关于对铁路桥涵防护架智能报警系统的探索与研究

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【摘 要】为防止超限车辆频繁撞击防护架的事件发生，更好地保障铁路行车安全，论文μ路桥涵防护架智能报警系统进行了研究，使事件发生时能够在第一时间得到防护架被撞信息，进而及时恢复并增强防护强度，以期为同行提供参考。

【Abstract】In order to prevent the events of oversized vehicles frequently hit the protective frame ， and to better protect the safety of train operation， the paper makes research on the railway bridge protection frame intelligent alarm system， it make us obtained the information when the door frame is hit in the first time， and timely recovery and enhance the protection strength， for reference.

【关键词】铁路桥涵防护架；智能报警；恢复

【Keywords】railway bridge and culver protective frame； intelligent alarm； recovery

【中图分类号】U448.1；TP274 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）04-0135-02

1引言

近年来，由于地方经济的快速发展，铁路桥涵下通行的车流量急剧增加，为了避免车辆撞击铁路桥涵事件的发生，铁路部门在桥涵两端安设了限高（宽）防护架。但是经常发生超限车辆频繁撞击防护架的事件，威胁到铁路桥涵的安全，给铁路行车带来安全隐患。

截至2016年年末，大秦铁路股份有限公司原平工务段管内共计安设有防护架292座，全年累计发生撞击320余次，其中经常受超限车辆撞击的有22座。随着智能报警技术的发展，研发出一套适用于铁路桥涵防护架的智能报警系统有着重要的意义。

2 系统结构及工作原理

铁路桥涵防护架智能报警系统主要由位移探测器、GSM太阳能通信检测报警器和监控设备三部分组成。当防护架被撞发生振动、位移甚至折断时，位移探测器立即将探测到的报警信号传输到监控设备，监控设备将进行现场抓拍，然后将拍摄信息传输到GSM太阳能通信检测报警器，报警器立即发出警报，同时启动内置GSM系统通过短（彩）信息传输方式将报警信息传送到指定的手机号码。

2.1 位移探测器

采用位移及振动传感，内置CPU对信号进行智能分析，有效监测防护架上部件的位移和激烈振动，只要防护架上部件被破坏（位移、拆卸或撞断），监测器就能马上发出报警信号。

2.2 GSM太阳能通信检测报警器

①供电电压：配置高效太阳能电池板，DC 3.6V/4500mAh高容量镍氢可充电电池，外加5.3V/2W高效太阳能电池板智能充电，采用智能省电技术自动充放电控制，提供报警器直流3.6V安全工作电压。

②工作条件：为满足温度-40℃-70℃、湿度≤95%、防雨防晒抗老化、全天候工作等户外需求，设计具有防破坏、防水、防暴晒、防雷、防高低温等功能。无须外供电抵御连续阴雨天气可达40天以上。

③传输与报警：通过GSM无线网传递监测报警信息，并配置防拆式警报器。

2.3 监控设备

监控设备安设于防护架两侧隐蔽处所，能够实现对防护架的多角度、全天候拍摄。

3 功能及性能特点

①实时短（彩）信报警：当有撞击发生时，监测系统可以在最短时间内把报警信息及撞击时间通过短（彩）信发送给指定接收人员，提高了反应速度。②设备短信：每天8：00准时向设备管理人员发送设备状态短信，使设备管理人员及时掌握设备的运行状况。③警示灯光：夜幕来临时，自动打开防护架上的警示灯，对过往车辆起到警示作用。④系统功耗低：系统全部采用低功耗元件，且具有能耗管理功能，对功耗相对比较大的监控设备采取信号式开启的办法来降低系统功耗。⑤可靠性高：采用数字滤波技术，表面贴装元件技术、数据智能处理、抗干扰设计等措施，大大提高了系统的可靠性。⑥监测效率高：监测过程完全自动化，无须人工干预。软件编程合理，数据运算效率高，使系统的整体效率大大提高。⑦实用性强：结构简单，安装方便，实现了全天候实时监测。

4 技术创新及特点

4.1 高效节能

系统采用太阳能电池供电，具有如下优点：①安全可靠，无噪音，无污染。②能量随处可得，维护简便，使用寿命长。③无人值守，无须架设输电线路。④系统专门设计了电源管理电路，白天太阳能边给系统供电，边给电池充电；晚上电池给系统供电，提高了太阳能的利用率。⑤系统大量应用CMOS微功耗元件，降低了系统的功耗。⑥系统具有能耗管理功能，手机模块的功耗相对较大，于是采取了在需要时才打开手机模块的办法来降低系统功耗[1]。

4.2 数据处理的高度智能化

传感器采集的数据采用算术平均法进行滤波处理后，通过控制短信发送给设备，确保了系统不误报、漏报信息。

5 现场应用

5.1 选定安装地点

通过查询2016年度桥涵防护架被撞整修记录，筛选出车流量大、撞击频率高的韩原线172.027km、172.050km两座框构桥作为安装地点。韩原线172.027km、172.050km两座框构桥桥下公路为原平市平安东街，此处为大型货车进出原平高速公路、108国道和大运路的必经之地。防护架一旦发生被撞，整体防护强度急剧下降，极易诱发次生灾害，后果不堪设想。

5.2 安装报警装置并监测数据

5.2.1 传感设备

选择将位移探测器放置在防护架圆管横梁中部内侧，既便于实时监测防护架撞击情况，又保护设备自身安全。

5.2.2 预设手机号码

将工区工长、车间维修主管、科室维修主管、段主管领导预设为特定的报警号码。

5.2.3 报警设备

选择将GSM太阳能通信检测报警器安装在防护架立柱内侧，既便于收集太阳光能，又利于设备自身安全。

5.2.4 监控设备

选择将监控探头安装在防护架两侧隐蔽位置，防止遭到人为的恶意破坏，同时达到监控整体的目的，为事后查找肇事车辆提供了依据。

5.2.5 监测数据

当桥涵防护架遇有碰撞时，位移探测器监测到限高架上部件的位移或激烈振动达到门限值，立即将报警信号传输到监控设备，监控设备将进行现场抓拍，然后将拍摄信息传输到GSM太阳能通信检测报警器，报警器将立即发出警报，同时把报警信息及撞击时间通过短（彩）信发至预设报警号码。主管职能人员接警后，通过查看短（彩）信信息，判断防护架的被撞强度，并及时出警，对损坏的防护架进行整修，确保铁路桥涵和行人车辆安全。

5.3 后期检测与养护

定期对报警装置及电池进行检测与保养，确保设备正常运行。

6 结语

铁路桥涵防护架智能报警系统的研发，综合了现场使用环境、监测精度和装置稳定性等多方面因素，实现了全天候24小时对防护架的智能监控，具有良好的推广使用价值。后期在应用成熟后，还可研究增加远程APP软件监控、操作功能，实现对每处报警装置信息的时时收集与掌握。

【参考文献】

【1】潘新民.微型计算机与传感器技术[M].北京：人民邮电出版社，1988.