秦 洪

(西安铁路局 货运处，陕西 西安 710054)

铁路货场门式起重机安全监控管理系统的应用与思考

秦 洪

(西安铁路局 货运处，陕西 西安 710054)

根据国家标准 GB/T 28264-2012 的要求，研发铁路货场门式起重机安全监控管理系统，阐述铁路货场门式起重机安全监控管理系统的组成和应用情况，并且提出规范铁路货场门式起重机安全管理系统、集成金属结构在线健康监测系统、完善监控数据采集技术等建议。

铁路装卸；门式起重机；安全监控管理系统

铁路货场门式起重机是铁路货场的主型装卸机械，广泛应用于露天作业，作业环境恶劣，作业过程载荷复杂，并逐渐呈现机械大型化、生产效率要求高、技术复杂和作业连续性要求强等特点，其安全性十分重要[1]。目前，全路货场门式起重机有 1 300 余台，超期服役的门式起重机占到 46%，其中西安铁路局在用的门式起重机存在设备老化、安全防护设备缺失和带病作业等问题，存在一定安全隐患，在增加养护维修成本的同时，严重影响了装卸服务质量。为了对门式起重机进行安全监控管理，推进安全管理规范化和作业标准化[2]，按照具有“法定性、完整性、全覆盖性、可追溯性”的铁路安全管理职责[3]，以中国铁道科学研究院运输及经济研究所为主体，西安铁路局参与，共同研发了铁路门式起重机安全监控管理系统，在西安铁路局 8 个站段的 17 台门式起重机上成功应用，取得了良好效果。

1 铁路门式起重机安全监控管理系统的设计与应用

为保障起重机械及其作业安全，《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》(国发 [2010] 23号) 明确要求“大型起重机械要安装安全监控管理系统”，《关于印发大型起重机械安装安全监控管理系统实施方案的通知》(国质检特联 [2011] 137号) 规定“在所有在用的大型起重机械上全部安装安全监控管理系统”，《起重机械安全监控管理系统》(GB/T 28264-2012)国家标准规定起重机械安全监控管理系统的结构模式、系统性能要求及试验方法和检验项目，确定 9 种类型起重机的信息采集源、监控参

数/状态。根据国家标准 GB/T 28264-2012 的技术要求，起重机械安全监控管理采集的监控参数包括：起重量、风速、起升高度/下降深度、大车小车运行行程、同一或不同轨道上运行机构安全距离、司机操作指令、工作时间、累计工作时间和每次工作循环；监控状态包括：起升机构制动器状态、全车限位与联锁保护、抗风防滑状态、供电电缆卷筒状态和视频监视[4]。为此，铁路货场门式起重机安全监控管理系统设计开发了 B/S 和 C/S 2 种软件架构，包括数据信息采集系统、视频信息采集系统、监控数据传输系统和远程监管平台等系统。铁路货场门式起重机安全监控管理系统可以对门式起重机工作过程进行监控，对重要运行参数和安全状态进行记录并管理。

1.1 数据信息采集系统

数据信息采集系统采用模块化设计，各功能模块可灵活拆分和组合，既适用于新型的变频调速起重机，也适用于老式的电阻调速起重机，主要由各类传感器、智能仪表、可编程控制器 (PLC)、以太网交换机、工控机、触摸显示屏、无线 AP、服务器等组成，其中 PLC 是门式起重机上数据采集控制和显示的核心设备。PLC 的 I/O 模块实时采集各传感器或智能仪表传来的数据信息，PLC 的 CPU 模块处理所采集的数据信息，对故障报警进行判断处理，并将处理后的信息实时反映在司机室触摸屏上。安装在门式起重机上无线客户端与以太网交换机相连后，将各类监控信息和故障报警等传输到监控室的服务器上，得到授权的门式起重机管理人员可以通过 web 网页或客户端登陆，掌控门式起重机运行情况，进行远程维护和故障处理，提高故障排查效率，减少门式起重机停机时间。监控数据采集逻辑示意图如图 1 所示。

图1 监控数据采集逻辑示意图

1.2 视频信息采集系统

视频信息采集系统为门式起重机安全监控管理系统的组成部分，为了直观地监视铁路货场中门式起重机的运行情况，在每台门式起重机上安装了高清网络摄像机，对门式起重机的装卸作业、运行机构情况进行视频信息采集，并实时显示在车载和远程显示器上，便于装卸设备操作人员和管理人员掌控和了解，具有实时监控和历史查询的功能。对于网络摄像机的布置区域，必须在门式起重机的吊点、行走区域安装红外摄像机，也可以在司机室、电气室、小车房内安装摄像头，扩大视频监视区域。

