客車(chē)運(yùn)行品質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在客車(chē)運(yùn)用檢修中的應(yīng)用

曾曉東，林 海

（南昌鐵路局 福州車(chē)輛段， 福州 350013）

隨著我國(guó)鐵路運(yùn)營(yíng)的全面提速，為保障行車(chē)安全的需要，自2005年以來(lái)，各大干線上陸續(xù)安裝了運(yùn)行品質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TPDS），其主要針對(duì)貨車(chē)運(yùn)行安全狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。TPDS通過(guò)對(duì)輪軌垂直力和橫向力的連續(xù)檢測(cè)和分析，以及車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)綜合聯(lián)網(wǎng)評(píng)判，實(shí)現(xiàn)了對(duì)運(yùn)行狀態(tài)不良車(chē)輛的識(shí)別，并具有對(duì)車(chē)輛裝載超偏載、車(chē)輪踏面擦傷檢測(cè)等功能, 有效保障了貨車(chē)車(chē)輛的運(yùn)行安全防范與預(yù)警。目前，客車(chē)輪對(duì)監(jiān)測(cè)主要以人工檢測(cè)為主，存在效率低、針對(duì)性不強(qiáng)等問(wèn)題，福州車(chē)輛段利用TPDS監(jiān)測(cè)技術(shù)，改進(jìn)TPDS探測(cè)客車(chē)的力學(xué)模型，結(jié)合客車(chē)車(chē)輛特點(diǎn)及運(yùn)用業(yè)務(wù)情況，構(gòu)建客車(chē)的運(yùn)行品質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)客車(chē)車(chē)輛的運(yùn)行安全防范與預(yù)警。本文以福州車(chē)輛段客車(chē)運(yùn)行品質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用為例，介紹TPDS技術(shù)在客車(chē)運(yùn)用檢修中的應(yīng)用。

1 客車(chē)輪對(duì)檢測(cè)的現(xiàn)狀和存在問(wèn)題

福州車(chē)輛段自2012年臨修更換故障輪對(duì)1 158條，其中輪對(duì)踏面擦傷473條，圓周磨耗到限179條，踏面剝離、凹陷、局部輾寬、不圓288條，如圖1所示。其中，客車(chē)輪對(duì)踏面擦傷、剝離、凹陷、不圓占三分之二的比例，提高這方面的檢測(cè)能力，對(duì)提高運(yùn)用客車(chē)的檢修質(zhì)量、檢修能力意義重大，同時(shí)也能增強(qiáng)運(yùn)用客車(chē)的安全風(fēng)險(xiǎn)卡控能力。

圖1 福州車(chē)輛段臨修輪對(duì)數(shù)量與原因關(guān)系圖

目前，福州車(chē)輛段客車(chē)缺陷輪對(duì)日常檢測(cè)的辦法是依靠手工檢測(cè)，利用車(chē)輪直徑檢查尺等手持式輪對(duì)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行檢查，輪對(duì)缺陷的預(yù)報(bào)通過(guò)日常檢車(chē)乘務(wù)員及庫(kù)檢人員的耳聽(tīng)、眼看、錘敲，通過(guò)每月的輪對(duì)普查進(jìn)行預(yù)報(bào)、跟蹤；極易造成漏檢漏修，缺乏有效的安全風(fēng)險(xiǎn)管理卡控手段；客車(chē)入庫(kù)后，以人工檢測(cè)輪對(duì)的方式，僅僅輪對(duì)預(yù)檢就需要1 h，這種人工檢測(cè)作業(yè)方式勞動(dòng)強(qiáng)度大，檢修時(shí)間長(zhǎng)、作業(yè)效率低，且容易造成漏檢漏修，給客車(chē)的運(yùn)行安全帶來(lái)隱患。

隨著客車(chē)運(yùn)行速度的不斷提升，普速客車(chē)輪對(duì)缺陷問(wèn)題越來(lái)越多，客車(chē)緊急制動(dòng)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)大量的輪對(duì)擦傷，人工檢測(cè)滿足不了普速客車(chē)檢修效率的要求，人工卡控滿足不了安全風(fēng)險(xiǎn)管理的要求，因此，普速客車(chē)的日常輪對(duì)檢測(cè)采取動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)的措施勢(shì)在必行，在動(dòng)車(chē)組輪對(duì)故障動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)難以利用的情況下，通過(guò)利用既有的由鐵道科學(xué)研究院研制的TPDS技術(shù)，加強(qiáng)客車(chē)輪對(duì)的檢測(cè)能力，是一種有益的嘗試。

2 客車(chē)運(yùn)行品質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成和實(shí)現(xiàn)

