1、第十三章 货车运行状态地面安全监测系统第一节 货车运行状态地面安全监测系统 TPDS一 TPDS 的原理货车运行状态地面安全监测系统 TPDS 是针对货车空车直线脱轨问题而开发的一种轨边监测系统。利用设在轨道上的检测平台，实时在线监测运行中货车轮轨间的动力学参数，并对其运行状态进行分级评判，在此基础上各 TPDS 探测站联网识别运行状态不良车辆。通过对运行状态不良车辆预警、追踪、处理，货车运行状态地面安全监测系统 TPDS 可以减少货车提速后空车脱轨事故的发生。TPDS 兼有货车超偏载报警和踏面损伤报警功能。它能识别运行状态不良的车辆；识别车轮踏面损伤；测量车辆装载的超偏载状态。TPDS 是利
2、用设在轨道结构中的测试系统对过往车辆进行轮轨力检测，根据检测结果判定车辆的运行状态、超偏载、车轮擦伤等。传统轮轨力测试方法钢轨剪力法，一般有效检测区长度只有 300400 mm，行车速度较高时，轮轨间垂直力和横向力的检测精度、车轮踏面擦伤的检测率都很低。TPDS 采用移动垂直力测试、板式传感器等新技术，实现了轮轨垂直力和横向力的连续测试，再加上高平顺测试平台、状态不良车辆识别技术、车号自动识别技术等，不但大幅度提高了较高速度条件下垂直力的检测精度，增长了测量区，还可对车轮全周长范围内的踏面擦伤进行检测，提高踏面擦伤的检测率；最重要的是增加了车辆横向性能测试功能。该装置安装在直线段，可准确地识别
3、货车是否蛇行失稳及失稳的严重程度。二 TPDS 联网及数据传输TPDS 采用分散检测、集中报警、联网运行、信息共享的运行模式，所有探测站联网运行，构成了由铁道部查询中心、铁路局监控中心、分局监测中心，列捡所复示终端、探测站等组成的监测网络。TPDS 的联网充分利用了铁路通信网既有网络信道以及铁道部、路局、分局、站段四级机关局域网，构成了一个四级的树型网络，铁道部查询中心、铁路局监控中心、铁路分局监测中心通过接入同级机关局域网，利用 TMIS 主干网实现互联。传输速率在 2Mbs 以上。各探测站及各列检复示终端与所属分局中心间的广域网的接入，根据实际情况，提供 64 kbs 以上传输信道，与最近
4、的通信机械室相联。TPDS 采用 TCPIP 通信协议，系统所有联网节点(中心服务器和监控终端、列检复示终端、探测站服务器和测点机)均按照铁道部统一的 IP 地址分配原则分配相应的地址。TPDS 联网图如图 13-1 所示。全路 TPDS 的建设应本着重点突破、干线先行、整体推进的实施原则，先在四纵两横(京沪、京哈、京广、京九、浙赣，陇海、兰新)提速干线上实施，初步构成覆盖全路的网络，布局上要求做到局间互控。在联网形式上要充分体现“分散检测、集中报警、网络监测、信息共享”的基本要求，实现三级联网、三级复示。三级联网就是探测站与分局监测中心联网、分局与路局监控中心联网、路局与铁道部查询中心联网。
5、三级复示为列检所复示、车辆段复示、红外所复示。分局向上数据传输采用办公网，车辆段到分局采用专线，上部线 2M，下部线不低于 56 k，充分利用既有的网络资源。通过直接有效、布局合理、覆盖全路的安全防范、预警体系的建设，势必大大促进车辆安全防范手段从传统向现代、由人控向机控、由粗放管理向集约管理跨越。图 13-1 TPDS 联网图三 货车运行状态地面安全监测实现方法与测试原理（一）货车运行状态地面安全监测实现方法1 车辆运行状态识别：通过轮重减载系数、轴横向力/垂直力比值、轴横向力大小及变化特征实现；2 车轮踏面擦伤识别：通过踏面擦伤车轮引起的冲击荷载的大小识别；3 超偏载检测：通过车辆各轮轮载
6、、轴载、转向架荷载大小与分布实现；4 当量累计通过总重：通过列车总重与累计通过列车总重累加得到。（二）测试原理1 垂直力测试原理系统采用了“移动垂直力综合检测的方法”（如图 13-2）进行轮轨垂直荷载的测量，在现有超偏载装置使用速度(低于 40kmh)的条件下，可达到现有超偏载装置的测量精度。在目前货车正线运行速度下，测重相对误差低于 3，作为超偏载安全报警装置，其精度是足够的。2 横向力测试原理将钢轨视为传递轮轨横向荷载的载体，而在钢轨的支承点上测量钢轨受车辆作用施加在框架结构中轨枕上的作用力大小。根据轮轨作用横向荷载在钢轨上的受力影响线，通过标定获得钢轨支承点处实际承受横向荷载的比例，再依
