一种轨道平车运输长大钢轨安全预警装置

陈琨 刘新宽 高宏利 孙华枝

中铁电气化铁路运营管理有限公司 北京市 100000

摘 要：在运输25m钢轨时，一般采用“六支点”平车跨装方式来运输25m钢轨。在采用“六支点”这种运输方式时，使用可圆周活动式钢轨游动支架来缓解车辆运输过程中车辆通过曲线、道岔时平车转向架横向作用力传递不足致使平车产生偏重、搭载钢轨磨损、两平车硬连接等情况。但在日常运输作业过程中，游动枕木依然存在日常维护不到位、装载钢轨过程中异物进入轴向孔导致钢轨游动支架不能正常工作、转动缓慢、卡滞的情况。实时监测钢轨游动支架工作状态对钢轨运输安全尤为重要，本文介绍一种轨道平车运输长大钢轨时对钢轨游动支架工作状态的实时监测预警装置。

关键词：钢轨运输，游动支架，预警监测

Safety early warning device for long and large steel rails transported

Abstract：When we transporting 25m rails, the "six pivots" flat car straddle method is generally used to transport 25m rails. When we using the "six fulcrums" transportation method, the use of circular movable rail traveling brackets is used to relieve the insufficient transmission of the horizontal force of the flat car bogie when the vehicle passes through the curve or the turnout during the vehicle transportation process, which causes the flat car to be heavier and carry the rail Wear, connection of two flat cars, etc. However, in the process of daily transportation operations, there are still situations where the traveling sleepers are not maintained properly, and foreign objects enter the axial holes during the loading of the rails, causing the rail traveling brackets to fail to work properly, rotate slowly, and become stuck. Real-time monitoring of the working status of the rail moving support is particularly important for the safety of rail transportation. This article introduces a real-time monitoring and early warning device for the working status of the rail moving support when the rail flat car transports large rails.

Keywords：Rail transportation, swimming support, early warning monitoring

目录

1 前言 3

1.1 国内外情况综述 4

1.2 装置的目的及意义 4

2 监测系统设计 4

2.1 整体思路 4

2.2 各分体设计 4

2.2.1 传感器及无线传输方式的选择 4

2.2.2 显示及无线接收设计 5

2.3 成果试验总结 6

3 经济、社会效益分析 6

4 结语 6

5 参考文献 6

1 前言

近年来，我国铁路发展成效显著，对促进经济社会发展、保障和改善民生、支撑国家重大战略实施、增强我国综合实力和国际影响力等发挥了重要作用。2019年底，我国铁路营业里程达到了13.9万公里（其中高铁3.5万公里）。根据“关于印发《中长期铁路网规划》的通知”（发改基础〔2016〕1536号，索引号000013039-2016-00206），到2025年，铁路网规模将达到17.5万公里左右，其中高速铁路 3.8万公里左右 。

由此可见，我国铁路行业依然处于高速发展时期，每年都有大规模的在建项目需要运送钢轨，已投入使用的营运线也需要运输备用钢轨以满足线路维护、抢险需要，钢轨运输安全就显得尤为重要。

目前国内钢轨运输主要以25m钢轨标准长度、50m/100m高速长定尺钢轨为主，其中25m钢轨主要用于既有线的改造和维修，是运营维护管理单位接触最多的一种。

(图一)钢轨运输示意图

在25m钢轨运输时，相关单位一般采用“六支点”平车跨装方式来运输25m钢轨。在采用“六支点”这种运输方式时，1、6号支点（图一）使用可圆周活动式钢轨游动支架来缓解车辆运输过程中车辆通过曲线、道岔时平车转向架横向作用力传递不足致使平车产生偏重、搭载钢轨磨损、两平车硬连接等情况。但在日常运输作业过程中，游动枕木依然存在日常维护不到位、装载钢轨过程中异物进入轴向孔导致钢轨游动支架不能正常工作、转动缓慢、卡滞的情况。在司乘人员未能及时发现处理情况下，在运输过程中依旧会导致两平车上述的隐患，极大地牺牲了运输效率。

