鐵路客車運(yùn)行安全的有效監(jiān)控策略研究

李迎濤

【摘 要】在我國(guó)鐵路客車運(yùn)行速度提升、運(yùn)行密度增大的形勢(shì)下，人們對(duì)鐵路客車的運(yùn)行安全問(wèn)題日益關(guān)注。因此，要加強(qiáng)鐵路客車運(yùn)行安全的地面監(jiān)控能力，要引入先進(jìn)的客車地面監(jiān)控技術(shù)，與TCDS（客車運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)）相結(jié)合應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)鐵路客車故障監(jiān)測(cè)的聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路客車關(guān)鍵運(yùn)行部件的實(shí)時(shí)監(jiān)控，在有效的監(jiān)控策略和手段的前提下，確保我國(guó)鐵路客車的安全運(yùn)行。

【Abstract】With the increase of the running speed and the running density of railway passenger trains in our country， people pay more and more attention to the safety of railway passenger cars. Therefore， we must strengthen the capacity of the ground monitoring for the railway passenger train safety operation， we need to introduce advanced passenger train ground monitoring technology， and combined its application with TCDS， to realize the network application of fault monitoring of railway passenger trains， to achieve real-time monitoring of key components of operation of railway passenger trains， under the premise of effective monitoring strategies and means， to ensure the safe operation of railway passenger cars in our country.

【關(guān)鍵詞】運(yùn)行；安全；監(jiān)控；策略

【Keywords】operation； security； monitoring； strategies

【中圖分類號(hào)】U270.7 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）06-0130-02

1 引言

我國(guó)鐵路客車歷經(jīng)數(shù)次提速，客車的運(yùn)行密度、速度均有大幅度的提升，針對(duì)這一現(xiàn)狀和趨勢(shì)，我們要充分認(rèn)識(shí)到鐵路客車運(yùn)行安全的重要性，要意識(shí)到鐵路與社會(huì)市場(chǎng)形象、社會(huì)經(jīng)濟(jì)方面的關(guān)聯(lián)性意義，全面分析鐵路客車高速運(yùn)行狀態(tài)下的安全隱患，采用有效的客車運(yùn)行監(jiān)測(cè)策略和技術(shù)，以更好地保障鐵路客車運(yùn)行的安全與穩(wěn)定。

2 鐵路客車地面監(jiān)控先進(jìn)技術(shù)分析

當(dāng)前鐵路客車運(yùn)行以貨車5T系統(tǒng)為普遍應(yīng)用的方式，具體的先進(jìn)應(yīng)用技術(shù)包括有：

2.1 紅外光學(xué)軸溫監(jiān)測(cè)技術(shù)（THDS）

當(dāng)車輛在運(yùn)行的過(guò)程中，必然產(chǎn)生車軸與軸承的摩擦現(xiàn)象，導(dǎo)致軸溫升高，如果軸溫過(guò)高，則會(huì)引發(fā)燃軸、切軸、列車傾覆等事故。為此，可以通過(guò)紅外光學(xué)軸溫監(jiān)測(cè)技術(shù)，捕捉車輛軸承的紅能量，將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，準(zhǔn)確地定位車輛軸位，檢測(cè)車輛軸承的溫度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)熱軸并加以處理。

2.2 運(yùn)行品質(zhì)軌邊動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)（TPDS）

在鐵路客車運(yùn)行的過(guò)程中，輪對(duì)與鋼軌的接觸面如果出現(xiàn)損傷，則會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞軌道的結(jié)構(gòu)，甚至引發(fā)斷軌重大事故。為此，要注重對(duì)車輪踏面損傷的動(dòng)力學(xué)監(jiān)測(cè)，采用框架式軌道平臺(tái)、二維板式傳感器、移動(dòng)垂直力檢測(cè)方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛輪軌間的動(dòng)力學(xué)參數(shù)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，并對(duì)列車的超偏載、車輪擦傷等進(jìn)行評(píng)定。

2.3 運(yùn)行故障聲學(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)

