团 体 标 准
T/CIN 074—2025
火车摘钩机器人自动控制系统技术要求
Technical requirements for automatic hook removal robot control system of train
2025-07-02 发布 2025-10-02 实施
中 国航海 学会 发 布
前 言
本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本标准的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国航海学会提出并归口。
本文件负责起草单位：山东港口日照港集团有限公司、交通运输部水运科学研究院。
本文件主要起草人：张连钢、高健、罗建平、周涛、王衍棣、丁敏、季妍、刘兆阳、牟宗涛、张德文、侯世波、张守波、徐冠男、赵溦、陈淑雷、王佳佳、荆鸿超、刘鹏、郭炀、肖子非。
火车摘钩机器人自动控制系统技术要求
1 范围
本文件规定了火车摘钩机器人自动控制系统的构成、总体要求、硬件要求及智能识别子系统、智能定位子系统、 自动摘钩作业子系统、安全防撞子系统、安防监控子系统和系统维护的技术要求。
本文件适用于翻车机作业线上火车敞车车厢的摘钩机器人自动控制系统的设计、制造和维护。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 4208—2017 外壳防护等级(IP代码)
GB/T 5226.7 机械电气安全 机械电气设备 第7部分：工业机器人技术条件
GB/T 37955 信息安全技术 数控网络安全技术要求
GB/T 39680 信息安全技术 服务器安全技术要求和测评准则
GA/T 1211 安全防范高清视频监控系统技术要求
JT/T 1415.3 交通运输数据资源交换与共享 第3部分：数据格式与接口
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
摘钩机器人 hook removal robot
以车体、摘钩臂、高清摄像机、智能检测装置等为载体，通过自动化、智能化等技术手段，在翻车机卸料作业区自动完成火车车厢之间的车钩分离作业，替代人工实现火车摘钩任务的装备。
3.2
摘钩机器人自动控制系统 automatic control system of hook removal robot
应用智能识别、检测、定位、监控等技术，形成作业策略，控制摘钩机器人动作，实现火车车厢摘钩全自动化作业，并能与翻车机自动控制系统进行信息交互的控制系统。
3.3
智能识别子系统 intelligent identification subsystem
通过图像识别、图像数据处理、特征算法比对等技术，对车厢编号、风管摘除以及火车摘钩等进行识别判断的系统。
3.4
智能定位子系统 intelligent positioning subsystem
通过激光雷达、全景摄像等技术，对火车车厢、大车运行机构、小车运行机构、摘钩臂、车钩手柄等设备的位置进行检测的系统。
3.5
摘钩作业子系统 automatic hook removal operation subsystem
通过信息获取、数据处理，进行实时作业状态分析，确定摘钩方式，并对执行机构位置、速度、角度等参数进行实时调整，规划最优运动轨迹，控制摘钩机器人完成自动摘钩作业的系统。
3.6
安全防撞子系统 anti-collision subsystem
通过采用激光雷达、机械限位开关等方式，防止摘钩机器人与拨车机、摘钩臂与车厢之间以及与周围环境发生碰撞，保证设备安全运行的系统。
3.7
安防监控子系统 security monitoring subsystem
通过集成身份验证、权限管理、设备状态检测及视频监控等功能，确保操作的安全性和设备的正常运行，并具备信息查询和管理统计功能的系统。
4 系统构成
