談鐵路門式起重機安全監控技術范文

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摘要:鐵路運輸作為我國貨物的重要方式，在國內貨物流通方面扮演著非常關鍵的角色。門式起重機作為鐵路運輸中裝卸貨物的主要機型，在安全性、作業效率、使用成本等方面有著明顯的優勢。但是考慮到門式起重機作業的特殊性，其屬于特種設備管理的范疇，對于其操作、設備管理、安全監控有著嚴格規定。將門式起重機安全監控作為研究對象，從當前鐵路門式起重機安全監控存在的問題入手，重點設計了鐵路門式起重機安全監控系統，并提出了提升鐵路門式起重機安全監控技術應用效果的相關對策。

關鍵詞:鐵路;門式起重機;安全監控技術

1當前鐵路門式起重機安全監控存在的問題

1．1操作人員安全把控能力相對較弱

從當前鐵路門式起重機運行的情況來看，雖然均有了安全監控，但是多數情況下，處于被動的安全監控狀態，安全監控數據僅僅成為后續分析安全事故的基礎資料，并沒有給操作人員提供出對應的應急處理手段，導致雖然操作人員已經意識到問題的存在，但是并不能及時采取對應的應對措施。

1．2安全監控管理措施滯后

從當前很多鐵路門式起重機運行情況來看，由于不能掌握門式起重機實際運行狀態，特別是沒有門式起重機運行的歷史數據，僅僅是從定期保養維護、不定期大修、項修、臨時維修、人工填記運行時間及定期作業噸位分析設備狀態，導致并不能采取針對性的門式起重機管理措施，由于沒有數據和視頻的支撐導致傳統的管理方式已經相對滯后。

2鐵路門式起重機安全監控系統設計

2．1系統架構設計

門式起重機安全監控系統主要是通過對起重機運行參數進行分析，及時有效判別門式起重機運行狀態，實現及時有效維護與維修，從而更好保證門式起重機運行的安全性。在系統設計時，主要包含有:遠程監控軟件設計、視頻監控設計、數據采集與處理設計等3個模塊。1)數據采集與處理模塊的功能設計。該模塊的主要作用是通過安全裝置實現對設備運行信息、操作人具體操作信息等信息的安全監測，并將監測得到的信息轉變為數字信號，操作人員可通過顯示屏直接觀察，同時，通過數據分析的方式，判定門式起重機是否在合理的范圍內運行，一般普通龍門起重機起重量在100t內，跨度在4～39m，水電站龍門起重機起重量達80～500t，其跨度較小(8～16m)，一些造船龍門起重機的起重量通常為100～500t，跨度達185m，若設備運行過程中超過了其運行的安全范圍，則提醒報警。特別是設備運行的范圍接近達到危險數值時，會將電源強制切斷。對采集得到的數據會存儲處理，將門式起重機運行的歷史記錄全部存儲起來，為門式起重機后續的維護與管理提供有效數據。2)視頻監控模塊。該模塊的主要功能是通過將攝像裝置安裝到門式起重機上的各個部位，從而將門式起重機實時狀態傳輸給控制室，畫面采用多顯示器的方式顯示，更好知道操作人員安全操作。視頻畫面也會及時存儲到相關的服務器中，給管理人員開展總結分析提供參考。3)遠程監控軟件模塊。通過對視頻攝像、檢測數據等進行分析，統計門式起重機的違章作業情況、安全事故發生率等，從而更為有效的實現對門式起重機的高效管理。門式起重機安全監控綜合管理系統構架如圖1所示。

2．2系統功能分析

1)數據存儲模塊分析。將門式起重機操作記錄、運行的數據進行實時收集，提供出較為詳盡的分析報表、歷史數據等，在操作人員的HMI上可以將門式起重機的實時數據顯示出來，從而更好的方便操作人員查看，同時具有強制停車、報警及預警等功能。數據在傳輸之后存儲到對應的服務器上，在進行了分析后，為管理人員提供出數據圖表，從而為管理人員開展門式起重機的風險趨勢分析提供基礎資料，以便及時采取針對性的預防、維修措施。2)安全操作控制模塊分析。若門式起重機在運行時有故障發生或達到安全預警，則在HMI中會顯示出報警信號，提醒操作人員采取應對措施，及時降低風險。若操作人員并沒有采取針對性的措施，則門式起重機會被強制停止。若門式起重機在操作時有盲區出現，則操作人員可通過視頻監控的方式消除盲區，確保作業安全性。3)遠程管理模塊分析。系統將對門式起重機運行視頻與數據進行檢測，并傳到地面監控室內進行存儲，用戶可以通過互聯網、局域網的方式實現分級管理。4)“黑匣子”模塊分析。門式起重機運行的數據會被系統準確存儲，在管理軟件中統計分析門式起重機的安全事件和運行故障，門式起重機的管理人員能夠隨時查詢門式起重機出現故障前后的運行視頻與數據，第一時間判定門式起重機出現故障的原因。

