DGJC-2型断轨监测系统-1

目录1公司简介…………12研制报告…………33技术报告………104用户使用报告…………………215安装方案及使用说明…………326维护要求及注意事项…………367评审证书………408检验报告………509科技查新报告………………….6310专利申请书……………………73

1公司简介兰州铁山众龙机电有限公司隶属于成都铁山实业集团有限公司。成都铁山实业集团有限公司成立于1992年，系股份制企业。集团公司下设成都铁路机电配件厂、铁道科学研究院成都电子电器研究所、苏州铁路机车电器厂、新疆铁山交通设备有限公司、南京众森太盛机电实业有限公司、成都江南都城园艺工程有限公司、兰州铁山众龙机电有限公司、成都北极光照明工程有限公司、沈阳铁山纵合机电设备有限公司、南宁铁安机电设备有限公司、成都德明旺电源有限公司、苏宇轨道交通科技有限公司、大连帝洛克轨道交通科技有限公司、长沙铁山轨道交通科技有限公司、上海众迈交通设施有限公司、呼和浩特铁山力拓轨道交通科技有限公司、成都铁山集团广州办事处等二十余家涉及铁路机车车辆、城市轻轨列车、IT、咨询、科技开发、工业制造、租赁、广告传播等多个不同领域的各类企业。形成了以产业为龙头，科工贸并行发展的联合经济体系。公司坚持“以德取义，以精谋利”的经营理念以及良性的运作，得到了广大客户的一致好评。公司的发展得到了成都市人民政府的大力支持，连年荣获市“纳税人先进单位”称号，经营领域不段拓展，规模逐年扩大，已形成科研、生产、经营多元化复合型实体。公司正向着更高、更新的目标努力迈进……兰州铁山众龙机电有限公司成立于2008年，注册资金100万元人民币，位于兰州市中心。公司本着“满足用户需求”为目的，以“设计技术领先、质量性能可靠、安装维修简易”为宗旨，永远树立“站在用户的立场看问题”的经营理念。公司现有员工12人，其中高工2人，工程师5人，技术人员5人。公司以自动检测和自动控制为主功方向，自主研发、生产、销售各类铁路产品、设备等。目前产品有：电力机车自动磁场削弱装置、大功率阻容电阻柜、断轨监测系统等系列产品。另外，公司还代理多种内电机车配件、材料，以保障各机务段正常开展机车的日常维护、维修。公司竭诚欢迎与各位同仁友好合作。

2研制报告一、项目背景铁路运营线上钢轨断裂，严重影响行车安全，是导致行车事故的重大隐患。随着我国电气化铁路的发展，列车的运行速度提高，对钢轨的安全性要求越来越高，一旦发生断轨，将造成车毁人亡的后果。断轨有三种情况：第一种是列车在钢轨上行驶时由于冲击力的作用，使钢轨在缺陷或薄弱处断裂，通常指的“断轨”就是这种情况；第二种是温度下降应力收缩拉断所致；第三种是指正常作业或蓄意破坏，人为移去钢轨，称之为移去断轨。从公开的国内外专利、文献可以看，基于轨道电路原理的实时断轨检测方法比较成熟，并进行了广泛的应用，但其前提条件为有轨道电路。由于某些铁路及半自动闭塞区段一般没有轨道电路，所以在检测中存在一定的困难。为防止因断轨产生的事故，有效进行断轨监测，铁路总公司下发文件《关于开展2015年工务安全专项整治的通知》（运工线路函[2015]209号），要求对日运行客车5对及以上的线路，从2015年到2017用3年的时间全部安装断轨监测系统，日运行客车10对及以上的线路，2015年底前要完成这项工作。对于非电气化铁路的半自动闭塞区间，兰州铁山众龙机电有限公司的《DGJC-1型半自动闭塞断轨监测系统》已经进行了一定范围内的应用。二、方案筛选目前国内外对断轨诊断的方法归纳为：牵引回流、准轨道电路、光纤、声波、应力检测方法等几种，其优缺点如下表所示。项目牵引回流准轨道电路光纤声波应力安装易高难易难应用能力易易难易中误报率低中低高低漏检率低中低低中维护程度易中低难中成本中高低低低从以上对比可以看出，对于电气化铁路，牵引回流法稳定性及可用性较高。为此，兰州铁路局工务处与兰州铁山众龙机电有限公司联合开发《DGJC-2型断轨监测系统》，应用于电气化铁路。兰州铁路局工务处和兰州铁山众龙机电有限公司从2014年9月开始，从研究方案、开发样机，到实验室试验成功。11月份到包兰线现场考察，确定后长川至朱家窖区间安装4套设备，经过现场调试一次成功，于2015年2月做了一处钢轨绝缘接头进行模拟断轨试验，取得了成功。在试验设备完成了基本功能试验和半年多的应用考核后，为进一步考核系统的功能和适用性，2015年7月底到8月初又在包兰线和宝中线上安装了9个区间18套设备扩大应用考核。三、现场安装照片主机电流互感器整体四、现场试验情况2015年2月11日，对安装在包兰线上的DGJC-2型断轨监测系统进行了模拟断轨试验，现将试验情况汇总如下。1、试验概况主机设备安装在包兰线后长川至朱家窖区间K916+221至K920+158处，分为4个检测区段，主机号分别为3号、4号、5号、6号。服务器安装在兰州铁山众龙机电有限公司，试验的主机号为5号。模拟断轨试验在K917+251至K918+221检测区段进行。2、试验数据从钢轨断开（11:43）到钢轨恢复后通过第一辆列车（13:43），共用时2小时，期间通过了6辆列车，总共发送断轨信息23次。3、试验结论=1\*GB2⑴系统能够完成断轨监测功能；=2\*GB2⑵断轨处所的范围判断准确；=3\*GB2⑶手机信息和服务器数据一致。=4\*GB2⑷能够及时判断断轨，并在列车到达断轨点提前一段时间发送断轨信息。2015年7月10日，兰州铁路局工务处组织工务处线路科、兰西工务段、兰州铁山众龙机电有限公司进行再次试验，试验结果达到了预期的效果，手机短信和网页及时发送了断轨报警短信，现场试验部分图片及手机截图如下：现场模拟断轨报警时上传的部分数据注：BR（BrokenofRight）：表示右股钢轨断。终端网页显示断轨报警手机接收到的断轨报警短信