客車(chē)運(yùn)行品質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)由探測(cè)站、路局監(jiān)控中心、鐵路總公司查詢中心3級(jí)組成，站段在運(yùn)用車(chē)間值班室設(shè)監(jiān)控復(fù)示終端訪問(wèn)路局中心服務(wù)器。各級(jí)中心之間與探測(cè)站之間通過(guò)鐵路通信網(wǎng)絡(luò)相連。探測(cè)站安裝車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)地面安全檢測(cè)裝置，實(shí)時(shí)檢測(cè)通過(guò)列車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)；各級(jí)中心收集所轄下級(jí)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，執(zhí)行監(jiān)控、追蹤、查詢、管理、分析、評(píng)判等功能；運(yùn)用車(chē)間值班室監(jiān)視探測(cè)站，接收上級(jí)下達(dá)的危險(xiǎn)車(chē)監(jiān)控名單及相關(guān)命令，并負(fù)責(zé)車(chē)輛檢查和處理任務(wù)。最大限度地利用既有的投資，除應(yīng)用軟件、客車(chē)電子標(biāo)簽外，其他組成部分與貨車(chē)TPDS共用設(shè)備，為保證TPDS能兼容客車(chē)與貨車(chē)數(shù)據(jù)，需要做系統(tǒng)升級(jí)。

為讓探測(cè)站能識(shí)別客車(chē)車(chē)號(hào)，需要在客車(chē)上安裝客車(chē)電子標(biāo)簽，如圖2所示，本系統(tǒng)采用XCTF-5型客車(chē)電子標(biāo)簽，標(biāo)簽是無(wú)源電子標(biāo)簽，不含電池。編程時(shí)由編程器提供工作電源，被地面裝置讀出時(shí)從微波中提取工作能量，因此無(wú)需額外供電。標(biāo)簽全密封、免維護(hù)、使用壽命長(zhǎng)、工作溫度范圍寬。具有適應(yīng)車(chē)速高、全天候穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，標(biāo)簽內(nèi)可編程寫(xiě)入車(chē)號(hào)、車(chē)種車(chē)型、制造廠、制造年月等信息，標(biāo)簽格式如圖3所示，安裝方法執(zhí)行鐵路客車(chē)標(biāo)簽安裝技術(shù)條件的相關(guān)規(guī)定。

圖2 XCTF-5型客車(chē)電子標(biāo)簽

其中探測(cè)站利用既有的貨車(chē)TPDS探測(cè)站，由測(cè)試平臺(tái)、傳感器、車(chē)號(hào)識(shí)別裝置、信號(hào)調(diào)理單元、數(shù)據(jù)采集儀、測(cè)試工控機(jī)、測(cè)點(diǎn)服務(wù)器、UPS、雨量計(jì)、防雷組件等組成。完成數(shù)據(jù)采集、處理、分析，管理設(shè)備運(yùn)行狀況，實(shí)時(shí)向基層節(jié)點(diǎn)服務(wù)器傳送監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為了讓探測(cè)站能正常識(shí)別客車(chē)的電子標(biāo)簽，需要對(duì)車(chē)站控制與處理系統(tǒng)（CPS）的計(jì)算機(jī)軟件升級(jí)，使之能讀取地面設(shè)備傳輸?shù)碾娮訕?biāo)簽等數(shù)據(jù)信息。

圖3 客車(chē)標(biāo)簽信息格式

為了更好地監(jiān)控、分析TPDS數(shù)據(jù)，需要重新設(shè)計(jì)TPDS監(jiān)控軟件，使之具備過(guò)車(chē)監(jiān)控(管內(nèi)TPDS 探測(cè)站檢測(cè)的數(shù)據(jù)）、報(bào)警車(chē)查詢（按指定的組合條件查詢經(jīng)過(guò)管內(nèi)TPDS 報(bào)警客車(chē)的檢測(cè)信息及車(chē)輛的處理反饋信息，信息以車(chē)輛為單位進(jìn)行展示）、統(tǒng)計(jì)分析（按指定的條件對(duì)客車(chē)TPDS 踏面報(bào)警車(chē)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析）、車(chē)輛維護(hù)（對(duì)管內(nèi)安裝車(chē)號(hào)標(biāo)簽的客車(chē)的相關(guān)信息進(jìn)行查詢和維護(hù)）的功能，由中國(guó)鐵道科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)的客車(chē)運(yùn)行品質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的界面圖如圖4所示。

圖4 客車(chē)運(yùn)行品質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的界面

3 應(yīng)用效果分析

目前車(chē)輛在入庫(kù)檢修過(guò)程中輪對(duì)位置受車(chē)輛構(gòu)造以及停放位置的影響，作業(yè)人員很難進(jìn)行全面檢查，如輪對(duì)踏面與鋼軌接觸面、構(gòu)架與輪對(duì)交錯(cuò)面、輪對(duì)踏面銹蝕等，該系統(tǒng)能提前預(yù)報(bào)車(chē)輛輪對(duì)的運(yùn)行問(wèn)題，提醒庫(kù)檢班組對(duì)預(yù)報(bào)故障車(chē)輛的輪對(duì)進(jìn)行重點(diǎn)檢查跟蹤，及時(shí)發(fā)現(xiàn)輪對(duì)故障并進(jìn)行處理。

