1系统的目标和原则

全路联网的超偏载集中监控系统包括超偏载监测数据、TPDS监测数据的接入、数据集成与存储管理、应用系统开发、与TMIS确报的关联匹配、超偏载系统检测信息与TPDS系统检测信息的关联匹配、系统运作机制和管理办法等。系统建设的总体目标为：

（1）集中监控。对超偏载监测信息进行集中管理和运用实现铁路局车辆运行安全中心监测站对货车超偏载的集中监控。

（2）信息共享。TPDS系统和超偏载系统应互联互通信息共享以充分发挥这两大系统的功效建立健全货运安全保障体系确保超偏载货车及时处置。

（3）业务流程优化。凡是超偏载集中监控系统监测到车辆货物装载出现超偏载情况需要检查货物装载加固状况时超偏载监测信息应主要提供给货运部门及时处理；凡是超偏载集中监控系统监测到车辆出现超偏载情况需要检查因货物装载超偏载而对车辆自身技术状况状态是否受到损害时超偏载监测信息应提供给车辆部门及时处理。为保证系统长期、稳定、安全运行在项目建设和实施过程中需要遵循技术开放、安全可控、统一规范、实用可靠等技术原则。（原文照搬）

1系统构架

系统网络构架示意图如图1。

图1系统网络构架示意图

2技术原理

2．13D激光扫描测量技术

考虑到现场测量的介质、工况、气候条件以及测量的精确度等因素，经过分析论证选用GL－1160型带有加热功能和防护罩的3D高精度激光扫描仪，并采用以太网方式进行通信。3D激光扫描仪的主要参数要求：IP67的防护等级；雾气校正功能及内部集成加热器，保证其能用于户外；大监控范围（360°的扫描角度）；灵活的区域配置（可以根据现场需要，设置各种图形的保护区域，且可以根据现场的需求，随时简单的修改图形）；具有自检功能，检测稳定，对低反射率物体不敏感；检测范围（最大值/10％反射率）为20m/18m；扫描角度最大应为270°，且可在设置参数中调整；角度分辨率为0．25/0．5°，且可调；扫描频率为25/50Hz；响应时间为40ms/20ms；分辨率／系统误差在10mm/typ、±30mm；激光二极管波长为红外光905nm；数据接头为RS232/Ethernent/CAN；通讯速率为57600/115200波特率；开关量输出为2＊Relay，1＊PNP；激光防护登记为1级（人眼安全）；工作电压为10．8~30VDC；适用工作温度/储存温度为－30～50℃/－30～70℃；防护等级为IP67。

扫描传感器通过高频率发射激光脉冲扫描下方通过的在煤货车，通过货车运行系统获取货车的运行速度、编号，实时计算出下方通过货车单位时间内的车厢轮廓数据，并在后台系统实时建模绘制出所扫描的货车三维轮廓数据，分析生产货车载煤情况三维图像。经过现场反复试验论证，3D激光扫描仪安装在载煤货车车帮的正上方2m位置处效果最佳，并设定扫描频率为每秒75次，扫描角度间隔为0．25°。

2．2视频分析技术

视频分析技术利用高清视频成像原理，通过高清红外视频监控摄像机对车厢整体轮廓进行实时监控，并利用视频处理功能，完成整个车厢外轮廓的定位，为三维轮廓处理软件提供外轮廓数据。

高清红视频摄像仪应适用于现场工况环境，防尘、防盐雾、全天候；配置全天候防护罩，防护罩应防尘、防盐雾并适用于各种气候条件，并设有雨刷、自动风冷、遥控除霜、加热器等装置，防护等级IP66。主要参数应满足如下要求：1/1．8”逐行扫描CMOS，捕捉运动图像无锯齿；最低照度：彩色：0．002Lx＠（F1．2，AGCON）；黑白：0．0002Lx＠（F1．2，AGCON）；最高分辨率可达200万像素（1920×1080）；支持宽动态范围达120dB，，适合逆光环境监控；ICR红外滤片式自动切换，实现真正的日夜监控；支持透雾、电子防抖、强光抑制并具有多种白平衡模式，适合各种场景需求。

2．3车号识别技术

车号识别技术通过车号扫描识别装置来实现对车号信息的监测，实现扫描结果与车号的实时匹配。车号识别装置安装在装车站空载货车入口处轨道下方，当空载货车通过车号识别系统后，车号识别系统识别对应车辆车厢号以及车辆信息，这些信息发送给后台监控系统，用于对3D激光扫描设备的信息匹配。

2．4供电通信装置

供电通信装置包括供电箱、网络通信设备及相关连接件等。3D激光扫描装置采用DC24V供电，视频分析装置采用POE供电方式。这2个装置均通过以太网方式连接到数据采集箱中，并通过光纤方式连接到后台处理终端中。

2．5后台处理技术

后台处理终端安装布置于装车站操作室内，配置有三维轮廓处理软件、视频图形处理软件。后台处理系统采用高性能数据及图像处理计算机进行实时的现场激光采集、三维模型建立、货车装载体积计算、视频画面分析、联动语音报警，并提供报警信息检索和打印、自动识别车厢序号等功能。

3系统应用效果

1）目前系统适用的货车的车型包括C80、C80B、C80C、C63、C60、C62、C64、C70、C76，同时系统还可在后台数据库中随时增加新车型，满足未来对不同车型货车的监测。

2）通过采用激光扫描装置，有效地堵塞了列车超偏载问题时有发生的漏洞，积极响应了铁路部门提出的消灭散堆装货物严重超偏问题的攻关目标。

3）系统投入使用后，有效地堵塞了货车超偏载问题时有发生的漏洞，通过超偏载系统对货车装载情况的科学分析与评估，有效避免了存在超偏载问题的货车驶入国铁道线，同时提高了装车作业安全水平，保证外运煤炭货车的安全。

4）系统监测准确率超过99．95％，杜绝了人工目测过程中存在的识别误差，提高了系统的安全运行系数，为安全生产工作起到了技术保障的作用。同时完成了货车装载情况统计，实现对整个装载系统的历史数据的记录，弥补了以往装载情况不清的问题，提高了系统数据的准确性。

4结语

随着现代科技的不断发展，铁路系统的煤炭运输已基本实现了机械化操作，不仅极大地提高了作业效率，而且有效提升了作业安全水平。超偏载集中监控系统自运行以来对调度人员集中监督基层站段、及时处理货车超偏载、保障货物运输安全发挥了重要作用。同时系统的研制突破信息管理的局限在车辆和货运领域实现跨专业、跨系统的业务融合提高了信息的综合利用价值。

参考文献：

［1］李喜．重载货运列车超偏载状态监测系统研究及应用［D］．长沙：中南大学，2012．

［2］于冬，顾培亮，陈钟，等．铁路货车装载状态监视和超限检测系统的研究［J］．中国铁道科学，2004（5）：4．

［3］杨禧频，王忠．基于激光雷达三维成像技术的运煤列车车辆超偏载检测系统的设计与实现［J］．科技传播，2013，5（15）：214－215．