7、据车轮在测试区的位置，由钢轨支承点处承受横向荷载的组合而得到车轮在整个测试区连续横向荷载及变化情况。车体横向加速度均值与 TPDS横向轴力 H 均值相关。车辆动力学测量系统在 60km/h、65km/h、70km/h、75km/h、80km/h 五个速度级测量的车体横向加速度的平均值与地面安全监测装置测得同一辆车的横向轴力平均值的相关性见下图13-3，表明两者有很强的相关性，说明 TPDS 测定动力学横向参数正确反映了车辆的横向动力学性能。图 13-3 车体横向加速度均值与横向轴力 H 均值相关性XN17 5273417 车 体 横 向 加 速 度 与 轴 力 H相 关 性0102030406
8、0 65 70 75 80km/h km/h km/h km/h km/h轴力H(kN)00.20.40.60.8相 关 性 94.6%车体横向加速度(g)轴 力 H 车 体 横 向 加 速 度P62 3125289 车 体 横 向 加 速 度 与 轴 力 H相 关 性01020304060 65 70 75 80km/h km/h km/h km/h km/h轴力H(kN)00.10.20.30.40.50.6相 关 性 98.4%车体横向加速度(g)轴 力 H 车 体 横 向 加 速 度图 13-2 垂直力测试原理图3 车体横向平稳性指标均值与轴脱轨系数均值相关性 评定车辆横向动力学性能的
9、重要参数是车体的横向平稳性指标，而轴脱轨系数是地面安全监测装置评定车辆状态的重要参数之一。车辆动力学测量系统在60km/h、65km/h、70km/h、75km/h、80km/h 五个速度级下，测量的车体横向平稳性指标的平均值与地面安全监测装置测得同一辆车的轴脱轨系数的平均值的相关性，部分试验数据见图 13-4。试验表明地面安全监测系统测得横向力/静轴重，与车辆动力学测量系统测量的车体横向平稳性指标有很强的相关性。图 13-4 车体横向加速度均值与轴力/静轴重均值相关性图 13-5 车体横向加速度均值与 Pdynamic/Pstatic 均值相关性C62A 4547081 车 体 横 向 加
10、速 度与 轴 力 /静 轴 重 相 关 性00.10.20.30.40.50.660 65 70 75 80km/h km/h km/h km/h km/h轴力/静轴重00.10.20.30.40.50.6相 关 系 数 97.3%车体横向加速度(g)轴 力 /静 轴 重 车 体 横 向 加 速 度C62B 4670454 车 体 横 向 加 速 度与 轴 力 /静 轴 重 相 关 性00.10.20.30.40.50.60.760 65 70 75 80km/h km/h km/h km/h km/h轴力/静轴重00.10.20.30.40.50.6相 关 系 数 95.2%车体横向加速度(
11、g)轴 力 /静 轴 重 车 体 横 向 加 速 度P62 3125289 车 体 横 向 加 速 度与 Pdynamic/Pstatic相 关 性00.20.40.60.8160 65 70 75 80km/h km/h km/h km/h km/hPdynamic/Pstatic00.10.20.30.40.50.6相 关 系 数 -92.3%车体横向加速度(g)Pdynamic/Pstatic 车 体 横 向 加 速 度N17 5040787 车 体 横 向 加 速 度与 Pdynamic/Pstatic相 关 性00.20.40.60.8160 65 70 75 80km/h km/h
12、 km/h km/h km/hPdynamic/Pstatic00.20.40.60.81相 关 系 数 -98.4%车体横向加速度(g)Pdynamic/Pstatic 车 体 横 向 加 速 度第二节 TPDS 探测站一 探测站设备构成主要构成：测试平台与传感器、车号自动识别装置、测试间、监测工控机、测点服务器、不间断电源、网络设备、雨量计。其中关键部件板式传感器。如图 13-6 所示。1 测试平台与传感器：平台一套（22 根轨枕，A 型轨枕 6 根，B 型轨枕 16 根，间距760mm，台面总长 16.72m，轨枕长 2.6m。）、传感器一套(8 只剪力传感器，没股钢轨 4 只；12只板
