鐵路客車TVDS系統(tǒng)應(yīng)用探討

阮芙蓉 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司合肥車輛段

TVDS系統(tǒng)（客車運(yùn)行故障圖像監(jiān)控系統(tǒng)）是鐵路客車安全監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)中地對車安全監(jiān)控的一個(gè)重要應(yīng)用系統(tǒng)，TVDS系統(tǒng)動態(tài)檢車員在室內(nèi)對通過各探測站的列車拍攝、圖像傳輸進(jìn)行對照分析、判別有關(guān)故障，實(shí)時(shí)對故障進(jìn)行平臺推送，由相關(guān)客列檢、庫列檢進(jìn)行檢查確認(rèn)和處置，達(dá)到動態(tài)檢測車輛保障客車安全運(yùn)行的目的，為預(yù)防行車事故發(fā)揮著重要作用。

1 概述

國鐵集團(tuán)和上海局集團(tuán)公司近年先后發(fā)文電，就北京、太原、上海、廣州局集團(tuán)公司等進(jìn)一步擴(kuò)大TVDS系統(tǒng)人機(jī)分工作業(yè)試點(diǎn)工作提出了明確要求，通過對普速旅客列車站折作業(yè)、折返作業(yè)實(shí)施TVDS人機(jī)分工后，勞動效率明顯提高、作業(yè)時(shí)間大幅壓縮、安全質(zhì)量穩(wěn)定可控，具備擴(kuò)大試點(diǎn)的條件，為路內(nèi)客車運(yùn)用檢修體制改革順利推進(jìn)奠定了良好基礎(chǔ)。

2 TVDS系統(tǒng)簡介

（1）TVDS系統(tǒng)（客車運(yùn)行故障圖像監(jiān)控系統(tǒng)）是普速客車、動力集中動車組運(yùn)行安全預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括綜合查詢、故障處置、統(tǒng)計(jì)分析、典型故障庫等功能，于2016年10月正式啟用，全路共計(jì)254個(gè)TVDS探測點(diǎn)，上海局集團(tuán)公司轄區(qū)設(shè)置28個(gè)TVDS探測點(diǎn)，分布在上海、安徽、江蘇、浙江三省一市，合肥車輛段21個(gè)（徐州坡里TVDS探測點(diǎn)在建中）、上海機(jī)輛段7個(gè)（圖1）。

圖1 TVDS系統(tǒng)用戶登錄、動態(tài)檢查界面

（2）TVDS系統(tǒng)成像原理

該系統(tǒng)通過布置于軌邊和鋼軌之間的高速相機(jī)陣列，拍攝通過列車車輛的風(fēng)管路連接、走行部、空氣制動裝置、車底分線盒等車輛關(guān)鍵部位的照片，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后傳輸?shù)绞覂?nèi)分析室。

（3）TVDS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

①采用COMS(ComplementaryMetal-Oxide Semiconductor

互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體)相機(jī)加裝紅外濾光片配合高亮度單色LED光源的技術(shù)，解決了戶外應(yīng)用陽光干擾嚴(yán)重的問題。

②在軟件上利用LINLOG技術(shù)（即保持圖像在低照度區(qū)域的情況下保持良好線性、靈敏度，使得照片清晰，便于動態(tài)檢查），可實(shí)現(xiàn)高動態(tài)范圍圖像采集。

③采用面陣相機(jī)拍攝的圖像，車速發(fā)生變化時(shí)，不會出現(xiàn)圖像變形情況，幀速可以到64 fps，可適應(yīng)時(shí)速200 km/h客車。

