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
2.1.1数据采集处理模块功能设计
该模块的主要功能是通过安全装置实现对设备运行信息、操作人员具体操作信息等信息的安全监控，并将监控信息转化为数字信号。操作人员可以通过显示屏直接观察，同时通过数据分析的方式，确定门式起重机的运行是否在合理的范围内。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。特别是当设备工作范围接近危险值时，将强制切断电源。对采集的数据进行存储和处理，存储门机运行的所有历史记录，为门机的后续维护和管理提供有效的数据。
2.1.2视频监控模块
该模块的主要功能是通过在龙门吊各部位安装摄像装置，将龙门吊的实时状态传送到控制室。屏幕采用多屏显示方式，更好地了解操作人员的安全操作。视频图像还将及时存储在相关服务器中，为管理者进行总结和分析提供参考。
2.1.3远程监控软件模块
通过对摄像机和检测数据的分析，统计出龙门吊的违章操作和安全事故率，从而实现对龙门吊的更有效管理。
2.2系统功能分析
2.2.1数据存储模块分析
实时收集龙门吊的运行记录和运行数据，提供更详细的分析报告、历史数据等，并将龙门吊的实时数据显示在操作人员的人机界面上，以便更好地方便操作人员查看，具有强制停车、报警和预警功能。数据传输后存储在相应的服务器上。经分析，为管理人员提供数据图表，为管理人员进行门机风险趋势分析提供基础数据，以便及时采取预防和维护措施。
2.2.2安全运行控制模块分析
当龙门吊在运行过程中出现故障或达到安全警告时，在人机界面上显示报警信号，提醒操作人员采取应对措施，及时降低风险。如果操作人员不采取有针对性的措施，门式起重机将被迫停车。龙门吊在运行过程中如有盲区，操作者可通过视频监控消除盲区，确保运行安全。
2.2.3远程管理模块分析
系统将检测门式起重机运行的视频和数据，并传送到地面监控室进行存储。用户可以通过互联网、局域网的方式实现分级管理。
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2.2.4“黑匣子”模块分析
系统将准确存储龙门吊运行数据，并在管理软件中统计分析龙门吊的安全事件和运行故障。龙门吊管理人员可以随时查询龙门吊故障前后的运行视频和数据，并在第一时间确定龙门吊故障原因。
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。
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
从龙门吊安全监测技术创新的现状来看，在安全监测系统中嵌入在线健康监测系统对于提升龙门吊的安全监测效果至关重要。在具体应用中，应注意实用的振动传感器和应力应变计，并将这些装置安装在门机的关键部位，实现门机运行过程中各种结构振动和应力应变的及时捕捉，并进行在线评估。对采集到的数据进行数据分析和动态存储，并根据分析结果决定是否报警和提醒。员工应采取相应的对策。
3.2改进监测数据采集技术
从龙门吊的实际运行情况来看，虽然已经应用了各种类型的系统，但在数据采集方面仍有很大的提升空间。只有及时准确地收集相关数据，运用及时有效的应对策略。因此，在具体操作中，要注意数据采集技术的更新。可以选择运用智能故障诊断理论，研究具体的性能状态监测技术和方法，为完善铁路货场门机安全监测管理系统提供技术支持。
结论
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,2018,11(4):337-339.
论文作者:张旭飞
论文发表刊物:《城镇建设》2019年2卷21期
论文发表时间:2019/11/29
标签：起重机论文; 龙门吊论文; 数据论文; 操作论文; 铁路论文; 人员论文; 模块论文; 《城镇建设》2019年2卷21期论文;