也即車輛滾動(dòng)軸承故障軌邊聲學(xué)診斷系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱為TADS。這是在軌邊安裝高精度的短間距聲學(xué)傳感器，對(duì)列車滾動(dòng)軸承振動(dòng)的聲音信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并進(jìn)行能量譜、頻率譜分析，運(yùn)用數(shù)學(xué)模型、專家系統(tǒng)等分析方法，獲悉車輛軸承故障信號(hào)的相關(guān)影響因素，評(píng)定車輛滾動(dòng)軸承故障的程度，提早預(yù)警和防范。

2.4 紅外熱成像監(jiān)測(cè)技術(shù)

它無(wú)須照明光源，主要是利用目標(biāo)物體與周邊環(huán)境的溫差或輻射差，形成可視化的圖像，可以應(yīng)用其隱蔽性強(qiáng)、體積小易于攜帶的優(yōu)勢(shì)，在線拍攝車輛監(jiān)控部位的圖片。

3 鐵路客車運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)TCDS的監(jiān)控實(shí)現(xiàn)

3.1 鐵路客車運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)TCDS的功能

這是一種適應(yīng)于客車安全運(yùn)行而開發(fā)的新型系統(tǒng)，可以有效地通過(guò)車載檢測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)客車的關(guān)鍵部件的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、診斷、預(yù)警和傳輸，其具體功能主要表現(xiàn)為以下方面：

①對(duì)于鐵路客車運(yùn)行中的供電系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、煙火報(bào)警、防滑制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向架等設(shè)備的實(shí)時(shí)顯示和預(yù)警，更好地確保這些設(shè)備運(yùn)行的安全狀態(tài)。

②借助于GPRS通信設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路客車設(shè)備的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。

③鐵路客車到達(dá)站點(diǎn)之后，通過(guò)WLAN設(shè)備實(shí)現(xiàn)與地面的聯(lián)網(wǎng)，聯(lián)網(wǎng)成功即可以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的自動(dòng)下載和處理，在地面專家系統(tǒng)的輔助指導(dǎo)之下，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路客車的故障診斷、分析、維修和處理，更好地減少鐵路客車運(yùn)行安全隱患。

④利用WEB終端查詢系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛段、路局、鐵路總公司的三級(jí)監(jiān)控。

然而，TCDS在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，還存在數(shù)據(jù)的完整性差、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性差、誤報(bào)警和地面應(yīng)用系統(tǒng)不夠完善等缺陷和不足，還有待進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化。

3.2 鐵路客車運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)TCDS的構(gòu)成

3.2.1 車載安全監(jiān)控子系統(tǒng)

這是鐵路客車運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，可以利用車載網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集，獲悉車輛部件的實(shí)時(shí)運(yùn)作狀態(tài)，如：供電、空調(diào)、煙火報(bào)警、軸溫報(bào)警、轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)等，監(jiān)測(cè)故障信息并實(shí)現(xiàn)預(yù)警。

3.2.2 車地?cái)?shù)據(jù)無(wú)線傳輸子系統(tǒng)

這是鏈接車載設(shè)備與地面之間的數(shù)據(jù)傳輸通道，在WLAN的鏈接之下建立車地?cái)?shù)據(jù)通道，實(shí)現(xiàn)車載無(wú)線設(shè)備與客列檢服務(wù)器的鏈接和數(shù)據(jù)發(fā)送。

3.2.3 地面聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)包括有：

①客車運(yùn)行狀態(tài)電子地圖實(shí)時(shí)跟蹤系統(tǒng)。它是利用電子地圖，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和顯示客車的運(yùn)行狀態(tài)信息，并且在回放功能的支持之下，還可以對(duì)客車的運(yùn)行軌跡進(jìn)行重演。

②客車運(yùn)行安全實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。利用GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)車載數(shù)據(jù)的傳送，數(shù)據(jù)收發(fā)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)車載數(shù)據(jù)的解析和狀態(tài)判斷，實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)站則在B/S模式之下，實(shí)現(xiàn)客戶端的遠(yuǎn)程WEB查詢和管理。