④采用4K高速線陣相機(jī)配合大功率一字線型激光器拍攝車底，圖像精度高。

⑤可適應(yīng)環(huán)境溫度、濕度范圍大；工作穩(wěn)定性高，可實(shí)現(xiàn)24 h連續(xù)工作。

（4）TVDS系統(tǒng)的構(gòu)成主要包括軌邊設(shè)備、探測點(diǎn)機(jī)房設(shè)備、服務(wù)器等。

①TVDS系統(tǒng)軌邊設(shè)備構(gòu)成

TVDS系統(tǒng)軌邊設(shè)備共有線陣相機(jī)5個(gè)，其中包含沉箱相機(jī)3個(gè)，側(cè)箱相機(jī)各1個(gè)共2個(gè)。軌邊設(shè)備中的箱體、管線等各種輔助裝置均為相機(jī)提供安全防護(hù)、防塵、防水、供電、通信等功能作用，以確保采集圖像最佳。

②線陣相機(jī)布設(shè)位置及拍攝范圍：

A、底部中間線陣相機(jī)3個(gè)：安于軌內(nèi)中心位置，用于拍攝車體轉(zhuǎn)向架底部、底部中間部、車體底部連接處等軌內(nèi)部分。

B、側(cè)部線陣相機(jī)2個(gè)：側(cè)部2個(gè)相機(jī)每側(cè)各1個(gè)相機(jī)，用于拍攝左右兩側(cè)側(cè)下部件、輪對轉(zhuǎn)向架等部件。

C、TVDS系統(tǒng)調(diào)試：TVDS系統(tǒng)軌邊設(shè)備安裝完成以后，進(jìn)行軌邊設(shè)備與檢測中心進(jìn)行的聯(lián)合調(diào)試。

D、安裝效果見圖2：

圖2 TVDS系統(tǒng)探測點(diǎn)軌邊安裝效果圖

（5）動態(tài)拍攝圖像的應(yīng)用

TVDS拍攝列車圖像分為列車兩側(cè)、列車底部，其中列車底部圖像又分為左側(cè)、中側(cè)和右側(cè)。檢查的范圍是：動態(tài)本屬作業(yè)、動態(tài)折返作業(yè)以及動態(tài)站折作業(yè)對兩側(cè)側(cè)部和底部左、中、右相機(jī)攝錄的照片進(jìn)行動態(tài)檢查；動態(tài)直通作業(yè)要求動態(tài)檢車員對兩側(cè)側(cè)部相機(jī)拍攝的車輛照片進(jìn)行檢查；動態(tài)技檢作業(yè)要求動態(tài)檢車員對車輛兩側(cè)側(cè)部和底部中間相機(jī)拍到的照片進(jìn)行動態(tài)作業(yè)查看。

3 TVDS系統(tǒng)應(yīng)用管理情況及存在問題

3.1 TVDS系統(tǒng)應(yīng)用情況

TVDS系統(tǒng)動態(tài)檢測已經(jīng)在客車運(yùn)行動態(tài)監(jiān)控中發(fā)揮出重要的作用，對于發(fā)現(xiàn)車輛異常故障、防止發(fā)生事故起到了重要的作用，如果發(fā)現(xiàn)不及時(shí)可能造成鐵路交通事故，危及人民生命、財(cái)產(chǎn)安全。各類型故障主要如下：

（1）根據(jù)國鐵集團(tuán)通報(bào)的TVDS系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的典型車輛故障，按車輛故障部位分類有：

①車輛底部故障主要有：閘瓦折斷、閘片丟失、抗側(cè)滾扭桿安全吊帶斷裂、抗側(cè)滾扭桿松脫、車下配線盒檢查門開放、集便器線路箱門開放、高度調(diào)整桿脫落、車鉤托板磨耗板竄出、風(fēng)擋緩沖板變形、截?cái)嗳T關(guān)閉、緩解閥鏈條未裝、風(fēng)管未接、逆變器箱體護(hù)板脫落。

②車輛側(cè)部故障主要有：防塵堵鏈未掛起、廣播線脫落、J5電機(jī)皮帶脫落、閘瓦翻轉(zhuǎn)、閘瓦間隙過大、電池箱門手把未關(guān)閉、速度傳感器探頭脫出、電力連接線座蓋開放、高度調(diào)整閥調(diào)整桿脫落、油壓減震器折斷、折棚風(fēng)擋開放、折角塞門故障等。