3技术报告一、系统组成整个系统包括安装在线路上的若干套主机设备及一套安装在铁路局、工务段或其它地方的数据管理系统：1、主机设备设备布置如下图：按照用户要求的断轨测量精度，每隔一定的间距，在非闭塞区段，两根钢轨之间并联一根钢轨短接线，在闭塞区段，用扼流线圈代替钢轨短接线，扼流线圈有阻断轨道电路，接通牵引回流的特性。这样，将整个线路分成若干个监测区，每个监测区放置一套主机设备，如下图：功能：采集钢轨电流、处理被测信号、计算分析断轨情况、自检主机故障及发送数据到数据管理系统。当判断到发生断轨时，向机车发出声光报警或自动控制信号，使列车通过人工控制或自动控制停车，防止发生事故。主要包括：=1\*GB2⑴主板采用32位arm核处理器，主频达72Mhz，采用嵌入式操作系统，稳定可靠。采用美国TI公司高精度AD转换器件，实时、高速进行数据采集分析。内置美国ST公司大容量FLASH数据存储器，数据存储时间40年。在设计时考虑了电磁兼容性和防雷。可通过移动、电信、联通等移动互联网将数据传输至远端服务器，同时还支持各主机设备之间通过无线方式进行数据转发。另外，预留有一路数字信号通道和一路模拟信号通道，可拓展如轨温测量等功能。=2\*GB2⑵电源采用太阳能电源，即太阳能板+储能元件。储能元件可采用传统的蓄电池或新型的超级电容，二者比较如下表：储能元件安装方式及工作量价格使用时间后期维修蓄电池北方地埋，工作量大；南方地面放置，工作量小低5年左右到期更换，工作量大超级电容地面放置，工作量小高10年以上不需要更换目前，超级电容的价格昂贵，普遍采用的还是蓄电池。=3\*GB2⑶电流互感器每根钢轨上套装两个特制的开环电流互感器。设置两个的目的有二：一是防止其故障后发生误报警，二是可以互相应证，以便于主机能够检测到其故障并告知，及时修复，也可设置一个。如上图左。=4\*GB2⑷钢轨短接线在钢轨底部，固定一卡子，如上图右。然后将钢轨短接线或扼流线圈与卡子相连接。2、数据管理系统功能：=1\*GB2⑴处理从主机设备收到的数据，通过短信模块向设定的人员发送断轨和主机设备自检故障的手机短信；=2\*GB2⑵设定发送短信的人员及手机号码；=3\*GB2⑶可实现远程升级服务和智能维护工作。包括服务器、管理软件、短信模块。二、监测原理通过两根钢轨的电流平均分配原则进行断轨诊断。当列车运行时，会在钢轨上上产生很大的电流，通过电流互感器采集流过两根钢轨的电流值，对比这两个电流值，诊断是否发生断轨，同时将数据信息发送到服务器。如上图：设总电流为I，则：1、钢轨正常时，IA=IB=I/2，|（IA-IB）|/I=02、发生断轨后，IA=0，IB=I|（IA-IB）|/I=100%由此可以判断出发生了断轨，并且确认为A股钢轨。当系统监测到断轨时，将通过三种途径发送报警信息：1、发送断轨报警短信到相关工作人员的手机上；2、与服务器连接的计算机终端将弹窗断轨报警，并有声音提示；3、无线数据通道将通过广播的形式发送报警信息到机车上的车载终端，提醒司机人工停车或自动控制停车。三、适用范围适用于整个电气化铁路，全自动闭塞、半自动闭塞、计轴式闭塞等线路均可，包括非闭塞区间、闭塞区间、站内各股道及各道岔。