自轮运转特种设备运行安全综合监控方法及其监控装置

摘要

本发明公开一种自轮运转特种设备运行综合监控方法及其智能监控装置，依据行业标准，结合自轮运转特种设备运行安全和线路安全的需求，克服现有技术监控装置的监控功能薄弱和智能程度较低的缺陷，基于GPS定位以及无线通信网络远程数传以及装置软件的监控网络与使命，创新构思提出监控装置的智能监控模式，实现对自轮运转特种设备运行的常规与特征监控任务有机结合的综合监控，显著提升装置的监控能力，车载基础数据和临时修改参数通过无线通信网络上传，装置信息更新快速准确，以及原始录音介质的安全保存，实现对自轮运转特种设备运行安全的全面监控，提高自轮运转特种设备运行的安全性，有效保证自轮运转特种设备作业安全，经济效益和社会效益十分巨大，可应用于各种轨道车、大型养路机械。

说明书

发明领域

本发明属于铁路设备运行控制技术领域，它涉及自轮运转特种设备运行监控方法，尤其涉及自轮运转特种设备运行综合监控方法及其监控装置。

背景技术

随着铁路多次提速，客货运力大幅提高，各条干线运行日益频繁。自轮运转特种设备是铁道线路维护和抢修施工中专用运输和作业设备。自轮运转特种设备上线运行时机为临时交路，值乘人员混杂，施工作业分散，行车环境和路况更为复杂多变，行车安全保证相对薄弱，作业安全隐患严重，运行事故时有发生。

众所周知，自轮运转特种设备运行安全是全路运输行车安全的重要组成部分，自轮运转特种设备上路发生运行事故，不仅造成值乘人员伤亡，还会造成线路中断而蒙受巨大经济损失。为加强自轮运转特种设备运行安全的监控和管理，强制规定自轮运转特种设备上安装监控装置，虽然监控装置是确保自轮运转特种设备安全运行的重要设备，其监控记录和地面分析是事后事故处理的有效技术手段，管理部门也十分重视运行作业安全，然而，自轮运转特种设备经常远距离、长时间作业施工，又因提速建线施工任务繁重和场站改建车载基础数据多变，监督管理困难，安装了监控装置因故不报修也不开机，运行作业距离臆测，地面信号数据和揭示信息人工装定容易疏漏，远场施工地面信号数据更新不易及时，自轮运转特种设备运行安全问题日显突出，已引起铁道部内外有关主管部门和领导层的高度关注，已成为铁道线路安全运行和铁路行业创新发展的重要课题。

已有技术，专利申请号为20071003504.7名称为“车载监控系统实施列车运行监控的方法及装置”的发明，采用地面线路增加点式设备，车载监控装置增加点式接收装置，该监控方法不仅结构和电路尤为复杂，也只适用于对正式线路上的列车运行实施监控。显然，此已有技术不能适用于自轮运转设备运行安全综合监管系统和监控装置。

专利公开号为CN1491844A名称为“轨道车专用信号监控装置”的发明，采用的监控手段和实现的监控功能相对有限，综合监控的智能程度较薄弱，无法全面适应自轮运转设备综合系统监管的需求，不能解决区间作业多机分散作业防碰、司机身份确认和合法授权、车载基础数据和运行揭示的网络上传发送等运行安全监控的功能缺陷。

综上所述，目前，铁路内外自轮运转设备综合监管系统尚未构建，在全路自轮运转设备配置已有技术监控装置的情况下，仍然存在自轮运转设备运行安全的综合监管功能和处理能力的诸多欠缺，各种自轮运转设备配置的监控装置型号颇多，功能有异，智能参差，难以纳入规范的综合系统监控。

发明内容

本发明的目的是解决已有技术监控装置的综合控制功能欠缺，监控智能程度低以及监控效果有限，自轮运转特种设备保障失控的运行安全事故有发生的缺陷，提出自轮运转特种设备运行综合监控方法，还公开一种自轮运转特种设备运行智能监控装置。本发明的目的是通过下面的技术方案来实现。