13、式压力传感器，分布在六根 B 型轨枕上)、接线箱与接线盒、信号电缆。2 车号识别装置：开关磁钢、计轴测速磁钢、天线、电缆。3 测试间与监控机柜：机柜、传感器信号调理单元、测试工控机、测点服务器、不间断电源、车号识别工控机、数据远传单元、防雷箱、隔离电源。二 TPDS 探测站具有以下功能数据采集、处理、分析、分发等工作；自动识别机车、车辆、车次、车号、通过速度等；对货车运行状态进行分级评判；识别车轮踏面擦伤；监测车辆总重、轮重，识别车辆超载、偏载；储存原始资料达一年半；探测站运行状况可进行远程监控和管理。三 设备技术指标检测范围：最大轴重 25t。识别车辆蛇行运动失稳：车辆运行速度不限。识别车轮
14、踏面擦伤：检测速度 20120km/h。重车超载检测准确度：列车以 40km/h 及以下速度通过时优于5，4060km/h 速度通过时优于 1，60km/h 以上速度时优于 3。允许超载：为额定载荷的250%。输出方式：原始数据可存储、报表统计分析，可自动报警、将各种超限数据报告监视部门，检测数据可进行网络传输和共享。输出报告内容：列车通过时间，各种车辆总重、架重、轴重、轮重和轨道当量通过总重，车辆超载和前后、左右偏载，车轮踏面擦伤等级、轴位和轮位，车辆轮重减载率、脱轨系数、横向力及其变化特征，蛇行失稳车辆位置。结合车号识别系统可输出车号。 四 探测站设备工作条件1 对象：符合铁路运输要求、轨
15、距 1435mm 的各型铁路货车；2 钢轨轨型：50kg/m、60kg/m、75kg/m ； 3 线路条件：符合部颁“车辆运行状态地面安全监测系统设备安装技术条件”；4 工作环境：仪表系统 0+50 湿度85%；测试平台 -40+60 湿度95% 5 电源：AC220V+15%（-20%）, 50Hz； 6 功率消耗：不大于 3KVA； 五 设备主要部件1 轨道测试平台(图 13-7)图 13-6 TPDS 探测站示意图2 二维板式传感器(图 13-8)3 不打孔式剪力传感器(图 13-9)4 车号识别设备天线与磁钢(图 13-10)5 探测站控制机柜机柜设备配置：显示器，测点服务器，监测工控
16、机，键盘、鼠标，传感器信号调理单元，数据远传单元，雨量计主机，车号识别主机，不间断电源。六 设备电器原理图1 传感器监测系统采用两种传感器完成车辆与轨道相互作用的垂直力和水平力测试，即二维板式压力传感器和剪力传感器，两种传感器均为应变式、惠思登全桥自补偿测试电路，二维板式压力传感器输入和输出阻抗均为 700，剪力传感器输入和输出阻抗为 350。激 励 电 压 -E激 励 电 压 +E输 出 信 号 -S输 出 信 号 +S图 13-11 压力信号转换成电信号电路图2 二次仪表监测系统二次仪表完成传感器信号的调理放大、滤波、偏移纠正、信号 A/D 转换及与计算机通讯。信号放大、滤波和偏移纠正由电
17、位器和集成电路芯片完成，电位器 1 可调整放大倍数，电位器 2 可纠正信号偏移。调理后的信号输入 A/D 转换器，信号 A/D 转换由板载 DSP 完成，并按 EPP 并口通讯协议与计算机通讯。3 设备电气结构4 传感器编号 电位器1集成电路信号输入 信号输出集成电路电位器2图 13-12 信号转换图图 13-13 设备电气结构图1 右轨道 2 左轨道 3 二维板式传感器 4 剪力传感器 5 放大器 6 模数转换器 7 接口电路 8 计算机 图 13-14 传感器编号示意图5 机柜中设备连接 高速数据采集仪 GCU-100-32 与信号处理工控机 Advantech IPC610 通过高速并口
18、电缆连接；信号处理工控机通过标准串口电缆与车号设备主机连接；信号处理工控机 Advantech IPC610 通过网卡和网线经交换机或 HUB 与测点服务器连接；测点服务器通过标准串口电缆与雨量计主机连接；测点服务器通过网卡和网线经交换机或 HUB 将监测结果传至分局信息管理服务器。 七 测试工控机软件配置探测站工控机完成与采集仪通讯、实时判轴计速计辆、车辆动力学指标计算、超偏载计算、车轮踏面擦伤识别及读取车号，测试结果以文件形式通过网络传递给测点服务器。测试工控机系统为 Windows 2000 Professional，监测软件为 jcxt.exe，配置参数文件为Parameter.dat