4.1 摘钩机器人宜由大车运行机构、小车运行机构、俯仰机构、移动车架、摘钩臂、末端执行器和电气柜、电缆等组成。移动车架上可安装工业高清摄像系统、风管摘除智能检测装置等硬件。大车运行机构与翻车机拨车机共轨运行，小车运行机构在移动车架上直线运行，俯仰机构控制摘钩臂俯仰作
业，末端执行器安装于摘钩臂末端，执行摘钩动作。摘钩机器人构造示意图见图 1。
标引序号说明：
1——大车运行机构 4——工业高清摄像系统 7——末端执行器
2——移动车架 5——俯仰机构 8——风管摘除智能检测装置
3——电气柜 6——摘钩臂 9——小车运行机构
图 1 摘钩机器人示意图
4.2 火车摘钩机器人自动控制系统硬件组成主要包括工控机、检测装置、监控装置、现场控制箱及交互装置。硬件组成示意图见图 2。
图2 硬件组成示意图
4.3 火车摘钩机器人自动控制系统软件主要包括智能识别、智能定位、自动摘钩作业、安全防撞、安防监控等子系统，并与翻车机自动控制系统进行信息交互。摘钩机器人自动控制系统软件主要功能要求见表 1。
表 1 摘钩机器人自动控制系统软件主要功能要求
表 1 摘钩机器人自动控制系统软件主要功能要求(续)
5 总体要求
5.1 工作环境条件
工作环境条件宜满足下列要求：
a) 环境温度：-25℃~+45℃;
b) 设备安全接地(接地电阻小于 1Ω), 防止电磁干扰;
c) 适应室外粉尘、潮湿等恶劣环境;
d) 禁止其它交叉危险作业。
5.2 安全
5.1.1 室外防护等级应不低于 GB/T 4208—2017 中的 IP65。
5.1.2 电气设备的抗电磁干扰能力应符合 GB/T 5226.7 的要求。
5.1.3 自动摘钩作业区域应设置防止人员靠近的标志或警示。
5.1.4 自动摘钩作业前应完成放风制动、风管摘除、拔销、去除捆绑物等操作。
5.1.5 火车摘钩机器人自动控制系统应具备故障指示功能。
5.1.6 火车摘钩机器人自动控制系统应具备“一键急停”等应急处理功能。
5.3 网络通信
5.3.1 网络安全应符合 GB/T 37955 的规定，同时数据通信网络应冗余配置。
5.3.2 服务器应符合 GB/T 39680 的规定，接口要求应符合 JT/T 1415.3 的规定。
5.3.3 应优先选用光纤、5G 等传输方式。
5.3.4 联锁通信应采用硬接线和以太网的形式。
5.3.5 各子系统设置时间应同步，且与翻车机自动控制系统时间保持一致。
5.4 操作模式
5.4.1 火车摘钩机器人自动控制系统应具备全自动、单机自动和单机手动作业模式。
5.4.2 火车摘钩机器人自动控制系统应具备与翻车机自动控制系统、拨车机、中控室联锁通信功能。自动摘钩作业完成后，自动控制系统应能向翻车机控制系统发出摘钩完成指令。
5.4.3 火车摘钩机器人自动控制系统应具备与翻车机自动控制系统解除联动后仍能单独完成自动摘钩作业的功能。
5.4.4 火车摘钩机器人自动控制系统应具备切换到手动作业模式的功能，在特殊工况或检修工况下，能实现对设备各机构的单独手动控制操作。
5.5 其他
5.5.1 火车摘钩机器人自动控制系统在接收到拨车机牵车作业信息后，应能控制摘钩机器人大车运行机构同步跟车运行，控制摘钩机器人从停机位移动至摘钩位。
5.5.2 火车摘钩机器人自动控制系统应能满足不同系列车厢(C60/C70/C80/C96)混编情况作业需求，能够适应不同车厢型号、单节或两节翻车作业工况，准确完成自动摘钩作业。
5.5.3 火车摘钩机器人自动控制系统应能适应现场火车车钩及周边车厢附属物异常情况，如手柄变形、周围附属零部件变形，或同类型车厢尺寸偏差等，应确保人工可以摘钩成功的情况，均视为正常工况(死钩、车钩未拔销、手柄或车钩捆绑铁丝除外)。
5.5.4 火车摘钩机器人自动控制系统应能自动识别提杆变形严重、车钩卡死等异常情况并报警，应立即停止自动摘钩作业。
5.5.5 火车摘钩机器人自动控制系统应设置执行自动摘钩作业上限次数，自动摘钩作业达到上限次数仍未完成摘钩时，发出摘钩失败信号，摘钩机器人自动回到停机位，转为人工摘钩作业。