自轮运转特种设备运行安全综合监控方法，基于自轮运转特种设备智能监控装置简称监控装置的综合监控方法包括以下步骤：

步骤一、构建自轮运转特种设备运行安全综合监控系统简称监控系统

(1)在自轮运转特种设备运行管理部门组建监控系统。

(2)监控系统配置监控系统主机并接入公用或专用通信网络，通过网络实现信息收发。

(3)监控系统主机配置系统监控程序。

(4)对管辖的每台自轮运转特种设备及其安装的监控装置统一编号。

(5)通过公用或专用通信网络或专用U盘对每台自轮运转特种设备及其安装的智能监控装置实施监控和管理。

步骤二、自轮运转特种设备运行智能监控装置配置要求

(1)配置GPRS数传模块接入公用或专用无线通信网络，与监控系统主机建立无线数传连接，收发无线数传信息。

(2)配置GPS定位模块并通过GPRS数传模块经公用或专用无线通信网络发送其载体自轮运转特种设备的运行位置和状态信息。

(3)配置含有无线通信模块的防碰单元，结合GPS位置信息，通过计算相邻自轮运转特种设备的安全距离实现防碰功能。

(4)配置装置监控程序。

(5)符合监控系统对自轮运转特种设备运行安全的规范管理和监控要求，设置监控参数。

(6)在控制台或控制盒的显示屏对作业运行和报警作动态显示。

步骤三、自轮运转特种设备安全运行监控网络及其使命

监控系统通过数传网络与自轮运转特种设备及其车载智能监控装置构成完整的自轮运转特种设备安全运行监控网络，其使命至少包括：

(1)监控系统依据标准或规范，并通过监控网络对其所辖的自轮运转特种设备运行安全实行规范管理和监控。

(2)监控系统通过监控网络向各自轮运转特种设备所载监控装置发送车载基础数据文件、运行揭示文件和安全监控管理文件；在不具有无线通信网络覆盖条件的线路施工时，采用辅助的专用U盘复制前述文件完成发送。

(3)对所辖自轮运转特种设备运行状态及其智能监控装置的动态作业实施监控，在其监控系统主机显示屏显示全系统监控态势和安全事故报警信号，并及时通过短信方式向预设的相关负责人手机号码转发特定的报警信息。

(4)对所辖的自轮运转特种设备及其智能监控装置的安全运行监控记录和录音数据，实行日下载转储与定期电子统计和考核。

步骤四、智能监控装置的监控任务

(1)常规控任务

防止自轮运转特种设备运行的冒进和冒出信号、超速、溜逸和轴温的监控与报警。

(2)特征监控任务

a.防止无证驾驶的监控与报警：

在智能监控装置的操控部位配置身份识别部件，要求司机必须通过身份确认后才能操作，对身份确认操作进行记录便于事后核对日期进行分析，对于无身份确认记录的操作，将追究当日自轮运转特种设备的轮班司机的责任并予以相应处罚，从而有效控制非合法司机和无证人员的违章驾驶。

b.防止区间作业车辆碰撞的监控与报警：

智能监控装置应用GPS定位和无线通信功能，实时广播本机当前位置状态信息，并接收其他自轮运转特种设备上的智能监控装置广播的位置状态信息，通过计算与周边自轮运转特种设备的距离，结合当前运行速度判断，进行判断，当相邻自轮运转特种设备的距离过近速度过快时，提前予以提示并做制动限速处理，从而防止多台自轮运转特种设备在作业区间施工时发生碰撞；并应用GPS定位和无线数传功能，定时上传车辆位置状态信息，满足监控系统的安全监控与紧急定位要求。

c.防止司机瞌睡的监控与报警：

设置专用防瞌睡按钮，开启防瞌睡功能后，自动根据运行模式进入防瞌睡告警提示，定时用语音提示司机按压防瞌睡按钮应答，在规定的确认时间内按钮应答，自轮运转特种设备继续正常运行，超时或不应答则发出瞌睡报警并启动紧急制动功能。