1.1 国内外情况综述

目前，国内主要采用专用车和普通平车运输这两种方式运输钢轨。美国、俄罗斯、德国等主要采用专用车运输钢轨，而奥地利、新西兰等国家多采用普通平车运输。通过查阅资料，未发现有具备钢轨游动支架工作状态监测的装置。通过查阅资料，未发现有具备钢轨游动支架工作状态监测的装置。

1.2 装置的目的及意义

通过软硬件结合，实现监测钢轨游动支架工作状态并自动分析，识别出异常状态，及时发出警报，这样便有利于保证25m钢轨运输安全，减少事故发生概率，降低运输过程中钢轨损耗。

2 监测系统设计

2.1 整体思路

在游动枕木附近合适位置安装测距传感器实时监测游动枕木位移量，实测数据通过无线传输模块传回装有无线接收模块的单片机。单片机通过减法运算实时比对实测值与反复试验得出的正常值，超出正常范围时发出警报。

整体方案设计示意图

（1.位移传感器 2.司机端数据处理及显示装置 3.被监测游动枕木4.游动枕木转向轴5.无线通信透传装置）

2.2 各分体设计

2.2.1 传感器及无线传输方式的选择

经现场勘察，车辆运输过程对环境因素（雨、雪、尘）、车辆抖动、车内噪音等原因综合考虑，选取设备标准及对比如下：

为了保证监测装置测距时的及时性、准确性，经多次尝试和比较，选用激光传感器作为测距模块。激光测距与无线发射部分使用ArduinoNANO作为控制器，激光测距模块使用850nm波长红外激光测距，测距模块使用控制器输出的5v供电，使用串口输出数据与接收指令，激光接收角度为0.7°，使用串口与无线传输模块和激光测距模块通信，激光模块默认测试频率为50Hz，本设计使用1Hz采集数据即每秒采集一次数据，并使用无线透传传输到接收端。整体使用5V电池通过DC接口供电，上电即开始工作，激光模块开始测距并发送数据。

通过实测对比声波测距、激光测距的优缺点、蓝牙传输、无线透传技术的优缺点，结合现场实际情况综合考虑，选取了可靠稳定的激光测距+无线透传模式，提高了系统的稳定性。

2.2.2 显示及无线接收设计

显示报警与无线接收部分同样使用ArduinoNANO作为控制器，OLED模块分辨率为128*60，arduino使用串口与无线模块通信，使用IIC与OLED模块通信，蓝牙串口透传接收到的数据存放于串口缓冲寄存器中。

2.3 成果试验总结

全新电池的情况下，轨道平车运输长大钢轨安全监测预警系统：lora无线传输距离约50m，可穿透司机室。监测装置激光接收角度为0.7°，监测范围1.2cmX1.2cm，正负误差2mm。显示分析模块中ArduinoNANO作为控制器，接收、分析处理时长不大于2s，满足正常使用。电池续航方面：本套设备共用2块电池（监测、接收各一块）连续工作12小时后，设备依旧可正常工作。

根据试验数据分析，本套轨道平车运输长大钢轨安全监测预警系统装置至少能稳定满足2次邯黄线全线运输及折返路程及时间，期间保持报警装置感应灵敏、安全可靠。

3 经济、社会效益分析

在使用多辆普通平车运输长大钢轨条件下，轨道平车运输长大钢轨安全监测预警系统做到了实时监测钢轨游动支架的需求，减少了监测钢轨游动支架不能正常工作导致两平车被钢轨硬连接、钢轨与25m轨转向不足产生擦伤的隐患，减少平车因偏载、硬连接导致事故发生概率，减轻社会及舆论影响。同时避免运输过程中钢轨磨损所造成的经济损失。

4 结语

在铁路运输中，为实现“多拉快跑、安全正点”，广大铁路从业人员都在发挥着自己的主观能动性。笔者长期从事轨行车辆管理工作，深感钢轨运输安全极为重要，在此抛砖引玉，以供大家参考。

5 参考文献

参 考 文 献

［1］杨欣,郭振周. 活动式滑枕在重轨运输中的运用[J]. 铁道运输与经济，1995（3）,32-33.

［2］韩梅，郑航，方哲，杨能普. 基于仿真计算的２５ｍ 钢轨运输偏重问题研究[J]. 铁道学报,2016年1月第38卷第1期.