5.5.6 火车摘钩机器人自动控制系统连续运行无故障时间应不少于30 天。
6 硬件要求
6.1 工控机应采用高性能多核处理器，具备稳定的电源管理系统及扩展能力。
6.2 检测装置宜选用高清摄像机、雷达等设备，具备自清洁和自检测功能。
6.3 监控装置应选用高清摄像机，视频图像质量应符合 GA/T 1211 的相关要求，分辨率不低于1920×1080(1080P)，信息延迟时间不应超过 280ms。
6.4 配置现场控制箱，在特殊工况或检修工况下，能实现对设备各机构的人工单独操作，完成单独机构运动及检修调试等内容。
6.5 交互装置采用高分辨率工业级触控显示屏，分辨率不低于 1920×1080(1080P)，对角线尺寸不小于 27 英寸，确保显示内容清晰。
6.6 交互装置应设置简洁明了的操作界面，支持多语言显示，满足不同地区操作人员的需求。
7 智能识别子系统
7.1 车厢型号识别检测装置应布置在摘钩机器人上游工作位，提前采集车厢型号信息。
7.2 车厢型号识别应具备自校验机制，识别准确率应不小于 99%。
7.3 风管摘除识别装置宜布置在摘钩机器人移动车架上，随车架一起行走。
7.4 风管摘除识别成功率应不小于 99%，智能识别失败转为人工识别，识别准确率应为 100%。
7.5 识别到风管未摘除时应自动报警并暂停自动摘钩作业流程。
7.6 应具备可靠的摘钩结果识别功能，并向翻车机自动化系统发送相应信号。
7.7 应具备摘钩失败报警功能。
8 智能定位子系统
8.1 应准确定位待摘车钩车厢位置，定位误差应不大于±10mm。
8.2 大车运行机构与小车运行机构具备动态跟踪车厢位置功能，在车厢移动或微调过程中，跟踪车钩位置实时调整摘钩臂轨迹。
8.3 大车运行机构定位误差应不大于±10mm。
8.4 应精准定位车钩位置，定位误差应不大于±5mm。
8.5 摘钩臂末端执行器的位置定位误差应不大于±5mm，姿态误差应不大于±1o。
8.6 应具备两种以上独立的、可冗余控制的定位方式互为校验。
8.7 智能定位子系统的数据更新频率应与摘钩机器人的控制周期相匹配，实现定位信息与摘钩机器人动作同步。
9 自动摘钩作业子系统
9.1 应能通过读取的车型信息分析车钩种类，自动规划并执行相应的摘钩动作，动作应平稳、准确、无卡阻。
9.2 应通过信息获取、数据处理等技术，进行实时作业状态分析，规划最优运动轨迹。
9.3 摘钩臂应具备多自由度、高精度的运动控制能力。
9.4 应具备力矩反馈和自适应控制功能，确保摘钩过程中力矩适中，防止因力矩过大损坏车钩或过小导致摘钩失败。
9.5 自动摘钩成功率应不小于 98%。
10 安全防撞子系统
10.1 应具备大车运行机构与拨车机、摘钩臂与车厢及周围环境的防碰撞保护功能。
10.2 宜采用激光雷达、机械限位开关等安全防撞装置。
10.3 应具备两种及以上独立的防撞智能感知系统，互为补充。
11 安防监控子系统
11.1 应对操作人员进行身份验证，并进行权限管理。
11.2 人员入侵应有明显报警提示，并暂停摘钩作业。
11.3 应选用全景摄像头覆盖全部摘钩作业区域，支持夜间红外监控。
11.4 应对摘钩作业现场进行实时监控，当检测到摘钩机器人出现异常情时，能立即发出报警信息。
11.5 应具备显示摘钩全过程全时段实时状态信息、故障信息和作业任务信息的功能。
11.6 应具有数据存储和回放功能，存储时间应不少于 30 天。
12 系统维护
12.1 应定期进行摘钩机器人的检验、更换和维护，使火车摘钩机器人自动控制系统保持良好的运行状态。
12.2 应定期对火车摘钩机器人自动控制系统数据进行备份，保障数据安全。
12.3 宜配备专门技术人员对火车摘钩机器人自动控制系统软硬件进行日常维护，宜提供远程联网方式对火车摘钩机器人自动控制系统进行故障诊断和软件维护。
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