智能铁鞋在铁路车站车辆防溜上的应用

摘  要：铁鞋是防止火车车辆溜逸的设备。现一般采用铁鞋作为防溜装置，它是铁路车站车辆防溜，确保行车安全的必要工具，对车辆的安全起着至关重要的作用。传统铁鞋是一金属构件，无法检测自身状态，威胁铁路系统安全。本文基于传统铁鞋建立了一套信息化系统，以提升铁鞋的电子化监测能力，避免使用中存在漏装、漏撤、安装不到位、掉轨、被盗等一系列问题。

关键词：智能铁鞋  防溜设备  密贴情况  智能监管

近年来，随着铁路运输向着快捷、安全及高效的方向发展，对铁路作业的安全性提出了更高的要求。车站是铁路运输的基层生产单位，防溜工作是车站行车管理工作中的重中之重。防溜铁鞋由于其体积小、设置灵活，防溜作用良好且成本相对低廉，是目前车辆防溜措施中的首选设备。本文针对智能铁鞋在线监测及安全预警系统项目进行了深入研究，为提高管内各车站防溜作业效率，完善防溜相关设备的管理和铁鞋运用的安全性提供了重要的现实意义。

１现状分析

1．1石化企业概况

巴陵石化公司隶属中国石化集团公司，是以石油炼制为“龙头”，其防溜工作历来受到集团公司和车务段的重视，目前，铁鞋的收集、放置、取出、回收、保管等工作流程都是由专人、人工完成的。但由于现场作业人员缺乏，现场并没有专职的铁路防溜作业人员；此外管内大多数货运车站也不是完全锁闭，编组场调车人员进行调车作业时，容易出现没有足够人员进行铁鞋管理，这些状况极易造成铁鞋被盗窃、漏撤、丢弃等安全隐患[1]，对安全生产有着重大影响。巴陵石化开放式的经营更需要智能化系统及时监测完善。

1．2传统防溜产品存在的问题

车站目前主要采用的防溜铁鞋是双边制动的铁鞋[2]。这种铁鞋一般由底部和头部两部分组成，其中头部又分为鞋头、挡板两个部分[3]。在使用过程中，当车轮自然移动到铁鞋的底部上，铁鞋的头部就会将车轮牢牢卡住，使得铁鞋和车轮一同在轨道上滑行，从而起到制动作用[4]。这是因为当滚动的车轮压倒铁鞋上以后，两者便会一起沿轨道滑行，车轮与轨道之间的摩擦力将由滚动摩擦变为滑动摩擦，摩擦力增大，从而阻止车轮前进，起到制动作用[5]。

然而传统铁鞋在实际使用时还存在诸多不足[6]。首先，传统铁鞋在使用时，操作人员需要在现场和休息室之间频繁的跑动，工作效率低，劳动强度大[7]。其次，人工操作的主观因素大，作业随意性大，不同的施工人员操作时没有一个统一的标准[8]。

同时，传统铁鞋还存在一定的安全隐患，具体阐述如下：

①车站现行的规章制度对某种情况下停留车辆的防溜措施制定不严谨。

②恶劣天气，如暴风雨雪天气，强风对车辆端墙推力大于防溜措施给予车辆的摩擦力。

③车站地势不同，站内线路均存在不同程度的坡度。

④车站站区通道管理不严，导致闲杂人员进入站内后私自挪动铁鞋或将铁鞋盗走。

传统铁鞋的领取、设置、撤除、巡检、放置归位，均由人工操作完成，车站值班员及管理人员如果不能及时到达现场，就无法判明铁鞋是否处于规范的安全状态，容易造成安全隐患。

1．3解决问题思路

为解决上述问题，综合比较在铁鞋方面的智能化系统，结合国内最新技术成果，在防溜铁鞋机械机构基础上加装低功耗的电子监测装置，根据作业过程建立满足铁鞋高精度定位的站场高精度定位辅助设备，解决铁鞋在各种复杂环境下的准确定位难题，实现对铁鞋的出入库状态、在轨状态、撤收存放等各阶段的全程监管，对入库存放位置、在轨线路位置、密贴情况、设备电量等进行实时在线监测。同时，为了防丢，在关键卡口，布设可与铁鞋建立自动无线连接的设备，形成电子围栏，放置铁鞋非法流出。