2．3技術設計方案設計

2．3．1數據采集及處理通過采用信號傳輸與轉換、激光測距、編碼器定位等方式實現各種類型安全數據的采集，并通過傳感器傳遞到控制室內，顯示到人機界面上，在對數據進行分析的基礎上，判定門式起重機運行的數據是否處于安全的范圍內，操作人員通過查看顯示屏，采取對應操作，操作信號通過PLC輸出，有效實現對設備運行的管理。具體的采集和處理過程如下:1)將門式起重機上的風速儀信號、重量限制器信號轉變為網絡信號，并傳輸到處理系統主控系統，操作人員通過HMI實現實時掌握門式起重機運行環境的風速、負重等參數，(系統首先發出報警信號，提醒操作人員采取應對措施，若操作人員并沒有采取針對性的措施，則門式起重機會被強制停止。)2)選擇使用編碼技術，將絕對值旋轉編碼器安裝到對應位置，門式起重機運行的加速度、速度、方向及大小車等情況會在HMI中顯示出來，當達到了設計的位置時，會有報警發生，危險方向的二次回路將被切斷，確保運行的安全性。3)設計使用激光測距技術對門式起重機制動片運行狀態進行實時監測，這里主要考慮到其在運行過程中，難免出現各種類型的磨損，影響到門式起重機的制動效果，因此，設計在相關位置安裝激光測距儀，并將監測到的數據在HMI中監測，若磨損到設定數值，則會在HMI中顯示出報警信號。4)設計采用無線局域網、局域網等對本地通信模塊的訪問，完成門式起重機的數據采集和遠程調度中心之間的數據有效傳輸。

2．3．2視頻監控模塊在該模塊中，主要包含有網絡硬盤錄像、錄像機、路由器、監視器等部件，主要目的有2個，其一是為操作人員提供出無死角的視頻服務，特別是吊運長大笨重貨物及形狀不規則笨重貨物及F－TR鎖及集裝箱專用平車的裝卸作業。其二是將檢測得到的視頻和數據進行存儲，方便管理人員及時掌握門式起重機的運行狀態，特別是在出現事故后，能夠通過視頻找出事故出現的具體原因。在門式起重機的對應位置安裝高清網絡攝像機，將監視器安裝到司機室。通過無線網橋，實現辦公室和門式起重機之間數據的有效連接，在辦公室放置工控機作為監控機器，安裝路由器，分配1個IP，將監控機器用網線接入路由器，將NVR(網絡硬盤錄像機)IP地址及端口映射到網絡中，在網絡終端電腦訪問IP實現視頻監控。具體見圖2所示。

3提升鐵路門式起重機安全監控技術應用效果的相關對策

3．1集成金屬結構在線健康監測系統

從當前門式起重機安全監控技術創新情況來看，通過將在線健康監測系統嵌入到安全監控系統中對于提升門式起重機安全監控效果非常關鍵。在具體應用時，應當注重實用振動傳感器與應力應變器，將這些裝置安裝到門式起重機的關鍵位置，從而實現對門式起重機運行過程中各種結構振動、應力應變的及時捕獲，并對捕獲得到的數據進行在線評估、數據分析及動態存儲等，根據分析結果決定是否發出警報，提醒工作人員采取對應的應對策略。

3．2完善監控數據采集技術

從當前門式起重機運行實際來看，雖然各種類型的系統已經應用到其中，但是在數據采集方面仍舊有著較大的提升空間。只有及時準確的采集到相關的數據，采用及時有效的應對策略。因此，在具體操作時，應當注重數據采集技術的更新，可以選擇使用智能故障診斷理論，研究特定的性能狀態監測技術與方法，為完善鐵路貨場門式起重機安全監控管理系統提供技術支撐。

4結語

全面確保鐵路門式起重機運行的安全性非常關鍵。在具體實施的過程中，除了將現代化硬件技術與軟件技術應用到安全監控方面之外，還應當注重對各種技術進行及時更新，從而更好實現對鐵路門式起重機運行安全性的有效監控，提升鐵路門式起重機運行安全效果。

參考文獻:

［1］楊廣全．鐵路輕量化多功能集裝箱門式起重機的設計研究［J］．鐵道運輸與經濟，2017，39(5):88－94．

［2］楊行舟，程文明，許明恒．基于RBF神經網絡的門式起重機故障診斷系統的研究［J］．中國工程機械學報，2013，11(4):337－339．

作者：馬超 單位：中國鐵路成都局集團有限公司