③地面專家系統(tǒng)。這是對(duì)列車運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理、分析和回放，全面獲悉車輛的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)比分析車輛不同的運(yùn)行過(guò)程數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的綜合判斷，以確保對(duì)客車運(yùn)行的動(dòng)態(tài)控制和監(jiān)督。

4 鐵路客車故障軌邊圖像檢測(cè)設(shè)備TVDS的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控

4.1 鐵路客車故障軌邊圖像檢測(cè)TVDS設(shè)備的功能

鐵路客車故障軌邊圖像檢測(cè)TVDS設(shè)備包括軌邊設(shè)備和機(jī)房設(shè)備，如：補(bǔ)償光源、車輪傳感器、車輛信息采集工控機(jī)、圖像信息采集工控機(jī)、遠(yuǎn)程管理設(shè)備等，可以較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)客車可視部件狀態(tài)的監(jiān)控。

鐵路客車故障軌邊圖像檢測(cè)TVDS設(shè)備的功能，具體包括有以下幾個(gè)方面：

①實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛信息的實(shí)時(shí)采集。在這個(gè)設(shè)備應(yīng)用之下，可以全面采集主機(jī)車輛的相關(guān)信息，利用車輪傳感器信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的自動(dòng)計(jì)軸、計(jì)輛、測(cè)速。

②線陣圖像采集功能。這主要是對(duì)列車的鉤緩裝置、制動(dòng)裝置、連接裝置、轉(zhuǎn)向裝置等可視部件，實(shí)現(xiàn)線陣圖像采集。

③識(shí)別車號(hào)。在鐵路客車運(yùn)行的過(guò)程中，還需要借助于鐵路客車故障軌邊圖像檢測(cè)TVDS設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)客車車號(hào)和車次的識(shí)別。

④自檢及遠(yuǎn)程維護(hù)。TVDS設(shè)備系統(tǒng)還可以對(duì)鐵路客車的軌邊設(shè)備及專用通道，實(shí)現(xiàn)定時(shí)的自檢和維護(hù)，并在遠(yuǎn)程控制方式之下，確保TVDS設(shè)備的安全無(wú)虞。

⑤抗干擾功能。鐵路客車故障軌邊圖像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備還可以應(yīng)用于各種不良干擾環(huán)境之下，可以較好地抵抗霧雨雪、沙塵、強(qiáng)烈陽(yáng)光等不良干擾條件，實(shí)現(xiàn)對(duì)列車運(yùn)行數(shù)據(jù)的圖像采集。

4.2 鐵路客車故障軌邊圖像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的不足之處

TVDS系統(tǒng)設(shè)備可以較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)客車運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控，減少鐵路客車的運(yùn)行故障，然而，也存在以下不足之處：

①由于TVDS系統(tǒng)設(shè)備包括有多種不同的型號(hào)，這就使其存在較大的個(gè)體差異，在技術(shù)實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)應(yīng)用等方面各有不同，給操作人員帶來(lái)了較大的難度，也不利于列車數(shù)據(jù)的整合運(yùn)用。

②單臺(tái)設(shè)備的獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)，也不利于對(duì)列車運(yùn)行的快速響應(yīng)、故障追蹤、作業(yè)質(zhì)量評(píng)判等，對(duì)于生產(chǎn)調(diào)度和組織造成了較大的影響。為此，需要加強(qiáng)對(duì)TVDS的聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)，加以改進(jìn)和完善。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，面對(duì)我國(guó)鐵路客車運(yùn)行速度加快、密度增大的形勢(shì)，要加強(qiáng)對(duì)鐵路客車運(yùn)行安全的有效監(jiān)控，要充分運(yùn)用TCDS、TVDS等列車運(yùn)行監(jiān)控策略和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)客車

運(yùn)行安全監(jiān)測(cè)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)運(yùn)用，在高科技的集成的條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)客車運(yùn)行安全的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，更好地實(shí)現(xiàn)信息共享、遠(yuǎn)程監(jiān)控和聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，形成系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化的鐵路客車運(yùn)行安全監(jiān)控體系，實(shí)現(xiàn)人控向機(jī)控的突破和跨越式的發(fā)展。