19、，参数文件和测试软件位于计算机 D 盘 damq3 目录下，车号实时接收软件为Cpsdemo.exe，位于 C:PROGRA1CpsDemo1.1 目录下，接收的车号文件存于 C:CpsPrep 目录下，A/D 转换器与计算机接口的驱动程序为 720Loader，位于 C:WINDAQNT 目录下。监测软件jcxt.exe 正常工作必须先启动 720Loader 和 Cpsdemo.exe，否则出现错误提示并退出。计算机系统软件配置时已将 720Loader、Cpsdemo.exe 和 jcxt.exe 按顺序配置在“开始”“程序”“启动”菜单中。 八 测试工控机的开机与关机 监测系统在探测站
20、的测试主机、车号自动识别装置的主机、测点服务器只有按电器原理图联接好总电源、不间断电源、数据采集仪、工控机等电器或部件后，才可按顺序开启系统各组成部分的电源，即开启总电源、不间断电源、数据采集仪、显示器、车号识别主机、测点服务器，最后开启测试主机。 测试工控机开启后，自动进行系统自检、与车号识别主机和测点服务器的联接、与数据采集仪的连接与初始化，之后自动进入监测状态。测点服务器开启后，经系统自动检查，立即进入监控状态。监测系统的关机过程与开机过程相反，首先关闭测试主机中运行的监测软件，然后鼠标单击屏幕左下角“开始”，在弹出的菜单项中单击“关机”，稍等片刻，测试主机自动关闭。接着，按相同步骤关闭
21、测点服务器。之后，依次关闭车号识别装置主机电源、数据采集仪电源、显示器电源、不间断电源、总电源。 测试工控机工作流程：测试工控机的监测状态界面由三部分组成：系统状态栏、信息窗口、日期与时间栏，其中系统状态栏显示监测系统目前的工作状态、信息窗口显示监测系统运行中的各种信息、日期时间栏显示当前日期与时间。正常情况下无列车通过时，测试主机开启后屏幕显示的是“等待列车”界面，界面上除日期时间栏及时更新显示日期、时间外，信息窗口还显示监测系统各传感器的状态。 图 13-15 测试工控机的监测状态界面图九、测点服务器软件配置1 服务器功能 备份并处理测试工控机检测的原始数据，保存到数据库中，利用数据库对通
22、过车辆进行安全评判，同时判断车辆的超偏载和擦伤情况，评判结果的上传及设备状态上传。2 工作原理 测点服务器通过集线器与测点工控机连接，并且连接至分局和路局，相互之间通过网络进行通讯；在测点服务器的硬盘（D 盘或 E 盘）根目录下，建立有共享目录 data，供测点工控机传输文件。服务器的监控软件实时检测该目录下的文件，当检测到一批数据文件传输完毕后，启动处理和评判功能。3 测点服务器软件工作流程 上传设备运行状态和测点服务器、雨量计的设备状态； 处理数据，对车辆进行评判，结果加入数据库； 将数据和评判结果生成上传文件，放置到上传文件夹（D 盘或 E 盘根目录下的jwmqdatafilesendf
23、ile 文件夹中）； 数据备份：在硬盘（D 盘或 E 盘）根目录下的 datafile 子目录中，自动建立年月日的层次文件夹结构，将数据文件拷贝到当天对应的文件夹中，同时删除 data 文件夹中的处理过的文件。测点服务器中的数据传输软件负责将上传文件夹中的数据和评判结果传输到铁路分局和铁路局，该软件有续传功能十 安装技术条件1 线路技术要求 正常货车速度 60km/h 及以上的正线；安装在直线段，设备前、后分别有400m、100m 以上直线段，线路坡度不超过 3；设备前后（前 400m、后 100m）不得有道岔区、曲线、长大桥梁等；设备及前后 80 米区段避开电化分相点、短梁、短涵、道口及易产
24、生洪水、塌方、冻涨等地段；宜采用 60kg/m 钢轨的无缝线路，测试平台区段钢轨没有接头、焊缝和损伤；供电、通信、巡视、防盗条件好。宜采用新轨，使用旧轨时其垂直磨耗小于 5mm、侧磨小于6mm，无交替侧磨现象；铺设区段应为或型混凝土枕，无轨枕失效；应采用 I 级道碴、道床饱满清洁、道床两侧排水条件良好，无道床板结、道碴囊、翻浆冒泥等病害，道床不易被粉化物掩埋；安装区段及前后线路路基状态良好、边坡稳定，无路基病害；安装位置及前后线路应保证有良好的轨道平顺性、等同的轨道结构强度、刚度和承载力；安装时禁止在钢轨上焊接、打孔。2 探测站控制室要求 测试平台附近设置控制室，使用面积不小于 10m2；与测
25、试平台应尽量靠近，减少信号衰减，避免感应雷电影响；控制室与接线箱间设置穿线管，埋深不小于路基面 30cm，室内设出线孔；可视条件良好，方便观测上下行列车；有可靠的 220V 电源(二级负荷要求)及两组接地装置，电源功率不小于 3KVA；设置架空防静电地板或电缆沟槽；有防雨、防潮、隔热、通风、防盗、防鼠等功能；与外界具有 64K 信息传输通道及两端连接设备、专用电话线一条。3 测试平台设备安装 安装方式有两种，根据现场具体情况来选择。第一种：单根抽换轨枕法 不拆除原有钢轨，在钢轨上标示出测试平台横向轨枕的安装位置，封锁线路，在标示位置采用单根抽换轨枕的方法换入专用轨枕，然后进行测试平台轨枕的横向
