查看，设置报警数据，对报警数据进行报警记录，并将报警信息发送至远程手持终端，方便维护人员及时了解故障信息，排除故障，利用工业互联网云服务器系统及大数据处理技术，建立数字化道岔实时监测及维保平台。

1.3.2对道岔参数进行分析

通过以上对道岔远程监测系统的阐述，得出了道岔在运行的时候会涉及到很多的参数，并且这些参数都要在规定的范围内，因为一旦这些参数超出规定范围，或者出现异常，就可能会对车辆的安全行驶造成威胁。而道岔远程监测系统不仅可以对道岔的相关参数进行实时监控，还可以对采集的参数进行处理和分析，一旦发现参数不在规定范围内，或者是出现异常，就可以自动报警。这样就可以对出现的问题进行及时处理，避免因为时间的延误而造成更大的损失。

2浦江线道岔远程监测的必要性

浦江线是上海比较重要的一条地铁线，所以对浦江线进行道岔远程监测是很有必要的，以下是对浦江线进行道岔远程监测必要性的几点原因：

2.1保证地铁行驶安全

道岔远程监测系统可以对相关的参数进行实时监控和分析，然后根据分析的结果预测产生事故的概率和原因。这样工作人员就可以根据预测的结果提前进行预防，进而就可以降低事故发生的概率，保证地铁行驶的安全性。

2.2设备保修

道岔远程监测系统可以对相关的仪器设备进行监控，进而就可以知道仪器设备具体的工作参数。如果发现仪器设备的工作参数出现异常，就可以自动进行保修，进而就可以保证仪器设备的使用寿命。

3浦江线道岔远程监测系统的实际应用

上海是发展比较迅速的城市，人口和车辆也比较密集，尤其是在上班与下班高峰期的时候，所以地铁就成为了很多人的选择。浦江线是上海人流比较密集的一趟线，所以道岔远程监测系统在上海最开始投入使用的时候，浦江线就是其中之一。道岔远程监测系统在安装完成以后，浦江线的工作人员在进行道岔监测的时候就不再需要到实地进行工作了，只需要在信号楼工作就可以了，这就大大降低了工作人员工作的复杂度与繁琐度，同时也降低了雇佣工作人员的成本。道岔远程监测系统在浦江线运行的时候，很好的完成了对道岔的远程监测，避免了道岔发生故障。并且在对参数进行监测的时候也达到了很高的准确率。最主要的是，在道岔参数出现异常的时候，道岔远程监测系统也及时发现，并且报警了，避免了更大的损失。以下图1是道岔历史报警记录部分截图：

4结束语

随着我国科学技术的不断改革与创新，我国对于道岔远程监测系统的建设与运用已经越来越成熟了，并且道岔远程监测系统在运用的过程中发挥了巨大的优势，所以道岔远程监测系统会是以后发展的必然趋势，希望本篇论文对道岔远程监测系统的完善与发展有所帮助。