危化品铁路罐车远程安全监测系统研究

郑涛 梁沁宜 郭世杰 李典

摘要：通过对铁路运输现状分析，阐述了目前我国铁路罐车运输安全保障手段，提出了危化品罐车远程安全监测系统的构架、功能、关键技术及具体解决方案，分析了推广应用面临的问题及后期展望。

关键词：铁路罐车;监测;危化品

1 危化品铁路罐车运用现状

目前，国内铁路罐车近12万辆，其中装运油品类、醇类、液化气类等易燃、易爆危险介质的罐车占80%以上，约10万辆。涉及危险货物品种多、运量大，使用单位多，装运方面又有特殊要求，使得铁路危险货物运输安全管理难度较大。

长期以来，铁路运管部门主要采取人工静态检查与轨边安全监测系统相结合的车辆安全保障模式。即在装卸站点、铁路站场靠人工利用常用工具及压力罐车上的压力表、温度计、液位计等设施对车辆及罐内介质状态进行静态检测。车辆运行中，运用5T系统，实现对罐车的制动系统、走行部等进行检测，对列车运行安全起到了重要的保障作用，但该系统受地面布点间隔的限制，不具备实时监测功能，也不能监测罐内危险品的状态参数。上述两种手段均不具备在车辆运用中远程监测功能。

国内部分公路罐车、集装箱、船运等远程安全监测系统已成功运用，用户可通过移动终端，随时查询车辆及集装箱的位置、运行状态、介质状态参数等信息，提高运输安全性的同时，给货主及物流公司带来极大的便利。

2 远程安全监测系统具备功能

危化品罐车远程安全监测系统主要是用于装运易燃、易爆液体和液化气体等危险介质的铁路罐车，系统通过安装在罐体上的传感器器，采集罐内压力、液面高度、介质温度及车辆位置、运行状态等信息，通过无线远程传输技术将采集的信息传送到地面监测平台和用户终端，实现车辆整个运输过程的监控，当罐内介质状态出现异常，如压力陡升、充装量不符、行驶范围超过设定区域等，系统自动报警，及时通知相关人员采取措施进行处置，把隐患消除在萌芽状态，进一步提高车辆运输安全性。

3 需解决的关键技术

3.1 防爆技术

车载装置安装在罐体上，按照GB3836.14《爆炸性气体环境用电气设备 第14部分：危险场所分类》及GB50074《石油库设计规定》中规定，车载装置属于防爆区域规定的0区或1区，其结构的设计、必须满足GB3836系列标准规定，这是危化品罐车远程安全监测系统车载装置设计的前提。

3.2 供电技术

车载装置需要有可靠稳定的电源，可行的供电方案有转向架轴端发电、风能发电、太阳能发电和蓄电池等。但综合考虑铁路罐车的使用工况、检修周期、改造难易程度、成本、安全性等因素，短期内，采用蓄电池供电仍是最佳选择，但同时满足-40℃低温、不低于一个段修期的续航及防爆要求，需进行深入研究。

3.3 数据采集及传输技术

获取罐车装运介质的温度、压力、液面高度及车辆位置、运行状态等信息，需要相应的传感器，传感器的测量原理、安装位置直接关系车载装置的结构设计，同时与罐内介质直接接触传感器结构上需满足防爆本质安全的要求，还应考虑与介质相容性。所有传感器都应满足低功耗、小型化的要求。传感器的采集周期设定、数据处理、存储、上传等也需配套的硬件设计。同时数据可通过无线通信技术传输给用户。

4 具体解决方案

危化品罐车远程安全监测系统主要由车载装置和地面监测平台两部分组成。车载装置实现对温度、压力、液位、位置、运行状态的采集发送及对终端命令的执行等功能。主要包括各型传感器、天线、控制模块、定位模块、通信模块、电源等。地面监测平台主要由服务器、移动终端及配套软件等组成。

车载装置的主控模块将传感器采集的数据进行处理、存储、打包，由通信传输模块通过天线及现网将数据传输给地面监测管理平台，同时接收来自地面监测管理平台的控制指令，如参数正定处理、OTA远程升级、调整传感器采集周期、阈值等。用户通过网页访问或手机app获取罐车所有信息，实现整个运输过程的监控。同时系统还提供历史数据查询、运行轨迹回放、报表输出等功能。

4.1 车载装置

车载装置将数据采集处理模块（压力、温度、液位、加速度传感器）、存储模块、计时模块、电源管理模块（包括防爆配套电池、电源转换模块、复合电容等）、通信定位管理模块（通信模块、定位模块、GSM天线、GPRS天线）等集成于一体，与罐体通过法兰连接。综合车辆限界及安装位置，车载装置最大高度不大于300mm;系统防爆等级为Ex ia ⅡB T3 Ga，并取得防爆合格证。车载装置用电设备均由耐低温锂电池供电，容量能满足系统正常工作2年，并设置独立电池仓。

4.2 地面监测平台

地面监测平台采用云服务器，开发一套危化品罐车远程安全监测系统软件及手机app，支持不低于30万组数据存储能力，支持功能组分类、超阈值报警、电量显示、参数正定及OTA远程升级等，软件界面设置车辆属性信息（车号、制造厂、装运介质、发站和到站等）编辑功能。

5 预期效果及展望

日前，信息化正有力的推动各种运输方式的革新，尤其是5G+互联网技术的快速发展，正引领轨道运输迈入新时代。国内的公路罐车、集装箱运输、船运等都已进入信息化、智能化时代。危化品罐车远程安全监测系统在铁路罐车上的运用，一是可实现整个运输过程监测，进一步提高危险货物运输的安全性;二是极大方便用户，用户通过移动终端可及时掌握车辆位置、状态等信息，提前进行货物配备、合理调度，降低物流成本;三是通过数据积累及管理，真正掌握铁路罐车的运用工况，为以后罐车设计提供依据。总之，危化品罐车远程安全监测系统的应用，必将提高铁路运输效率，增强与公路、水路等运输方式的竞争力。

参考文献：

[1]严隽耄，傅茂海. 车辆工程[M].中国铁道出版社，2008年.

[2]秦曾煌. 電工学[M].高等教育出版社，2003年.