26、连接。第二种：整体横移法 采用新钢轨，在线路旁边完成测试平台和新钢轨的整体拼装，封锁线路，拆除原有钢轨和轨枕，然后整体横移拼装好的测试平台和钢轨，最后进行钢轨连接。4 安装工程工作流程设备安装位置确定 由车辆部门牵头，工务、电务、铁通、机务、房建、设备厂家参加，由车辆部门提出意向，参考工务设备台帐初步选定，再结合现场调研确定，关键因素有线路和施工条件、网络通道条件、房建和电力条件、通信及设备维护便利；设备测试平台上道、安装 选点通过批准后，车辆部门联系工务部门申请设备上道施工天窗，天窗时间一般控制在 2 小时（不换轨条件下），施工后留限速通过时间或限速通过列数。施工计划和施工由工务部门承担、厂
27、家提供安装总图和技术指导，测试平台由厂家按指定时间运至工务工区或安装地点，工务部门负责卸货、保存、上道搬运、16 根混凝土轨枕螺栓锚固（厂家提供锚固螺栓）和安装，安装可采取单根抽换轨枕方式进行，也可采用线旁拼装整体置换方式进行。 5 探测站建设 与测试平台安装并行，由房建部门根据车辆部门相关要求就近建设探测站，相关部门完成两路供电、2 组接地、维修电话及传输通道建设。 6 网络通道和通信通道建设 TPDS 信息传输流程为探测站至分局中心数据库服务器（一般托管至电子中心）、分局服务器将信息复示至车辆段和列检值班室，同时将信息传至铁路局中心数据库服务器（一般托管至电子中心）。TPDS 监测信息主要
28、利用 TMIS 网完成信息传输，通信协议采用 TCP/IP。一般由电务、铁通承担必要的通道建设，主要解决探测站与相临车站通信机械室网络连接和电话、列检与分局服务器间连接，要求传输速率不小于 64kb/s。电子部门提供分局和路局中心服务器设置位置和相关连接、中心数据库服务器以及探测站两台微机 IP 地址分配。7 传感器安装和设备调试 探测站建设完成、电力到位且测试平台经过碾压稳定后（一般控制在 15 天以内），由工务部门完成线路整修（达到工务规定的线路作业验收标准）、测试平台高强螺栓紧固、传感器上道搬运和安装配合、车号设备开机电缆埋设工作，车辆部门负责接线箱至探测站信号电缆传线管埋设、雨量桶固定
29、工作，配合厂家完成传感器安装、设备连接和调试工作。 8 系统标定 厂家完成系统调试后，由车辆部门组织，厂家、机务、总工室或计量分站参加，进行系统垂直力标定。标定计划由车辆部门负责，申请天窗时间一般控制在 1:30，在天窗时间内，由机车牵引 T6F 系列砝码车来进行，运行速度 40 和 70km/h 两个速度级，有效次数每速度级不少于 3 次。系统横向力标定由厂家在列车运行间隔完成，车辆部门配合。 9 分局/路局中心服务器和相关复示终端安装 车辆部门负责服务器和监控复示计算机购置（含操作系统），厂家负责业务应用系统和复示软件安装、调试，电子部门配合。 十一 TPDS 踏面擦伤验证与应用TPDS
30、的另一重要功能是车轮踏面擦伤检测。目前国内外车轮踏面擦伤检测装置存在着缺点是测试区太短，剪力传感器只能安装在两轨枕之间，即使将轨枕的铺设间隔增大到 710mm（每公里 1400 根），有效检测长度也只有 0.3m，造成车轮踏面擦伤捕获率较低，京沪线 TPDS 采用了新的垂直力测量方法，增长了测量区，可对车轮全周长范围内的踏面擦伤进行检测，踏面擦伤捕获率较已有检测设备高。 典型的踏面擦伤的波形的图片 13-16 擦伤图 13-16 踏面擦伤典型的踏面擦伤的波形的图片 13-17-剥离020004000600080001000012000140001600018000200001 4 7 10 1
31、3 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91 94 97 100 103 106 109 112 115 118 121 124 127 130 133 136 139 142 145 148 151 154 157 160 163 166 169 172 175 178 181 184 187 190 193 196 199 202 205 208 211 214 217 220 223 226 229 232 235图 13-17 踏面剥离典型的踏面擦伤的波形的图片 13-18