四、技术参数1、主机电源：DC12V2、主机最大功率：1.2W3、太阳能板功率：50W4、蓄电池容量：12V30AH，可持续供电300小时5、超级电容值及容量：12V2000F，相当于10AH，可持续供电50小时6、电流传感器最小检测电流：0.1A7、电流传感器最大冲击电流：4000A8、电流传感器测量精度：10%9、断轨检测响应时间：小于5S10、工作温度：-40℃～70℃11、通讯方式：GPRS+CDMA，支持3G/4G/WIFI五、传输方案1、GSM-R网络（铁路内网）传输GSM-R网络为铁路专用无线网络，无线信号稳定可靠，数据通过GSM-R 2、移动运营商无线网络传输设备支持移动、电信、联通这三大移动运营商，主机将数据直接发送到互联网服务器上，用户可通过电脑、手机等设备的网页浏览器直接登录访问。六、系统总体方案七、主机系统流程设计八、硬件系统设计九、技术方案比较现将该产品与同类产品的技术方案分析如下：1、其它类似设备也是通过将钢轨作为载体，将设备产生的被测信号加在钢轨上，通过检测、分析被测信号，从而判断是否断轨。被测信号不外乎电脉冲或电磁波，而这两种信号由于受到产生它的电源功率限制而传输距离不长、容易受到外界电磁干扰、雷击、道床电阻变化影响等，其变得很不稳定。该系统将牵引回流做为被测信号，该信号很强，最大可以达到数百安培，不存在受限和受干扰问题。2、其它类似设备的主机与钢轨直接连接，被测信号直接进入主机，这样外界的一些干扰随着被测信号也进入到主机，影响主机的工作可靠性。该系统的主机设备不与钢轨直接连接，而是通过线圈感应被测信号，这样被测信号中的一些干扰无法进入主机，主机的工作可靠性较高。3、其它类似设备的监测范围一般是非闭塞区段，而该系统适用于整个电气化铁路。现在人们普遍认为闭塞区段不需要安装断轨监测设备，因为这一区段内发生断轨，轨道电路会显示“红光带”，这里面有一定的误区。产生“红光带”的原因很多，且大部分不是断轨造成的，这样会给查找原因带来很多不便。安装断轨监测设备后，就很明了地知道是不是发生了断轨，工务系统人员就会做到心中有数。十、设备优点根据断轨监测设备的性能和作用，其漏检率、误报率、故障率是衡量该设备的主要方面。1、漏检率低和误报率低漏检率是直接反映设备基本性能发挥的重要指标，漏检率高，就失去了安装该设备的意义。而误报率反映的是设备设计方案的合理性和技术水平能力。误报率高，有以下三个弊端：第一，会打乱正常的铁路运输秩序；第二，工务系统收到断轨报警信息，会派大量的人员上线查找，带来不必要的工作；第三，频繁的误报，会使工作人员放松警惕，认为可能是设备误报，而不能及时采取措施，一旦真正发生了断轨，会造成严重的后果。该系统的主机设备由于采用牵引回流作为被测信号，而该信号能量强、不受外界因素的影响，从而使漏检率和误报率大大降低，几乎为0。2、故障率低故障率也是衡量一个设备的重要指标，高的故障率也使设备不能发挥其应有的作用，设备长期闲置，铁路投资见不到回报，失去了意义。由于该系统设计方案合理，主机设备所用元器件均采用军工级产品，并考虑了电磁兼容性、防雷、高低温等因素，并通过了国家级或省（部）级相关的检测，其故障率很低。于2014年11月在包兰线安装了1个区间4套主机设备进行试验，到2015年9月，已安全应用近一年，未发生过任何故障。2015年7月底到8月初，在包兰线和宝中线共安装9个区间18套主机设备，合计22套主机设备，到目前为止工作正常。