d.防止监控录音数据失效的准黑匣功能：

具有USB转储语音记录专用U盘，智能监控装置录音单元的录音载体的准黑匣功能。

步骤五、设置自轮运转特种设备运行的监控模式

智能监控装置按照自轮运转特种设备运行线路和作业性质，应在停车状态下选择相应的监控模式：

(1)灯控模式：在缺少车载基础数据的线路运行时，应选择灯控模式，用双端信号机告示自轮运转特种设备运行工况，根据信号类型限速运行。

(2)正常监控模式：在有车载基础数据的线路运行时，应选择正常监控模式，运用车载基础数据对运行实施监控，包括：曲线提前揭示、语音提示、速度监控。

(3)降级模式：开机后30秒以上才按开机键、监控装置无法确定位置，监控装置自动进入降级模式运行。

(4)出入库模式：当自轮运转特种设备在出库、入库运行时，监控装置应在停车状态下选择“出入库模式”，对自轮运转特种设备运行实施固定限速运行的出入库监控。

(5)调车模式：自轮运转特种设备在进入车站调车作业时，应选择“调车模式”，对自轮运转特种设备运行实施固定限速运行的调车作业监控。

(6)封锁模式：自轮运转特种设备在进入封锁区间作业运行时，应在停车状态下选择“封锁模式”，依据设置的封锁区间范围和限速要求，实施允许限速值的作业运行监控。

(7)作业模式：自轮运转特种设备进行施工作业时，作业区间内单台自轮运转特种设备作业时应选择区间作业模式，实施作业区间运行监控。

(8)GPS防碰模式：多台自轮运转特种设备运行分散作业时，作业区间内自轮运转特种设备应选择GPS防碰模式，实施作业区间GPS防碰监控。

(9)返回模式：当自轮运转特种设备完成施工作业返回车站时，应选择“返回模式”，对自轮运转特种设备运行实施固定限速的作业返回监控。

(10)连挂模式：当自轮运转特种设备进行多机编组连挂时，应选择“连挂模式”，对自轮运转特种设备的连挂运行实施固定限速的监控。

(11)补机模式：当自轮运转特种设备在以多机编组连挂担当补机时，监控装置应选择“补机模式”，对自轮运转特种设备运行实施只记录不监控的补机模式。

步骤六、设置智能监控装置的监控模式

(1)身份确认模式

设置身份确认部件，司机和副司机通过身份确认部件确认合法身份，并记录相应身份信息以备管理考核。

身份确认模式通过选择下列之一身份确认部件：

a.指纹识别部件-监控装置开机，以指纹识别确认指定司机或副司机；

b.U盘复制部件-监控装置开机后，利用专用U盘中揭示文件内含的司机和副司机身份信息来认定司机或副司机身份；

c.IC卡部件-监控装置开机后，利用IC内司机和副司机的身份信息来认定司机或副司机身份。

(2)校标模式

a.自动校标-根据轨道绝缘节信号自动校标，自动修正换算参数，提高距离换算精度；

b.人工校标-到达线路的特定位置时，手动操作对标键进行人工校标。

(3)GPS防碰模式

a.通过无线通信模块向附近的其他自轮运转特种设备广播本自轮运转特种设备定位和状态数据，该数据由设备编号、日期、时间、当时地面信息、GPS定位信息和状态信息组成；

b.接收其他自轮运转特种设备广播的定位和状态数据，计算出与相邻自轮运转特种设备的距离，结合其运行速度，为其提供防碰报警。

(4)线路数据输入模式

车载基础数据文件和运行揭示文件，由监控装置选择远程下载方式或人工复制方式，录入或修改，修改前对数据进行校验并设置身份确认操作，只有数据校验正确且符合操作权限的人员方可修改数据，修改时须进行双方确认并自动记录操作人员信息和操作过程，防止非法破坏、篡改数据；车载基础数据和运行揭示文件的修改权限分为：

a.系统修改权限-通过GPRS无线数传接收线路库更新文件或揭示文件，监控装置自动下载，经由数据校验并双方确认身份后方可和修改，修改数据准确和及时；

b.管理员\操作员修改权限-由经身份确认授权的管理员\司机，用专用U盘输入方式对车载基础数据库或揭示文件进行输入，并经复核后方可修改。

(5)制动控制模式

在无车载基础数据线路运行时，按照机车信号色灯变化以前方800M为控制目标距离，按列车牵引计算生成距离-速度制动曲线，对自轮运转特种设备实施连续的速度控制；遇停车信号灯时，按800M制动距离实施常用制动；冒进信号时，实施紧急制动。

(6)监控装置硬件热备份模式

采用双主机或主机板热备份及其自动切换模式，其中：

a.双主机热备份——两个显控台或控制盒同时配接两台主机，正常工作时一台为值日主机，另一台为备份主机，两台主机分别连接自动切换器，两台主机互为热备份并通过切换器硬切换或自动软切换，作为应急措施，值日主机故障立急切换到备份主机；

