一种非集中区道岔智能化管理系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种非集中区道岔智能化管理系统，包括智能锁装置和应用管理系统，智能锁装置与应用管理系统进行双向数据交换；智能锁装置接收应用管理系统的权限设置及信息，对道岔工作人员的身份进行识别及检测操作过程；应用管理系统用于设定权限设置，接收智能锁装置传来的信息。安全控制方法包括对操作人员进行认证和记录操作信息的方法，以及操作动作正误监控、机车压岔时锁定道岔扳手、道岔密贴检测、机车实际进路方向正误监控和智能锁设备安全监控方法。提供了一个无线组网、内置电池供电、低功耗方案，建设和维护成本低，有效避免非法人员破环、保证操作规范性，安全性高，便于在非集中区道岔部署推广。

An intelligent management system of turnout in non centralized area

【技术实现步骤摘要】
一种非集中区道岔智能化管理系统
本技术涉及对铁路技术作业进行管理的
，涉及非集中区道岔生产安全领域，尤其是一种非集中区道岔智能化管理系统。
技术介绍
铁路道岔是一种使机车车辆从一股道转入另一股道的线路连接设备，通常在车站、编组站大量铺设，其设备状态及开放方向对铁路行车安全及作业安全至关重要。目前，道岔控制分为集中控制和非集中控制两种方式，对于集中区的道岔操作及安全监控，使用计算机联锁系统进行自动化操作和管理，需要铺设轨道电路、安装道岔转辙机；非集中控制方式是在没有铺设轨道电路的区段，采用人工扳动的方式对道岔进行操作。非集中区道岔为数众多，主要分布在行车量较小的线路、中间站、专用线及厂矿内部线路，由于作业量小、位置相对偏远、电气化改造成本过高等特点，依旧保留原有手动立式扳道方式，以机械挂锁和插销固定的方式保障道岔运行状态和开放方向。道岔操作人员操作流程是：1）打开手动立式道岔扳道器上起落凹卡槽槽口的机械挂锁和插销；2）将固定在固定台起落卡槽中的道岔扳手扳从下往上提起，穿过该起落卡槽到卡槽上方，将道岔扳手往另一侧转动到另一个起落卡槽的上方，这时通过道岔扳手将道岔尖轨扳往另一侧，进行变道，然后再将道岔扳手从另一个起落卡槽的上方放下，从上到下穿过该卡槽停放在卡槽内；3）将上述另一个起落卡槽的插销拴上关闭锁，将道岔扳手锁定在另一个起落卡槽内，操作完成。非集中区道岔由于没有轨道电路和自动控制设备，需调车人员现场扳动道岔、上报信息，这种原始的操作方式，带来两个方面的问题，一是道岔长时间处于非控制状态，道岔开通方向、道岔锁闭状态、道岔密贴情况等均无法掌控；二是存在社会人员破坏、人为操作失误的情况，难以进行有效监管。其实质是道岔状态信息不对称造成的。目前人工道岔的安全管理主要存在如下隐患：A.机械挂锁过于简单，很容易被破环，导致道岔扳手被非法人员操作；B.由于是人工操作，且多人拥有机械钥匙，无法识别操作人员的身份和权限，以及判断是否操作规范，比如没有扳往规定股道，忘记上插销或忘记关闭锁；C.无法自动对操作进行记录，出现事故无法分析事故原因及责任认定；D.无法确保基本轨与尖轨完全密贴，比如人工扳手变道不到位，扳手松动，轨道间有异物；E.当岔区被车辆占用时，不能再扳动道岔，但是现有机制没法控制；上述隐患，很可能导致脱轨等事故，直接影响人工道岔的安全性；F.由于人工操作可能扳错方向，导致与钩计划不一致，目前除了人工现场核查外没有其他预防措施。解决非集中区道岔状态信息不对称的问题，从原理上可以分为集中化改造、采用物联网技术两种方式。对非集中区道岔进行集中化改造需要铺设轨道电路、提供动力电源、安装道岔转折机、安装计算机联锁系统及相关设备，投入产出比极低。采用物联网方式，是利用物联网技术对道岔关键部位、操作动作进行监控，并通过数据实时上传实现信息对称。随着物联网技术快速发展，具备了低成本解决非集中区道岔安全防护的基础。