1.3 监控数据传输系统

由于铁路门式起重机在露天环境下工作，需要在轨道上移动作业，数据传输布线困难，因而需要采用无线数据传输方式，将数据传输到中控室；同时产生的视频数据量大，需要较快的数据传输速度；最后需要数据传输稳定、可靠。WiFi 无线数据传输技术为安全监控管理系统的数据传输提供了技术解决方案，它是一种短距离的无线联网技术，通过无线路由器，将有线网络信号转换成无线保真信号。无线保真信号最主要的优势在于不需要布线，可以不受布线条件的限制，发射信号强度低于 100 MW，覆盖范围广，传输速度非常快，可达到 54 Mbps，符合个人和社会信息化的需求，但无线保真技术传输的无线通信质量不

是很好，易出现外部干扰而导致远程数据丢失情况，现场应用时需要考虑干扰因素的排除及数据传输的可靠设计，必要时需要使用无线中继。铁路货场门式起重机安全监控管理系统使用了 CMS (起重机管理系统) 网关，通过将数据在车载工控机进行中转缓存来保证数据传输的可靠性。

1.4 远程监管平台

远程监管平台是通过互联网技术和 WiFi 数据传输技术，对门式起重机工作运行参数进行实时监控管理，并对运行状态进行判断，对违章操作进行预警或报警，具有实时状态监视、故障监视、历史回放、生产报表、重要操作记录、电能管理、维护保养、备件管理、用户管理等功能。在该远程监管平台的支持下，管理人员便于掌握每部起重机械的实际状态，可以快速对故障进行定位分析，借助网络，将故障信息及时发送给不同层级和不同地域的管理者，使各级管理层和设备供应厂家及时掌握设备应用情况，降低养护难度，预防重大安全事故。该平台支持智能移动终端，具有短消息提示功能，当有故障发生时，维修人员可以收到故障消息，并利用智能移动终端查询所需的养护维修数据信息，提高了工作效率。

1.5 安全监控管理系统的应用情况

铁路货场门式起重机安全监控管理系统在西安铁路局门式起重机上应用，其中 7 台为变频调速、PLC 逻辑控制型门吊，其余 10 台为传统串联电阻调速、继电器逻辑控制型门吊。通过对门式起重机安全监控管理系统的实际应用，总体上对门式起重机的运行数据、性能数据、视频信息和装卸作业过程进行了有效的记录和监控，提升了安全管理的可追溯性，提高了设备管理人员的工作效率。

2 门式起重机安全监控管理系统的思考

2.1 门式起重机安全监控管理系统的规范化

起重机械安全监控管理系统标准的规定只是基本要求，其中远程传输单元和远程监控中心的内容并未强制要求，而是作为未来基于物联网的起重机远程控制的一个预留接口[5]。因此，研发人员对国标的理解不尽相同，造成门式起重机安全监控管理系统技术方案繁多，在数据接口、应用接口和安全接口等方面不规范，不利于在大数据条件下铁路货场门式起重机的远程安全监控管理。建议由中国铁路总公司统一规划，基于物联网信息管理技术，研究铁路货场门式起重机安全监控数据采集项和远程安全监控数据管理平台的组成架构，提出规范化的数据接口、编码体系和远程安全监控运用管理办法，确保系统的可靠性和可拓展性。另外，根据安全监控管理数据，研究确定各类信息中危及装卸作业安全的报警值，建立规范化的门式起重机本身和装卸作业安全预警体系，实现故障智能诊断、预警和分析，降低运营维护成本。

2.2 集成金属结构在线健康监测系统

国家标准虽未对起重机械金属结构的监控提出明确要求，但出于设备安全及人身伤亡事故的预防考虑，应将主型起重机械的金属结构在线健康监测纳入安全监控管理系统[6]。目前，港口起重机械的金属结构监测系统有了较多的研究[7]，有的已经投入了实际运用。基于已有的起重机械的金属结构监测系统，铁路门式起重机的金属结构的在线健康监测系统是采用应力应变和振动传感器，分别安装在设备金属结构的重要部位，实时动态采集结构应力变化和结构振动情况，并动态存储、分析数据，在线评估起重机械的性能状态，根据状态级别发出动态报警，提示维护保养人员及时检修维护，避免突发性事故发生[6]。此外，养护维修检修人员可以通过本地或远程监控，及时掌握金属结构性能状态，有利于实时掌握门式起重机金属结构受力状况及其应力应变变化趋势，便于早期发现或预见结构上存在的安全隐患，提前采取补救措施，减少技术人员上机巡检和维修次数，也为铁路门式起重机剩余寿命预测提供历史数据[8]。