32、 碾堆图 13-18 踏面碾堆典型的踏面擦伤的波形的图片 13-19 轮对失圆0100020003000400050006000700080001 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91 94 97 100 103 106 109 112 115 118 121 124 127 130 133 136 139 142 145 148 151 154 157 160 163 166 169 172 175 178 181 184 187 190 193 196
33、199 202 205 208 21101000200030004000500060001 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91 94 97 100 103 106 109 112 115 118 121 124 127 130 133 136 139 142 145 148 151 154 157 160 163 166 169 172 175 178 181 184 187 190 193 196 199 202 205 208 211 214 217
34、220 223 226图 13-19 踏面失圆第十四章 货车运行故障动态图像检测系统 第一节 TFDS 系统组成原理及功能 一 TFDS 系统原理 TFDS 系统采用的技术有：高速摄像技术、计算机及网络技术和图像模式识别技术。通过采集运行中的列车图像送入计算机进行分析与处理，计算出列车运行速度、判断出列车车种车型，并与标准库中的标准样图进行拟合，筛选出需要的车辆转向架、基础制动装置、车钩缓冲装置等车辆关键部位图像，以一车一档的方式在窗口计算机中显示。通过人机结合的方式，对抓拍后的图像进行分析、判别有关故障，从而达到动态检测车辆主要技术状态的目的。系统原理图如图 14-1。-2000020004
35、0006000800010000120001 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113 117 121 125 129 133 137 141 145 149 153 157 161 165 169 173 177 181 185 189 193 197 201 205 209 213 217 221 225 229 233 237 241 245 249 253 257 261 265 269 273 277 281 285 289 293图 14-1 TFDS
36、系统原理图二 TFDS 系统功能适应列车速度：5120Km/h；动拍摄和筛选出车辆转向架、基础制动装置、车钩缓冲装置等车辆关键部位图像；通过人机结合的方式，对抓拍后的图像进行分析，判别出有关故障；（图像分辨率 640480）；动分辨客车、货车；自动判别货车车种车型；自动判别列车速度；自动计轴计辆；窗口计算机按一车一档的方式建立并显示图像；可一次性存储 10 天左右（约50000 辆车）列车图片（可扩充）；能与 AEI 系统连接；可自动生成车统15、车统81 等列检所常用报表；预留 HMIS 接口；实现分散检测、集中报警、联网监测、信息共享。 三 TFDS 系统组成TFDS 系统由数据采集站、数
37、据处理中转站和检测分析中心组成，关系如图 14-2 所示。 四 TFDS 系统硬件TFDS 系统硬件由九个部分组成：永磁信号传感器（即磁钢组）；前置处理器（即永磁信号前端处理机）；高速摄像设备；光源补偿设备；端口处理器；光纤收发器；交换机；网络服务器；窗口计算机。具体分布为： 1 轨边设备 表 14-1序号 名 称 数量 单位 作 用1 保护门 2 个 对摄像机起到保护作用2 步进电机 2 个 调节光圈的驱动器3 转角电机 2 个 对保护门驱动4 摄像机 2 台 采集图片5 摄像机安装座 2 个 固定摄像机位置6 调整架 2 个 微调摄像机位置7 风扇 2 个 散热8 光圈调节装置 2 个 光
