谈铁路门式起重机安全监控技术范文

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摘要:铁路运输作为我国货物的重要方式，在国内货物流通方面扮演着非常关键的角色。门式起重机作为铁路运输中装卸货物的主要机型，在安全性、作业效率、使用成本等方面有着明显的优势。但是考虑到门式起重机作业的特殊性，其属于特种设备管理的范畴，对于其操作、设备管理、安全监控有着严格规定。将门式起重机安全监控作为研究对象，从当前铁路门式起重机安全监控存在的问题入手，重点设计了铁路门式起重机安全监控系统，并提出了提升铁路门式起重机安全监控技术应用效果的相关对策。

关键词:铁路;门式起重机;安全监控技术

1当前铁路门式起重机安全监控存在的问题

1．1操作人员安全把控能力相对较弱

从当前铁路门式起重机运行的情况来看，虽然均有了安全监控，但是多数情况下，处于被动的安全监控状态，安全监控数据仅仅成为后续分析安全事故的基础资料，并没有给操作人员提供出对应的应急处理手段，导致虽然操作人员已经意识到问题的存在，但是并不能及时采取对应的应对措施。

1．2安全监控管理措施滞后

从当前很多铁路门式起重机运行情况来看，由于不能掌握门式起重机实际运行状态，特别是没有门式起重机运行的历史数据，仅仅是从定期保养维护、不定期大修、项修、临时维修、人工填记运行时间及定期作业吨位分析设备状态，导致并不能采取针对性的门式起重机管理措施，由于没有数据和视频的支撑导致传统的管理方式已经相对滞后。

2铁路门式起重机安全监控系统设计

2．1系统架构设计

门式起重机安全监控系统主要是通过对起重机运行参数进行分析，及时有效判别门式起重机运行状态，实现及时有效维护与维修，从而更好保证门式起重机运行的安全性。在系统设计时，主要包含有:远程监控软件设计、视频监控设计、数据采集与处理设计等3个模块。1)数据采集与处理模块的功能设计。该模块的主要作用是通过安全装置实现对设备运行信息、操作人具体操作信息等信息的安全监测，并将监测得到的信息转变为数字信号，操作人员可通过显示屏直接观察，同时，通过数据分析的方式，判定门式起重机是否在合理的范围内运行，一般普通龙门起重机起重量在100t内，跨度在4～39m，水电站龙门起重机起重量达80～500t，其跨度较小(8～16m)，一些造船龙门起重机的起重量通常为100～500t，跨度达185m，若设备运行过程中超过了其运行的安全范围，则提醒报警。特别是设备运行的范围接近达到危险数值时，会将电源强制切断。对采集得到的数据会存储处理，将门式起重机运行的历史记录全部存储起来，为门式起重机后续的维护与管理提供有效数据。2)视频监控模块。该模块的主要功能是通过将摄像装置安装到门式起重机上的各个部位，从而将门式起重机实时状态传输给控制室，画面采用多显示器的方式显示，更好知道操作人员安全操作。视频画面也会及时存储到相关的服务器中，给管理人员开展总结分析提供参考。3)远程监控软件模块。通过对视频摄像、检测数据等进行分析，统计门式起重机的违章作业情况、安全事故发生率等，从而更为有效的实现对门式起重机的高效管理。门式起重机安全监控综合管理系统构架如图1所示。

2．2系统功能分析

1)数据存储模块分析。将门式起重机操作记录、运行的数据进行实时收集，提供出较为详尽的分析报表、历史数据等，在操作人员的HMI上可以将门式起重机的实时数据显示出来，从而更好的方便操作人员查看，同时具有强制停车、报警及预警等功能。数据在传输之后存储到对应的服务器上，在进行了分析后，为管理人员提供出数据图表，从而为管理人员开展门式起重机的风险趋势分析提供基础资料，以便及时采取针对性的预防、维修措施。2)安全操作控制模块分析。若门式起重机在运行时有故障发生或达到安全预警，则在HMI中会显示出报警信号，提醒操作人员采取应对措施，及时降低风险。若操作人员并没有采取针对性的措施，则门式起重机会被强制停止。若门式起重机在操作时有盲区出现，则操作人员可通过视频监控的方式消除盲区，确保作业安全性。3)远程管理模块分析。系统将对门式起重机运行视频与数据进行检测，并传到地面监控室内进行存储，用户可以通过互联网、局域网的方式实现分级管理。4)“黑匣子”模块分析。门式起重机运行的数据会被系统准确存储，在管理软件中统计分析门式起重机的安全事件和运行故障，门式起重机的管理人员能够随时查询门式起重机出现故障前后的运行视频与数据，第一时间判定门式起重机出现故障的原因。