因此，以物联网技术为核心，集成电子锁、传感器等装备技术，研发非集中区道岔安全智能防护系统，对于非集中区安全防护具有重大现实意义。例如公开号为CN108099954A、名称为铁路道岔智能安全管理控制方法及系统装置公开的一种铁路道岔的智能安全管理方法，利用物联网进行铁路道岔的智能安全管理，在铁路道岔的移动控制装置内安装铁路岔路远程智能监控终端，并通过基于物联网所构成二级平台对岔路开闭进行实时远程监控和管理，以及通过铁路岔路远程智能监控系统实现信息提示、安全警示；其公开的系统装置包括铁路岔路远程智能监控终端和二级云平台构成；通过铁路岔路远程智能监控终端和云平台结合进行铁路智能运输调度管理；所述的铁路岔路远程智能监控终端是在铁路道岔控制装置上安装铁路岔路远程智能监控终端，通过铁路岔路远程智能监控终端采集铁路道岔实时的位置信息，经MCU处理，送铁路岔路远程智能监控终端内部通信模块，通信模块通过内部天线发报铁路道岔本身信息，与外部基站进行通信，基站接收到数据之后经分组核心网以及IoT连接管理的物联网平台，把智能终端发报上来的岔道状态数据，提供给应用服务器以及云平台；由管理员进行安全系统操控，进行铁路道岔的安全管理；所述的铁路岔路远程智能监控终端包括传感器模块、岔道开关传感器、MCU、通信模块、电源管理；传感器模块将铁路道岔的物理信号转化为电信号，通过ADC接口和总线接口将铁轨道岔状态等信息保存至MCU，岔道开关传感器检测铁路道岔位置信息通过串口传送给MCU，MCU则负责把铁路道岔位置信息和物理数据、电池电量及内部系统信息进行软件判断处理，若判断出有异常或故障，则通过AT命令/UART接口将判断结果和历史数据一起发送至通信模块，由通信模块负责与无线网络基站进行通信。这种铁路道岔的智能安全管理方法，利用物联网对铁路道岔安全进行管理，该种铁路道岔安全管理方法可对铁路道岔作业进行智能化的安全管理，主要有以下特点：管理员可以通过本技术系统对铁路道岔实行智能化的安全信息系统管理，能够有效减少安全隐患，防止事故发生，充分实现资源共享；可以确定铁路道岔实时位置和安全管理；可实现建立其健康监测历史记录和大数据分析判断及管理系统；对模组（包括温度、3D加速度和压力等数字化传感器，MCU,通讯芯片，锂电池电源等）内部故障及电源不足等进行实时管理。但这种安全管理控制方法不能对道岔扳手进行操作人员认证等安全管理控制，不能够对道岔区的异常情况如扳手未按计划扳到正确位置、不密贴、有机车压岔等情况进行提前预警，对于铁路运输管理中心提高工作和管理效率以及提高铁路运输的安全保证还存在监管漏洞。
技术实现思路
本技术的目的旨在解决上述人工道岔安全隐患和计算机联锁系统建设成本高的问题，提供一种非集中区道岔智能化管理系统及安全控制方法，这种管理系统功耗低，可靠性高，建设成本和维护成本低；这种方法可以有效避免非法人员破环和保证员工操作规范，安全性高，在特定情况下能控制智能锁的开关权限管理，能自动识别进路方向是否与钩计划一致，能对所有的操作过程和告警信息进行记录，并提供分析统计和查询，便于铁路运输管理中心提高工作和管理效率以及提高铁路运输的安全保证，便于在非集中区道岔部署推广。实现本技术目的的技术方案是：一种非集中区道岔智能化管理系统，包括智能锁装置和应用管理系统，所述智能锁装置通过无线通信方式与应用管理系统连接，进行双向数据交换；所述智能锁装置用于接收应用管理系统的权限设置及信息，对道岔工作人员的身份进行识别及检测操作过程，将信息上传到应用管理系统；所述智能锁装置中的扳手位置感应器用于检测道岔扳手的位置，其包括定位、反位两个扳手位置感应器；智能锁装置中的外锁舌用于将道岔扳手锁定在手动立式道岔扳道器的定位或反位卡槽内，在用户有操作权限时智能锁装置允许开锁，智能锁装置将信息上传到应用管理系统；所述应用管理系统用于设定权限设置，接收智能锁装置传来的信息，对信息进行记录、处理，提供记录查询。