b.主机板热备份——一台主机的主机板为双板热备份，正常工作时一块为主控板另一块为备份板，软件智能检测判断主控板故障，发出报警并自动切换到备份板。

步骤七、设置自轮运转特种设备运行监控参数

(1)设置自轮运转特种设备的监控参数：

线路允许速度、施工允许速度、过岔速度、区间限速、车辆允许速度、安全间距、辆数、总重、计长。

(2)设置自轮运转特种设备运行监控系统监管参数：

司机身份确认记录、日期时间、交路号、段号、单线、复线、上行、下行、前进、后退、出入库自检记录、动态位置、运行车速、报警语音、列调电台通话语音。

(3)设置报警提示的应答迟延时间：

设定最大确认延时时间；在此时间内不应答判定为不响应确认操作。

步骤八、定义自轮运转特种设备运行的预防事故功能

依据“预防为主”安全原则，实施对自轮运转特种设备运行事故预防功能的监控，为提高对自轮运转特种设备安全运行的监控能力，监控装置至少具有以下预防事故功能：

(1)预防由违规造成车辆无监控保障条件运行事故的功能

监控装置应对自轮运转特种设备运行实施全程监控，自轮运转特种设备在监控装置关机状态下运行时，监控系统主机无法接收到监控装置发送的开机、自检、实时定位和状态信息，对于无运行记录信息的运行操作均视为违规，追究责任处罚，从而杜绝无监控保障条件下的运行。

(2)预防监控保障不合格的运行事故功能

a.自轮运转特种设备出库时，自轮运转特种设备需通过监控装置作出库自检，自检结果实时向监控系统主机发送并作记录，“自检合格”为自轮运转特种设备有监控保障运行控制条件之一；

b.监控装置出库自检时出现故障报警，应排除故障或更换监控装置方可上道运行，否则将根据监控系统的记录追究责任，控制无监控保障的自轮运转特种设备停止出库运行。

(3)预防运行越界或运行追尾导致碰撞事故的功能

a.监控装置应对自轮运转特种设备运行越界提前预判告警，并在越界时报警和控制制动；

b.监控装置应能对同区间作业时多台自轮运转特种设备运行实行动态监控预警，预报相邻车辆间距，接近安全距离时告警，当进入安全距离时报警和控制制动。

(4)预防由司机瞌睡引发安全事故的功能

监控装置预防司机瞌睡功能具有提示语音和应答操作按键，判定司机瞌睡行驶时，能自动对运行中的自轮运转特种设备实施紧急制动并报警的控制功能；

在显控台或控制盒的台面和车厢地面，配置有手控和脚踏的防瞌睡按钮；开启防瞌睡控制后，监控装置定时语音提示要求司机按压防瞌睡按钮，若司机在其选择的应答时间内不按防瞌睡按钮，监控装置则控制自轮运转特种设备制动机构进入紧急制动并报警。

(5)预防车辆碰撞事故的功能

以GPS全球定位系统和公里标为依据，以一定的算法协议通过无线通信模块广播各台自轮运转特种设备的位置信息和其它必要数据，通过计算获得相邻各台自轮运转特种设备的相对距离。根据此距离以速度为控制对象，来防止自轮运转特种设备之间的碰撞事故发生。

(6)预防由车辆溜逸导致安全事故的功能

自轮运转特种设备停车时检测管压、相位和工况，通过制动操作防止由于停车时风压过高、处于空档、坡度过大等原因导致的溜逸事故。

(7)预防由车辆切轴造成安全事故的功能

实时监测轴温，超过设定值时予以语音报警提示司机，预防自轮运转特种设备车轮切轴的事故。

步骤九、定义自轮运转特种设备运行监控记录的保护模式

(1)监控记录物理载体的准黑匣保护模式

智能监控装置主机中的录音单元采用准黑匣结构的保护模式，录音介质采用分置以及抗撞击和气水密封结构；

(2)监控记录备份或复制的保护模式

必须采用专用转储设备才能从智能监控装置中备份或复制监控记录和录音数据，并且监控记录和录音数据只能回放不能修改、删除。

所述的自轮运转特种设备运行安全综合监控方法，其在于所述的防碰单元，是GPS防碰模式下基于同作业区间内各自轮运转特种设备运行监控装置之间通过无线通信模块广播各自的GPS定位信息和运行状态，计算相邻自轮运转特种设备之间的距离，并结合其运行速度判断，通过控制其运行速度防止同作业区间内自轮运转特种设备的碰撞；实时广播信息至少包括：

GPS定位信息、速度、车号。

所述的自轮运转特种设备运行安全综合监控方法，其在于所述监控报警参数和制动控制的设置原则是

监控报警：根据不同状况提示不同的内容，可人工干预的操作在提示后给予一定的反应时间，在反应时间内若人工操作干预并达到安全状态便不再报警，否则将执行制动控制操作；

制动控制：分紧急制动和常用制动两种方式；根据不同的监控模式、实际的车载基础数据与运行工况，监控装置主机计算，采取不同的制动控制方式；

在无车载基础数据线路运行时，应按照机车信号色灯变化，以前方800m为控制目标位置距离，按列车牵引计算生成距离-速度制动曲线，对自轮运转特种设备实施连续的速度监控。遇停车信号时，按800m制动距离实施常用制动，冒进信号时，应实施紧急制动。