38、圈调节的传动部分9 UV 镜 2 个 保护镜头10 太阳灯 4 个 光源补偿11 10 芯航空插头 2 个 与控制部分连接12 底座 2 套 整个外壳固定13 保护箱 2 个 外壳2 轨心设备 表 14-2序号 名 称 数量 单位 作 用1 太阳灯 4 个 光源补偿2 摄像机 2 台 采集图片3 摄像机安装座 2 个 固定摄像机位置4 调整架 2 个 微调摄像机位置5 摄像机保护箱 2 个 恒温保护6 轨心保护门 1 套 对轨心设备保护3 分析中心 表 14-3序号 名 称 数量 单位 作 用1 窗口计算机 5 台 数据浏览2 服务器 1 台 数据汇总3 光纤收发器 1 台 接收数据到服务器4
39、 UPS 不间断电源 1 台 保证服务器在断电情况下照常工作五 TFDS 图像显示方式 在 TFDS 系统中，以一车一档的方式进行显示，每辆车形成 26 幅图片，分两种浏览方式可以查看，其中一种浏览方式显示 10 幅图片，主要显示侧架和车钩连接部（互钩差），另一浏览方式显示 16 幅图片，主要用来显示制动梁（含摇枕）和车钩缓冲装置部分图像。具体如下：六 TFDS 安装选点要求1、图像采集站选址要求进站信号机以内（如果在信号机外安装，机外易停车，造成丢图等现象）；避开电气化铁路的高压线塔回流线位置 2.5 米以上；避开钢轨接头处（磁钢安装范围）2.5 米以上；直线段要求 100 米以上；避开坡道
40、，要求坡度在 5/1000 以内；与邻线距离不小于 3.5 米（相邻线两钢轨内侧距离）；避开变压器塔架位置 2.5 米以上；安装点位置最好比轨道两侧高，以利于排水。2、现场采集点选址要求 1、2磁钢线的铺设（80 米，深 800mm，宽 300mm），水泥埋设接线立柱 1 个，并起四方平台（长 400mm宽 400mm高 300mm）（用于安装接线盒 HZ12）；轨边箱至探测房线缆管及过轨：预埋两根 100 钢管。3、数据处理中转站要求预埋信号防雷和电源防雷地线两处，并避开电气化铁路的高压线塔回流线位置、变压器塔架位置 3 米以上，两地线线径需大于 10mm2，信号防雷地线对地电阻需小于 4，
41、电源防雷地线对地电阻需小于 10；10KVA 电源，满足 AC220V、50Hz；保持室内温度（1625）；按数据处理中转站基础图施工。4、检测分析中心要求室内装修时地面建议采用地笼方式，以利于布线与美观 4KVA 以上电源和配电箱，满足AC220V、50Hz；提供 6 套电脑桌椅；为每台电脑提供并安装好电源插座和网线模块插座；保持室内温度（1625）。5、光缆要求光缆及其铺设（采用单模铠装地埋式 8 芯光缆）；光缆熔接，并提供光纤收发器；确保光纤通讯正常。安装前完成设备增容、过轨、基础、光缆铺设、地线、探测房、分析中心电源及局域网等工作后通知厂家发货安装，安装调试过程中，用户维护人员跟班参与
42、安装，以便日后维护。七 TFDS 系统软件介绍TFDS 系统主要有以下程序：车辆信息采集及设备控制程序；图像采集程序；图像传输程序；列检中心服务器程序；列检中心列检终端程序第二节 货车运行故障动态图像检测系统标准一 运用标准TFDS 对货车下列部位的可视部分进行外观检查，检查范围和质量标准如下：1 转向架滚动轴承外圈前端、前盖、承载鞍前端无裂损，轴端螺栓无丢失。侧架及一体式构架侧梁外侧、摇枕底部无裂损，侧架立柱磨耗板无窜出、丢失，交叉支撑装置盖板下平面无变形、破损，交叉杆无裂损、弯曲、变形，交叉杆支撑座无破损，轴箱及摇枕弹簧无窜出、丢失，外簧无折断，转 K4 型转向架弹簧托板底部无破损、斜楔主
43、摩擦板无窜出、丢失。2 制动装置闸瓦托吊无裂损，制动梁支柱无裂损、梁体无弯曲、变形，闸瓦托吊的圆销、开口销、U形插销（螺栓）无丢失，闸瓦、闸瓦插销安装不到位、丢失，下拉杆无折断、丢失，安全吊无脱落、丢失，制动梁支柱、下拉杆、固定杠杆支点、移动杠杆、上拉杆的圆销、开口销无折断、丢失，制动梁无脱落。闸调器无丢失，各拉杆无折断；截断塞门开、闭状态正常。3 车钩缓冲装置钩尾框底部无裂损、折断，钩尾框托板螺栓及螺母无丢失，从板、从板座、缓冲器底部无破损，钩尾销螺栓、螺母、开口销无丢失。现场检车员要对 TFDS 预报的上述部位故障（含疑似故障）逐一进行检查确认。 二 工作标准1 交接班工作标准TFDS 动