4用户使用报告

5安装方案及使用说明一、安装方案=1\*GB2⑴主机设备及电阳能电源=1\*GB3①为减少施工、维修方便，以及减少应用成本，将两套设备安装在同一位置，共用同一太阳能支柱。=2\*GB3②在路基旁，选择太阳光照度强、适度可阔的位置安装太阳能电源及主机设备。=3\*GB3③开挖长*宽*深为600*600*600的地基坑，在下部旁挖一个洞。=4\*GB3④先将蓄电池放入旁挖的洞内，并用保温板封住洞口。=5\*GB3⑤然后在坑地部注入少量水泥混凝土，并放入预埋件和预埋线管，再注入大量水泥混凝土，直到高出地面约100mm并抹平。=6\*GB3⑥待地基凝固后，立起太阳能支柱并与预埋件固定。=7\*GB3⑦在太阳能支柱上固定主机箱，在主机箱上安装主机板、控制器等。=2\*GB2⑵电流互感器=1\*GB3①如右图所示，将左股钢轨两个电流传感器套在钢轨下部，并用固定卡板固定，以相同的方式安装右股钢轨两个电流传感器。=2\*GB3②将4个电流传感器的连线通过穿线管引至机箱内。注意按左1、左2和右1、右2的方式做好记号。=3\*GB3③压装公接线端子，并对应插入主机板的母接线端子上。=3\*GB2⑶钢轨短接线按用户要求的断轨测量精度，每隔一定的间距，安装钢轨短接线或扼流线圈。有吸上线的，在吸上线处安装短接线或扼流线圈。=1\*GB3①将安装位置处的左右钢轨轨底两侧面用打磨机进行打磨，到露出本色为至。=2\*GB3②安装固定卡子。=3\*GB3③接线并固定，如上图。二、用户使用说明数据管理系统的服务器设置在兰州铁山众龙机电有限公司，用户可通过电脑或智能手机登录进行查看设备运行状态。具体使用方法如下：=1\*Arabic1、登录网页在浏览器地址栏输入:****/。（不同的用户输入固定的4个数字代替****）输入用户名、密码，显示主界面。3、主界面显示各区段运行状态。“绿色”钢轨代表运行正常，“黄色”代表有监测设备故障，“红色”代表有断轨故障，出现断轨故障时会有弹窗显示，并有音频报警声，同时将断轨信息通过手机卡发送至预先设置的手机。4、在主界面“数据查询”菜单内可查询各项数据。

6维护要求及注意事项一、日常维护=1\*GB1⒈主机设备=1\*GB2⑴外观检查=1\*GB3①外观检查主机箱无变形、破损，安装牢固。=2\*GB3②检查太阳能杆安装牢固，太阳能支架、太阳能板螺栓紧固、无变形。=3\*GB3③检查主板各元器件无烧损、安装牢固，接线紧固。=2\*GB2⑵主机运行检查=1\*GB3①主机设备启动后，通过液晶屏的显示检查各个传感器电流是否正常，系统设置的相关车站的区间编码、主机编码、起始公里标、结束公里标、GPRS模块、无线数传、日期、时间等显示正常。=2\*GB3②测量并记录蓄电池电压。=2\*GB1⒉传感器=1\*GB2⑴传感器作为系统的主要检测单元，具有十分重要的作用。检测主机会根据传感器的检测数据，判断如果是传感器故障，及时更换传感器。=2\*GB2⑵检查传感器安装牢固，安装支架无变形，螺栓紧固，接线无破损，铜芯断股不超过10%。=3\*GB2⑶大机捣固或清筛作业有可能对传感器产生破坏。作业前应联系生产厂家，确认需要拆除的在拆除后方可进行捣固作业。二、定期维护=1\*GB1⒈主机设备每三个月：=1\*GB2⑴检查机箱外观，如发现人为破坏，锈蚀等及时进行记录，