所述方法的自轮运转特种设备运行智能监控装置，其组成包括地面信号传感器组、监控装置主机、显控台或控制盒对、灯控信号机对、制动控制阀组、制动控制盒或称熄火控制器，其在于还包括身份确认部件和下载接口、GPS定位/GPRS数传/防碰部件以及一组警惕和防瞌睡按钮、一个专用转储接口组成，其中

监控装置主机包括：监控记录单元、信号检测单元、数码录音单元、GPS定位/无线数传/防碰部件、电源单元；

GPS定位/GPRS数传/防碰部件包括GPS模块、GPRS数传模块、无线通信模块以及防碰接口控制单元；通过防碰接口控制单元连接监控装置主机的监控记录单元；

地面信号传感器组包括两对机车信号感应器、速度传感器、风压传感器以及多组轴温探头，分别连接监控装置主机的信号检测单元；

两台显控台或控制盒包括：显示与按键单元、接口控制单元，安装在自轮运转特种设备车厢的两端，分别与监控装置主机相连；

制动控制阀组包括：电动放风阀、电动保压阀；

一对身份确认部件、一对警惕/缓释按钮、两对防瞌睡按钮以及一对灯控信号机，分置两端，各与一端的显控台或控制盒的接口控制单元相连接；

还有一个拾音器连接监控装置主机的数码录音单元。

所述的自轮运转特种设备运行智能监控装置，其在于所述监控装置主机配置的智能监控装置主程序，包括以下程序模块：

(1)系统设置模块；

(2)数据采集模块，包括：

a.信号采集子模块；

b.工况采集子模块；

c.轴温采集子模块；

d.GPS采集子模块；

(3)运行参数分析模块，包括：

a.车载基础数据分析子模块；

b.临时按揭数据分析子模块；

c.设备及人员参数分析子模块；

(4)监控模式调用模块，包括：

a.调车、出入库监控模式；

b.补机、正常监控模式；

c.降级、灯控模式；

d.封锁、作业、返回模式；

e.GPS防碰模式；

(5)防碰判断模块；

(6)制动输出模块；

(7)自检模块；

(8)记录模块，包括：

a.运行状况记录子模块；

b.操作记录子模块；

c.语音记录子模块。

所述的自轮运转特种设备运行智能监控装置，其在于所述的监控报警参数由智能监控装置主程序自动根据运行状况和运行模式进行运算和识别，生成相应的监控条件判断值；并根据机车信号信息、车载线路数据以及输入的车辆运行参数，实时计算出速度——距离制动曲线，并按曲线控制制动；制动输出模块包括以下步骤：

S801开机，司机身份确认；

S802启动监控，初始化监控报警参数；根据揭示文件或手工输入数据；

S803根据司机选择操作进入相应监控模式；

S804正常行驶监控；

S805判断速度是否达到报警判断值；

S806语音报警，提醒司机；

S807语音报警后，判断速度是否降到报警判断值以下；

S808语音报警后，判断速度是否达到常用制动判断值；若是转S809；若否转S804继续正常行驶；

S809进入常用制动；

S810语音报警后，判断速度是否达到常用制动判断值；若是转S809；若否转S806继续发出相应语音报警；

S811判断速度是否达到紧急制动判断值；若是转S815紧急制动；若否继续保持常用制动；

S812判断速度是否≤允许缓解动判断值；若是转S813；若否则返回S809，继续保持常用制动；

S813语音提示“缓解”，并维持常用制动；

S814判断速度是否＞允许缓解动判断值；

S815进入紧急制动；

S816判断速度是否降到零；若是转入正常行驶状态，否则返回S815继续紧急制动，直到速度降到零；

S817判断是否有“缓解”操作或速度降到零；若是转入正常行驶；否则继续维持常用制动，并继续语音提示“缓解”。

以上所有提示语音和报警语音都录音。

所述的自轮运转特种设备运行智能监控装置，其在于所述身份确认部件包括专用U盘接口或IC卡读卡器或指纹识别器以及专用U盘或IC卡；其中：专用U盘或IC卡是携带本人身份信息的存储器；

指纹识别器为内置于监控装置显控台或控制盒上，或者外置并通过USB接口接入。

所述的自轮运转特种设备运行智能监控装置，其在于所述的GPS模块、GPRS无线数传模块和无线通信模块由一块MCU控制通过专用串行接口或串口总线与主机的监控记录单元建立数据通信，GPS模块、GPRS无线数传模块和无线通信模块的天线采用外置天线安装在自轮运转特种设备顶部，GPS模块用于获得全球定位信息并提供系统校时，GPRS无线数传模块用于无线数据传输，无线通信模块用于防碰定位信息广播和接收，无线通信模块集成在主机内或外置单独安装。