2．3技术设计方案设计

2．3．1数据采集及处理通过采用信号传输与转换、激光测距、编码器定位等方式实现各种类型安全数据的采集，并通过传感器传递到控制室内，显示到人机界面上，在对数据进行分析的基础上，判定门式起重机运行的数据是否处于安全的范围内，操作人员通过查看显示屏，采取对应操作，操作信号通过PLC输出，有效实现对设备运行的管理。具体的采集和处理过程如下:1)将门式起重机上的风速仪信号、重量限制器信号转变为网络信号，并传输到处理系统主控系统，操作人员通过HMI实现实时掌握门式起重机运行环境的风速、负重等参数，(系统首先发出报警信号，提醒操作人员采取应对措施，若操作人员并没有采取针对性的措施，则门式起重机会被强制停止。)2)选择使用编码技术，将绝对值旋转编码器安装到对应位置，门式起重机运行的加速度、速度、方向及大小车等情况会在HMI中显示出来，当达到了设计的位置时，会有报警发生，危险方向的二次回路将被切断，确保运行的安全性。3)设计使用激光测距技术对门式起重机制动片运行状态进行实时监测，这里主要考虑到其在运行过程中，难免出现各种类型的磨损，影响到门式起重机的制动效果，因此，设计在相关位置安装激光测距仪，并将监测到的数据在HMI中监测，若磨损到设定数值，则会在HMI中显示出报警信号。4)设计采用无线局域网、局域网等对本地通信模块的访问，完成门式起重机的数据采集和远程调度中心之间的数据有效传输。

2．3．2视频监控模块在该模块中，主要包含有网络硬盘录像、录像机、路由器、监视器等部件，主要目的有2个，其一是为操作人员提供出无死角的视频服务，特别是吊运长大笨重货物及形状不规则笨重货物及F－TR锁及集装箱专用平车的装卸作业。其二是将检测得到的视频和数据进行存储，方便管理人员及时掌握门式起重机的运行状态，特别是在出现事故后，能够通过视频找出事故出现的具体原因。在门式起重机的对应位置安装高清网络摄像机，将监视器安装到司机室。通过无线网桥，实现办公室和门式起重机之间数据的有效连接，在办公室放置工控机作为监控机器，安装路由器，分配1个IP，将监控机器用网线接入路由器，将NVR(网络硬盘录像机)IP地址及端口映射到网络中，在网络终端电脑访问IP实现视频监控。具体见图2所示。

3提升铁路门式起重机安全监控技术应用效果的相关对策

3．1集成金属结构在线健康监测系统

从当前门式起重机安全监控技术创新情况来看，通过将在线健康监测系统嵌入到安全监控系统中对于提升门式起重机安全监控效果非常关键。在具体应用时，应当注重实用振动传感器与应力应变器，将这些装置安装到门式起重机的关键位置，从而实现对门式起重机运行过程中各种结构振动、应力应变的及时捕获，并对捕获得到的数据进行在线评估、数据分析及动态存储等，根据分析结果决定是否发出警报，提醒工作人员采取对应的应对策略。

3．2完善监控数据采集技术

从当前门式起重机运行实际来看，虽然各种类型的系统已经应用到其中，但是在数据采集方面仍旧有着较大的提升空间。只有及时准确的采集到相关的数据，采用及时有效的应对策略。因此，在具体操作时，应当注重数据采集技术的更新，可以选择使用智能故障诊断理论，研究特定的性能状态监测技术与方法，为完善铁路货场门式起重机安全监控管理系统提供技术支撑。

4结语

全面确保铁路门式起重机运行的安全性非常关键。在具体实施的过程中，除了将现代化硬件技术与软件技术应用到安全监控方面之外，还应当注重对各种技术进行及时更新，从而更好实现对铁路门式起重机运行安全性的有效监控，提升铁路门式起重机运行安全效果。

参考文献:

［1］杨广全．铁路轻量化多功能集装箱门式起重机的设计研究［J］．铁道运输与经济，2017，39(5):88－94．

［2］杨行舟，程文明，许明恒．基于RBF神经网络的门式起重机故障诊断系统的研究［J］．中国工程机械学报，2013，11(4):337－339．

作者：马超 单位：中国铁路成都局集团有限公司