系統(tǒng)通過(guò)輪對(duì)與軌面的沖擊數(shù)值能及時(shí)反映列車(chē)車(chē)輛的運(yùn)行品質(zhì)，部分車(chē)輛輪對(duì)由于材質(zhì)問(wèn)題，時(shí)常出現(xiàn)輪對(duì)“失圓”的故障，該故障靠肉眼很難發(fā)現(xiàn)。TPDS能為作業(yè)者提供檢查的依據(jù)，通過(guò)系統(tǒng)反映的沖擊數(shù)值對(duì)問(wèn)題輪對(duì)進(jìn)行“多位”測(cè)量，判斷出輪對(duì)“失圓”故障。

自2013年以來(lái)，福州車(chē)輛段在20組客車(chē)上的播音車(chē)上安裝客車(chē)電子標(biāo)簽，使用客車(chē)運(yùn)行品質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，取得了良好效果。

近半年來(lái)，車(chē)間通過(guò)對(duì)多趟車(chē)報(bào)警信息情況與現(xiàn)車(chē)檢查情況進(jìn)行了比對(duì)，其報(bào)警準(zhǔn)確率達(dá)到85%以上。2013年11月的部分報(bào)警數(shù)據(jù)與輪對(duì)故障分析如表1所示。

表1 TP報(bào)警數(shù)據(jù)與輪對(duì)故障分析表

11月份TPDS共報(bào)警179次，其中1級(jí)報(bào)警34次，2級(jí)報(bào)警25次，3級(jí)報(bào)警120次。車(chē)輛入庫(kù)后檢查情況：共發(fā)現(xiàn)問(wèn)題輪對(duì)故障71輛，其中更換輪對(duì)28輛，故障輪對(duì)跟蹤43輛；未發(fā)現(xiàn)輪對(duì)故障共28次，其中1級(jí)報(bào)警2次，2級(jí)報(bào)警14次，3級(jí)報(bào)警12次，報(bào)警準(zhǔn)確率達(dá)到85%。

輪對(duì)質(zhì)量狀態(tài)的好壞，直接危及客車(chē)運(yùn)行安全。通過(guò)TPDS可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中輪對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題，提高發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的準(zhǔn)確率，入庫(kù)后能有針對(duì)性及時(shí)解決存在的安全隱患，對(duì)提高客車(chē)運(yùn)用檢修質(zhì)量、車(chē)輛運(yùn)行品質(zhì)、確保客車(chē)運(yùn)行安全等方面均起到重要作用。

根據(jù)近半年報(bào)警等級(jí)以及現(xiàn)場(chǎng)檢查測(cè)量情況，系統(tǒng)報(bào)警等級(jí)與車(chē)輛輪對(duì)故障等級(jí)之間并非完全成正比關(guān)系，初步判斷影響報(bào)警等級(jí)的因素主要有以下幾點(diǎn)：（1）TPDS各級(jí)報(bào)警等級(jí)數(shù)據(jù)偏差量較小，造成同輛車(chē)報(bào)警等級(jí)上下浮動(dòng)較大。（2）車(chē)廂旅客搭載量是造成同輛車(chē)相同輪對(duì)故障報(bào)警等級(jí)不一致的主要原因。（3）列車(chē)通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的速度與輪軌間的跳動(dòng)密切相關(guān)。（4）部分故障輪對(duì)在運(yùn)行過(guò)程中與軌面間摩擦，使輪對(duì)踏面故障得到局部自然修復(fù)（如踏面擦傷故障），報(bào)警等級(jí)降低。（5）不同區(qū)間的檢測(cè)設(shè)備測(cè)量靈敏度不一致。

擴(kuò)大TPDS各級(jí)報(bào)警等級(jí)之間沖擊量的相差值，便于解決輪對(duì)故障等級(jí)與報(bào)警等級(jí)不一致的問(wèn)題。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)半年多的使用，客車(chē)TPDS通過(guò)先進(jìn)的檢測(cè)方法能夠?qū)崿F(xiàn)客車(chē)動(dòng)態(tài)檢測(cè)的目的，對(duì)提高運(yùn)用客車(chē)檢修質(zhì)量以及提高車(chē)輛的運(yùn)行品質(zhì)起著重要作用。

[1]宋金瑛. TPDS、TADS監(jiān)控結(jié)果與車(chē)輛運(yùn)行故障關(guān)聯(lián)性分析[J]. 鐵道機(jī)車(chē)車(chē)輛，2007，27（2）：58-70.

[2]李傳翔. TPDS踏面損傷報(bào)警與貨車(chē)車(chē)輪踏面損傷成因分析[J]. 上海鐵道科技，2010（2）：46-49.

[3]閻 斌，蔣 薈. 車(chē)輛運(yùn)行品質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)TPDS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[C]. 第五屆中國(guó)智能交通年會(huì)暨第六屆國(guó)際節(jié)能與新能源汽車(chē)創(chuàng)新發(fā)展論壇優(yōu)秀論文集（上冊(cè)）—智能交通，2009：20-24.

[4]劉瑞揚(yáng). 車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)地面安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在京滬線的應(yīng)用及展望[J]. 中國(guó)鐵路，2004（5）：32-35.