所述的自轮运转特种设备运行智能监控装置，其在于所述监控装置执行对自轮运转特种设备运行的监控，其监控按照预设模式进行计算、判断、语音提示和执行相应的制动控制。

监控装置只有在自轮运转特种设备速度超过安全行车允许的速度时，才启动制动控制机构，对自轮运转特种设备执行常用制动或紧急制动操作，当自轮运转特种设备速度低于安全速度时，监控装置不会影响自轮运转特种设备的正常运行。

所述的自轮运转特种设备运行智能监控装置，其在于所述监控语音记录信息采用三通道录音设备，三通道独立记录不同类的监控记录语音信息：

I通道记录：A类电台通话语音；

II通道记录：B类机车信号和操作提示语音，

III通道记录：C类装置自检语音；

所述的大容量的卡式存储器插入存储卡插座内，它按照录音单元上MCU的存储模块控制读写数据或导出语音数据；

所述数字录音介质为大容量的卡式存储器，卡式存储器及其存储卡插座安装在存储盒内，存储盒保存在具有良好水密和气密性的准黑盒内。

所述的自轮运转特种设备运行智能监控装置，其在于所述自检模式是智能监控装置提供的装置自检功能，在出库前和入库时，对智能监控装置实施出入库自检，完整记录自检过程和自检结果，对提示语音和报警语音实行监控录音；出入库自检包括：

(1)信号解码自检

智能监控装置切换解码通道，依次产生各种信号灯的编码来检测解码电路、点灯电路和双面八显示信号机并播报语音，自检结束后提示成功或提示故障发生的单元；

(2)录音单元自检

自检录音单元，录一段测试音并通过扬声器回放测试录音信息；

(3)常用制动自检

操作完整的常用制动过程，检查常用制动操作是否有效；

(4)紧急制动自检

操作完整的紧急制动过程，检查紧急制动操作是否有效；

(5)试风自检

基本操作和紧急制动自检一致，但不产生熄火控制，仅检查放风和保压操作是否有效。

(6)按键自检

按键自检时可根据用户的按键操作提示相应键值，用于检查操作面板上的按键是否有效。

(7)防碰模式自检

操作完整GPS定位和GPRS数传过程，检查防碰模式的广播操作是否有效。

本发明的实质性效果：

1、本发明自轮运转特种设备运行监控装置符合和标准级行业发展需求，有利于实施系统监控和规范自轮运转特种设备运行安全监控。

2、通过GPS定位和无线通信网络获得自轮运转特种设备的位置与状态信息，有利于增强系统监控功能，提升系统监控能力，完善监控管理效率。

3、基于GPS定位和无线通信的作业区内多台自轮运转特种设备车位状态信息动态广播，为安全施工提供便捷的保障条件，有效防止自轮运转特种设备碰撞事故。

4、本发明专利根据自轮运转特种设备运行状况自动调整监控参数，具有提高监控的智能化程度，实现装置的监控能力的显著提升。

5、本发明对针对自轮运转特种设备运行的安全因素，完善预防事故功能，提高自轮运转特种设备运行的安全性，有效保证自轮运转特种设备作业安全。

6、本发明可以推广应用于各种轨道车、大型养路机械，市场前景广阔，具有良好的社会效益和经济效益。

附图说明

图1是本发明自轮运转特种设备运行综合监控系统构成配置示意图。

图2是本发明自轮运转特种设备运行智能监控装置组成结构框图。

图3是本发明自轮运转特种设备运行智能监控装置实施例的主机和显控台硬件组成框图。

图4是本发明自轮运转特种设备运行智能监控装置主程序模块示意图。

图5是本发明自轮运转特种设备运行智能监控装置双主机热备份实施例示意框图。

图6是本发明自轮运转特种设备运行智能监控装置双主机插件板热备份实施例示意框图。

图7是本发明自轮运转特种设备运行智能监控装置一种实施例组成结构图。

图8是本发明自轮运转特种设备运行智能监控装置提前计算速度——距离制动曲线与实时控制制动流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例进一步描述本发明的技术方案。