2防溜铁鞋监控系统

2．1系统概述

防溜铁鞋监控系统难点在综合考虑各种复杂环境下的铁鞋电子设备功耗、定位精度准确性、密贴监测、综合防丢监测、通信距离、安全保密要求等各个环节的指标的综合协调。为此，可根据场站防溜器具作业过程，在场站布设安装使用简便的定位辅助装置，从而时时刻刻对铁鞋的准确位置、密贴情况、电量等实时监控，软件平台接收到所有信息后，能够准确判断铁鞋状态。

铁鞋的使用过程需要监控情况如下：

2.2适用范围

车务对场站防溜器具及其作业的智能监管。

2.3 系统构成

系统由如下几个部分组成：铁鞋电子防溜设备、铁鞋柜存放装置监测设备、人员移动监测设备、卡口防丢监测装置、监控软硬件平台几个部分组成。

2.3.1铁鞋电子防溜设备

考虑铁鞋能够布置电子装置的空间小、要求电子装置工作时间长、布设区域卫星不能定位或者定位误差很大、震动大、使用条件恶劣等的实际情况，在铁鞋腔体内部集成相关传感器：激光测距传感器、位置标签、控制、通信装置、电池即充电接口。

2.3.2铁鞋库及存放监测设备

铁鞋库用于存放未使用的智能铁鞋，铁鞋库内置存放监测设备，能够测量铁鞋与监测设备之间距离，具备将密闭空间下铁鞋通信信号转发能力，实现铁鞋密贴数据中转发送到监控平台，判断能铁鞋是否入库、对号入库、是否密贴存放。

2.3.3人员移动监测设备

人员移动监测设备，自身能够进行高精度定位（定位精度优于5厘米），自动测量铁鞋与人员的距离（距离精度优于20厘米），并发送到监控平台。监控平台根据作业任务指令，判断铁鞋在移动和安装过程中的准确位置。

2.3.4卡口防丢监测装置

在关键卡口部位，设置铁鞋防丢监测装置，一旦铁鞋进入该装置10米范围或者其他设定的范围，将距离监测数据上报软件平台，软件平台自动报警。

2.3.5监控软硬件平台

监控硬件平台采用高性能计算机完成站场级软件处理功能，通过4G或者LORA自组网设备与各个终端连接。监控软件平台完成人机管理交互，采用B/S在单机版部署，地图为采用站场示意图、具有坐标的站场股道直线图、离线版本GIS图。

可根据不同的作业权限实现防溜作业的作业单制定、作业单下发、作业单接收、监管作业单执行情况，防溜铁鞋是否根据作业单进行施放、接收报警提示信息等功能。

系统软件功能如下：

3.设备特点

①防溜设备安装、拆除等拥有电子化作业单，在传统操作基础上增加智能化检测及提示，无需额外操作。

②防溜设备安装不到位，脱落掉轨等可实时向中心及作业人员报警，方便及时采取防范措施，避免车辆溜逸造成的安全事故。

③中心可实时监控防溜设备的状态，无需定期巡检。

④防溜设备出入库状态系统自动识别，无需人员介入。

⑤防溜工作的全部过程实现自动化记录，对工作监管，员工考核，规范作业过程等提供数据支撑及辅助决策的功能。

⑥具有防溜铁鞋被盗监测报警及位置找回功能。

4 结束语

本论文表述了目前使用的传统铁鞋的安全隐患，并针对这些隐患提出了相对应的解决方法，对防溜铁鞋监控系统做了可行性分析，该系统运行稳定、可靠、简单、易用，贴近现场使用，解决了防溜作业存在的问题，具有在基层车站进行普及使用的必要性和现实性。

参考文献

[1]刘鑫鹏，赵伟，牛有生，等.一种新型智能铁鞋管理系统[J].铁路计算机应用， 2017，28（4）：25-29.

[2]饶忠.列车制动Z.北京中国铁道出版化，2010.

[3]宋毅.防溜铁鞋（止轮器）铁道行业标准解读[J]内.铁道技术监督2010：5-6.

[4]李林贵.在站保留车辆防溜措施分析[J].中国铁路，2015（06）：26-29

[5]熊树林.邹凤起.铁鞋制动产生车轮踏面擦伤的危害及防止措施[J].减速顶与调速技术2007（3）：20-21.

[6]李林贵.关于防溜铁鞋实现远程监控的探讨[J].黑龙江科技信息.2013（35）：204-205.

[7]宋立志，张丹婷，董婷，等.基于无线通信的智能防溜铁鞋系统设计[J].硅谷，2010（14）：74-75

[8]何孟竹.内蒙铁路长大坡道防止车辆溜逸办法的讨论[J].铁道工程学报，2001，17（2）：56-58.