44、态检车员在交接班时，交班人员应认真填写货车安全防范系统动态检车组交接班记录薄（见附表 3）。接班人员应确认设备状态良好，向交班人员了解设备使用情况及探测网络运行情况，检查记录台帐，交接班人员共同在交接班记录薄上签字。2 动态检车组长工作标准 TFDS 动态检车组长负责监测 TFDS 系统运行状态，并负责传输通道故障的监测，要将 TFDS故障情况及时上报车辆段进行处理。当 TFDS 客户端计算机无法正常工作时或 TFDS 由于光线干扰及其它因素造成图像不清晰、动态检车员无法判断时，要立即向列检值班员报告，由列检值班员通知该班现场检车工长，由现场检车员按技检标准对列车进行人工检查。 3 动态检车组
45、长工作标准 TFDS 动态检车组长在接车完成后，要对通过列车的编组情况和每一辆车的图像进行浏览检查，消除不正常现象，确保图像清晰、正确，满足动态检车员检车要求，并发布作业口令，对动态检车员发现的货车故障，要认真进行判定，确保准确无误。 4 动态检车员工作标准TFDS 动态检车员接到动态检车组长的准备接车口令后，要立即做好接车准备工作。动态检车员要按照职责分工和检查的范围进行作业，在收到列车图像后 6 分钟内完成对显示图像的分析和故障判断，发现故障后，须立即通知动态检车组长进行确认，并详细做好记录。检查完毕后，要向动态检车组长汇报检查完毕。 三 预报反馈TFDS 动态检车人员负责将系统预报故障向
46、列检值班员报告，列检值班员负责将系统所有预报故障按辆为单位向现场检车人员进行预报，现场检车人员负责对系统预报故障进行全面检查确认，并将检查确认结果向列检值班员报告，向动态检车组进行反馈，由动态检车员将检查确认结果录入各系统中。TFDS 动态检车员发现货车故障、并由动态检车组长确认后，由动态检车组长将车次、车号、辆序、故障方位、部位及名称等情况向列检值班员报告；由列检值班员通知现场检车员；由现场检车员对预报故障进行检查确认，并将检查确认情况向动态检车组进行反馈，由动态检车员录入 TFDS。四 拦停程序TFDS 动态检车员发现货车摇枕、侧架裂损；轴承冒烟；制动梁、下拉杆脱落；钩托板裂损及直接危及行
47、车安全的其它车辆故障，经动态检车组长确认后，由动态检车组长将车次、车号、辆序、故障情况通过录音电话通知车辆运行安全监测站 TFDS 值班员，由 TFDS 值班员通过录音电话通知行车调度员和车辆调度员，并填写“货车安全防范系统拦停甩车通知卡”送至行车调度员处，双方签字确认，由行车调度员安排立即拦停，由车辆调度通知车辆段启动辆故调查程序，派员前往处理，并安排专人将处理情况在 24 小时内录入 TFDS。 第 十 五 章 客 车 行 车 安 全 监 测 诊 断 系 统随 着 我 国 旅 客 列 车 提 速 范 围 越 来 越 大 ， 运 行 速 度 越 来 越 高 ， 途 中 停 靠 站 少 ， 确
48、 保 旅 客 列车 运 行 安 全 的 任 务 十 分 艰 巨 。 在 运 行 中 及 时 发 现 和 防 止 故 障 的 发 生 和 扩 大 ， 并 采 用 相 应 信 息化 检 修 作 业 ， 成 为 目 前 保 证 旅 客 列 车 运 行 安 全 急 需 解 决 的 问 题 。 车 辆 运 行 中 基 础 制 动 系 统 作用 是 否 良 好 ,车 辆 转 向 架 性 能 是 否 恶 化 ,车 辆 供 电 系 统 是 否 处 于 安 全 状 态 ,防 滑 器 工 作 状 态是 否 正 常 ,有 无 擦 伤 超 限 的 车 轮 ,空 气 弹 簧 工 作 状 态 ， 轴 承 温 度 是 否
49、超 限 报 警 ,配 电 室 等 重点 防 火 部 位 有 无 火 灾 险 情 等 等 。 这 些 涉 及 列 车 运 行 中 安 全 的 问 题 都 必 须 在 运 行 状 态 下 及 时 发现 并 采 取 相 应 对 策 ， 才 能 使 旅 客 列 车 运 行 安 全 得 到 保 证 。对 上 述 危 及 旅 客 列 车 运 行 安 全 主 要 因 素 进 行 实 时 监 测 诊 断 、 记 录 和 存 储 ， 集 中 显 示 和 报警 ， 故 障 定 位 指 导 维 修 ； 运 行 中 车 载 监 测 诊 断 系 统 通 过 无 线 通 信 装 置 与 地 面 数 据 管 理 与 专 家系 统 双 向 通 信 并 和 局 域 网 联 网 ， 实 现 客 车 运 用 状 态 的 信 息 化 监 控 和 运 用 状 态 的 动 态 检 修 与 管理 。 这 是 本 系 统 的 设 计 目 标 。 KAX-1 客 车 行 车 安 全