如图1所示，自轮运转特种设备运行监控系统的组成原理方框图。一个自轮运转特种设备运行监控系统由运行监控系统主机1、若干台安装智能监控装置的自轮运转特种设备21～21n以及公共Internet网络3与无线信道4组成，运行监控系统主机1配置包括数据服务器11、数据收发终端12、管理终端13、专用转储设备14以及打印机15。下面结合图1，对自轮运转特种设备运行智能综合监控方法如下描述：运行监控系统主机的数据收发终端12连接公共网络，自轮运转特种设备安装的智能监控装置21～21n通过GPRS数传模块接入公共网络，运行监控系统主机与自轮运转特种设备安装的智能监控装置之间建立无线网络连接。自轮运转特种设备安装的智能监控装置21～21n通过无线网络上传自轮运转特种设备运行位置和状态信息，运行监控系统主机通过数据收发终端12下载接收该信息，依据经过处理的信息，对所管自轮运转特种设备的安全运行实施动态监控和管理。运行监控系统主机将编辑好的车载基础数据和运行揭示文件(包括临时改动数据)，通过数据收发终端12经无线网络上传给智能监控装置，智能监控装置对其自轮运转特种设备的运行状况，执行规定的监控和记录。车载基础数据和运行揭示文件是智能监控装置对自轮运转特种设备运行限速的监控依据，智能监控装置的运行监控记录信息是监控系统分析、评判和管理自轮运转特种设备运行安全的证据，从而构成实施全面和综合的监控与管理。

结合图2和图3对本发明自轮运转特种设备运行智能监控装置组成及主机和显控台硬件实施例进行描述。每台自轮运转特种设备安装一台智能监控装置，智能监控装置的组成结构应符合自轮运转特种设备运行监控系统对其配置要求，并与其监控任务、监控模式、运行事故预防能力相匹配。如图2给出的框图所示。配置一台监控装置主机，参见图3，它由监控记录单元311、信号检测单元312、数码录音单元313、GPS定位/GPRS数传/防碰部件314、电源单元315组成，主机的监控记录单元311安装有监控主程序，设置监控参数，它通过总线接口与其他部件以及两台显控台相连。GPS定位/GPRS数传/防碰部件，通过GPRS模块接入公用或专用无线通信配置网络，与监控系统主机建立无线数传连接，收发无线数传信息。配置GPS定位模块接收定位信息并通过GPRS模块经公用或专用无线通信网络发送其载体自轮运转特种设备的运行位置和状态信息。配置含有无线通信模块的防碰单元，结合GPS位置信息实现防碰功能。信号检测单元312连接信号传感器组、制动控制阀组、熄火控制器，将采集的信号传送给监控记录单元311，并将监控记录单元311处理后发出的控制信息转送到由制动控制阀组和熄火控制器的制动控制机构。监控记录单元311保存采集和处理的监控信息，由数码录音机和录音介质组成的数码录音单元313，将自轮运转特种设备自检和运行过程的语音信息存储在与数码录音单元分置的录音介质内。主机还配置有一个专用转储接口。

在自轮运转特种设备的两端各配置一台控制台，参见图3，控制台32和33都由显示/按键单元321和331以及接口控制单元322和332组成，显示屏对作业运行和报警作动态显示。每台控制台连接有灯控信号机、身份确认部件/下载接口、警惕按钮、防瞌睡按钮，执行监控系统对自轮运转特种设备运行安全规范管理和监控的要求。

参见图4自轮运转特种设备运行智能监控装置主程序模块结构框图，智能监控装置主程序采用模块结构，图4是本发明的一个实施例。主程序设置有系统设置、数据采集、运行参数分析、自检、监控模式调用、防碰判断、制动输出和记录模块，通过对工作状态和输入信息的计算和判断接入相应的工作模块。数据采集、运行参数分析、监控模式调用和记录模块配置有子模块，通过运行相应的子模块，实现各种综合监控的任务和功能。

自轮运转特种设备安全运行在一定程度上取决于其安装的智能监控装置的功能和性能，热备份是提高智能监控装置可靠性的重要措施。图5给出本发明智能监控装置双主机热备份实施例示意框图。智能监控装置采用双主机热备份，监控装置主机51和监控装置主机52分别连接切换控制55，两台主机通过总线与显控台53和显控台54相连。第1台监控装置主机1和第2台监控装置主机2同时加电互为备份，两台主机中一台为值机运行，一台为辅机待命，当切换控制55检测到值机有故障，自动执行切换控制，原辅机转为值机运行，原主机先脱离运行，等待故障维修后转为辅机。采用双主机热备份，切换控制快捷，原辅机转为值机直接运行，能保证自轮运转特种设备运行过程监控记录的完整性。