所述智能锁装置包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非集中区道岔智能化管理系统，其特征在于，包括智能锁装置和应用管理系统，所述智能锁装置通过无线通信方式与应用管理系统连接，进行双向数据交换；/n所述智能锁装置用于接收应用管理系统的权限设置及信息，对道岔工作人员的身份进行识别及检测操作过程，将信息上传到应用管理系统；/n所述智能锁装置中的扳手位置感应器用于检测道岔扳手的位置，其包括定位、反位两个扳手位置感应器；智能锁装置中的外锁舌用于将道岔扳手锁定在手动立式道岔扳道器的定位或反位卡槽内，在用户有操作权限时智能锁装置允许开锁，智能锁装置将信息上传到应用管理系统；/n所述应用管理系统用于设定权限设置，接收智能锁装置传来的信息，对信息进行记录、处理，提供记录查询。/n

【技术特征摘要】
1.一种非集中区道岔智能化管理系统，其特征在于，包括智能锁装置和应用管理系统，所述智能锁装置通过无线通信方式与应用管理系统连接，进行双向数据交换；
所述智能锁装置用于接收应用管理系统的权限设置及信息，对道岔工作人员的身份进行识别及检测操作过程，将信息上传到应用管理系统；
所述智能锁装置中的扳手位置感应器用于检测道岔扳手的位置，其包括定位、反位两个扳手位置感应器；智能锁装置中的外锁舌用于将道岔扳手锁定在手动立式道岔扳道器的定位或反位卡槽内，在用户有操作权限时智能锁装置允许开锁，智能锁装置将信息上传到应用管理系统；
所述应用管理系统用于设定权限设置，接收智能锁装置传来的信息，对信息进行记录、处理，提供记录查询。


2.根据权利要求1所述的非集中区道岔智能化管理系统，其特征在于，
所述智能锁装置包括锁具和控制装置；
所述控制装置包括MCU以及与MCU电连接的无线通信模块、扳手位置感应器、锁舌位置感应器、身份识别模块和驱动模块；
所述锁具包括设置在锁体外壳内的两套结构相同的锁体，即第一锁体和第二锁体，第一锁体的外锁舌和扳手档杆对应道岔扳手的定位卡槽槽口，第二锁体的外锁舌和扳手档杆对应道岔扳手的反位卡槽槽口；
所述锁体外壳的侧面板设有可供外锁舌外端部伸出的通孔，以及可供扳手档杆穿过、不阻碍扳手档杆在水平面方向上活动的长形通孔；
第一锁体的外锁舌将道岔扳手锁定在定位卡槽槽口内或第二锁体的外锁舌将道岔扳手锁定在反位卡槽槽口内；
每套锁体包括锁舌总成、扳手档杆总成、电机、电机套、锁销拨杆和锁销，
所述锁舌总成包括外锁舌、内锁舌、闭锁弹簧、开锁弹簧、棘齿条和齿条座，所述外锁舌分为两部分，一部分为可伸出锁体外壳侧面板外的外端部，另一部分为在锁体外壳内的内端部；
所述棘齿条设置在齿条座内，棘齿条前端的棘齿露出齿条座侧面外，棘齿条的后端与齿条座内侧设有棘齿条复位弹簧；
齿条座的后侧挡板往下延伸形成锁舌座后端面，锁舌座的后端面设有可供外锁舌内端部伸出的内通孔；锁舌座和齿条座可在锁体外壳内的滑槽上滑动；
所述内锁舌为一空腔套筒，内锁舌的一端与锁舌座的后端面靠接，内锁舌的另一端与齿条座的前端面平齐，内锁舌围设在外锁舌的外围，外锁舌的内端部从锁舌座后端面的内通孔伸出；内锁舌的内腔中设有闭锁弹簧，闭锁弹簧的一端与锁舌座后端面抵接，另一端与外锁舌外端部和内端部的连接处抵接；内锁舌外设有开锁弹簧，开锁弹簧的一端与锁舌座后端面抵接，另一端与锁体外壳内侧抵接；
所述外锁舌外端部的后端侧设有与锁销前端适配的销孔；
所述锁销呈柱状体形，锁销与外锁舌呈垂直状态，锁销前端在锁销弹簧的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘启钢，刘光辉，孙文桥，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司运输及经济研究所，桂林赛普电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11