2.3 完善监控数据采集技术

关于门式起重机监控数据采集方面，国家标准仅给出了基本的数据采集要求，通过提取电气信号、加装编码器、或加装智能传感器即可获取数据。但是，对于结构应力状态监测、结构疲劳裂纹监测、减速器运行状态监测、制动器性能监测、电机系统性能监测等，需要采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。

3 结束语

铁路货场门式起重机安全监控管理系统的实践应用，实现了门式起重机本身及其作业的安全监控，同时具有历史调阅、资料管理与导出的功能，降低了门式起重机作业的安全风险，提高了设备监管效率。未来可以考虑加入门式起重机金属结构的在线健康监测功能，以及统一接口标准，建立全路统一的门式起重机安全监控管理平台，实现全路门式起重机的统一监管，进一步提高监管效率。

[1] 高金花.安全监控管理系统在门式起重机中推广探讨[J].机械研究与应用，2014，27(2)：117-119，125.GAO Jin-hua.Exploration of Popularizing the Managing System of Safety Monitoring in Gantry Crane[J].Mechanical Research and Application，2014，27(2)：117-119，125.

[2] 黄 钢.我国铁路安全风险管理持续发展的研究与思考[J].铁道运输与经济，2014，36(9)：1-6.HUANG Gang.Research and Thoughts on Sustainable Development of Railway Safety Risk Management in China[J].Railway Transport and Economy，2014，36(9)：1-6.

[3] 焦文根，李晓宇，刘敬辉.铁路安全管理职责标准体系的探讨[J].铁道运输与经济，2016，38(1)：58-62.JIAO Wen-gen，Li Xiao-yu，Liu Jing-hui.Discussion on Standard System of Railway Safety Management Responsibility[J].Railway Transport and Economy，2016，38(1)：58-62.

[4] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.起重机械安全监控管理系统：GB/T 28264-2012[S].北京：中国标准出版社，2012：3-6.

[5] 滕启斯.门座起重机安全监控管理系统的试验验证[J].起重运输机械，2015(12)：94-96.TENG Qi-si.Test Verification of Safety Monitoring Management System of Gantry Crane[J].Hoisting and Conveying machinery，2015(12)：94-96.

[6] 张伟明.ZPMC 起重机械安全监控管理系统的改进[J].起重运输机械，2015(8)：95-97.ZHANG Wei-ming.Improvement of Safety Monitoring and Control System of ZPMC Hoisting Machinery[J].Hoisting and Conveying machinery，2015(8)：95-97.

[7] 张 冲，姚海子，赵 俊，等.基于光纤光栅应变传感系统的在役港口起重机结构健康监测[J].机电工程，2013，30(4)：426-429.ZHANG Chong，YAO Hai-zi，ZHAO Jun，et al.Structure Health Monitoring of an In-service Harbor Crane based on Fiber Grating Strain Sensing System[J].Journal of Mechanical and Electrical Engineering，2013，30(4)：426-429.

[8] 李 强.铁路门式起重机剩余寿命预测问题的探讨[J].铁道货运，2014，32(10)：47-50.LI Qiang.Railway Gantry Crane Remaining Life Prediction Problems[J].Railway Freight Transport，2014，32(10)：47-50.

（责任编辑 吕 倩）

Application and Thoughts on Safety Monitoring Management System of Gantry Crane in Railway Freight Yard

QIN Hong
(Freight Transportation Department, Xi’an Railway Administration, Xi’an 710054, Shaanxi, China)

According to the requirements of GB/T 28264-2012, the safety monitoring management system of gantry crane in railway freight yard was developed. This paper introduces the composition and application situation of the system, and puts forward suggestions, such as regulating the safety monitoring management system of gantry crane, integrating on-line health monitoring system and improving the technology of monitoring data acquisition.

Railway Loading and Unloading; Gantry Crane; Safety Monitoring Management System

1004-2024(2016)04-0057-04

U298.3

B

10.16669/j.cnki.issn.1004-2024.2016.04.12

2016-03-15

秦洪 (1973—)，女，重庆人，大学本科。

铁道科学技术研究发展中心基金项目 (J2015X009)