热备份的另一个实施例，参见图6是本发明自轮运转特种设备运行智能监控装置双主机插件板热备份实施例示意框图。采用双主机插件板热备份方案，主机组成的监控记录单元、信号检测单元、数码录音单元、GPS定位/GPRS数传/防碰部件和电源单元为1∶1备份，所有插件板通过通信及接口总线连接两台显控台I和显控台II。所有插件板分配地址，主机的监控记录单元的MCU负责对所有插件板巡检，并以插件板地址为管理对象，动态组配一套工作插件板运行，当巡检发现插件板故障则报警，软件切换同类插件板参加运行，维护时人工更换故障插件板。主机插件板热备份的另一个实施例，是在统计分析基础上，将高可靠性插件板撤离双板热备份，减小热备份性插板数量，节省成本，压缩主机机箱体积。

图7给出本发明自轮运转特种设备运行智能监控装置组成结构的一个实施例。一对信号机采用双面八灯信号机，两个控制盒I和II分置于车辆的两端，每个控制盒分别连接身份确认部件、警惕按钮、防瞌睡按钮，控制盒I为主控制盒还转接1-n个轴温接线盒送来的所有轴温探头信号，转送监控装置主机，连同连接监控装置主机的两个机车信号传感器I和II、一个速度传感器、一个风压传感器采集的信号，汇集成实时信号数据送监控装置主机，主机按照当前监控模式、读出车载基础数据的线路限速值以及实时计算的预先距离-速度制动曲线，实施监控报警与制动控制并予以全程记录与录音。自检提示语音、报警提示语音和列调通话语音送主机的数码录音单元录音。监控装置主机连接属于制动控制机构的常用/紧急放风阀、保压阀以及熄火控制器，监控装置主机通过直接控制常用/紧急放风阀控制常用制动和紧急制动的不同放风量，实现常用制动和紧急制动，紧急制动时，还通过熄火控制器控制车辆的发动机熄火电磁阀，实现紧急制动的速度为零的制动控制。

图8是本发明自轮运转特种设备运行智能监控装置提前计算速度——距离制动曲线与实时控制制动流程图。制动输出模块的流程描述如下：

S801开机，司机身份确认；

S802启动监控，初始化或设置监控报警参数，若有揭示文件，则输入揭示文件数据；

S803选择监控模式，根据司机选择操作进入相应的监控模式；

S804正常行驶，依据车辆当前运行工况，提取报警判断值和常用制动判断值，实时计算计算速度-距离制动曲线速度，送S805作语音报警判断，同时送808作常用制动判断；

S805判断速度是否达到报警判断值；若当前速度已接近报警判断值，转S806；若判断当前速度未接近报警判断值，转S804继续正常行驶；

S806发出语音报警，提醒司机；

S807语音报警后，判断当前速度降低到报警判断值以下，转S804继续正常行驶；若判断当前速度未降低到报警判断值以下，则返回S806，再次语音报警；

S808判断速度是否达到常用制动判断值；若判断速度达到常用制动判断值，转S809；若判断当前速度未达到常用制动判断值，转S804继续正常行驶；

S809进入常用制动；

S810语音报警后，若判断速度达到常用制动判断值，转S809；若判断速度低于常用制动判断值，则转S806继续发出相应语音报警；

S811判断速度是否达到紧急制动判断值；若速度达到紧急制动判断值，则转S815紧急制动；若判断速度低于紧急制动判断值，则继续保持常用制动；

S812判断速度是否≤允许缓解动判断值，若小于等于允许缓解动判断值，转S813，否则返回S809，继续保持常用制动；

S813语音提示“缓解”，并维持常用制动；

S814继续判断速度是否＞允许缓解动判断值，是则“缓解”制动，否则，语音提示“缓解”，并维持常用制动；

S815进入紧急制动操作；

S816判断速度是否降到零，若车速等于零，则转入正常行驶状态，否则返回S815继续紧急制动，直到速度降到零；

S817判断是否有“缓解”操作或速度降到零，若是则转入正常行驶，否则继续维持常用制动，并继续语音提示“缓解”。

以上所有提示语音和报警语音都录音。

不言而喻，本发明实现对自轮运转特种设备运行安全的全面监控，提高自轮运转特种设备运行的安全性，有效保证自轮运转特种设备作业安全，经济效益和社会效益十分巨大，可应用于各种轨道车、大型养路机械。

本文对本发明的技术方案及实施例作详细描述，以上实施例只是用于帮助理解本发明的方法及其核心构思，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述。本说明书内容不应理解为对本发明的限制。