（2）TVDS系統(tǒng)各探測點(diǎn)發(fā)現(xiàn)的典型故障案例（見圖3、圖4、圖5、圖6）

圖3 2016年12月淮南線下行TVDS發(fā)現(xiàn)T***次車輛制動閘片遺失

圖4 2017年6月京廣線株洲上行TVDS預(yù)報(bào)Z**次抗側(cè)滾扭桿松脫

圖5 2017年7月隴海線西安下行K***次硬座車下分線盒蓋開啟

圖6 2020年8月湘桂線南寧下行到達(dá)K****次閘瓦折斷

3.2 TVDS系統(tǒng)管理情況

當(dāng)前合肥車輛段根據(jù)國鐵集團(tuán)和上海局集團(tuán)公司相關(guān)要求，相繼擬發(fā)了《客車運(yùn)行故障圖像監(jiān)控系統(tǒng)（TVDS)運(yùn)用管理辦法》、《TVDS、AEI設(shè)備故障維修應(yīng)急預(yù)案》等文件，明確相關(guān)車間、職能部門責(zé)任、制定作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、加強(qiáng)過程盯控、落實(shí)應(yīng)急處置措施等，逐步規(guī)范TVDS系統(tǒng)的管理。

3.3 TVDS系統(tǒng)應(yīng)用管理中存在的問題

（1）人員素質(zhì)教育方面

①TVDS動態(tài)作業(yè)人員的作業(yè)理念轉(zhuǎn)變不到位。相對于傳統(tǒng)的客車庫內(nèi)檢修和客列檢作業(yè)，TVDS系統(tǒng)通過拍攝傳輸?shù)膱D片比對來檢查車輛運(yùn)行狀態(tài)，部分作業(yè)人員或新轉(zhuǎn)崗人員存在客車作業(yè)方式變化的不適應(yīng)現(xiàn)象，面對海量圖片動態(tài)檢查時(shí)容易麻痹松懈漏檢。

②作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、案例培訓(xùn)不到位。隨著本屬、外屬列車車型的變化、車輛設(shè)施加裝改造和動力集中動車組的逐步開行等變化，如果掌握不及時(shí)容易造成車輛故障漏檢。

（2）人員配備方面

部分TVDS探測點(diǎn)動態(tài)檢查作業(yè)人員配置不齊，不能滿足作業(yè)分組派工要求，動態(tài)檢查作業(yè)過程中因作業(yè)時(shí)間緊張易發(fā)簡化作業(yè)、故障推送不及時(shí)、處置不當(dāng)?shù)葐栴}。

（3）作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行方面

①動態(tài)檢查作業(yè)人員未嚴(yán)格按標(biāo)作業(yè)。TVDS動態(tài)檢查作業(yè)存在作業(yè)軌跡不符合要求、平臺故障信息中確認(rèn)類或預(yù)報(bào)類故障未及時(shí)上傳作業(yè)平臺、確認(rèn)類故障被提交為預(yù)報(bào)故障未推送本地客列檢、漏檢故障等現(xiàn)象。

②TVDS作業(yè)平臺相關(guān)列車信息動態(tài)維護(hù)不及時(shí)。由于調(diào)圖或客車運(yùn)行交路變更，作業(yè)圖表的作業(yè)車次信息未及時(shí)更新,部分車次無配屬客整所信息、動態(tài)技檢作業(yè)未填寫本地客列檢信息、列車配屬客整所信息填寫錯誤、回送車次無車輛配屬信息等，易造成作業(yè)車次漏檢或監(jiān)控故障信息無法正常推送。

（4）監(jiān)控設(shè)備故障應(yīng)急處置方面

對TVDS系統(tǒng)的沉箱、磁鋼、補(bǔ)充光源、網(wǎng)線、光纖收發(fā)器、磁盤陣列柜以及服務(wù)器等設(shè)發(fā)生異常，反饋或檢修不及時(shí)會導(dǎo)致丟圖或圖像不清晰等現(xiàn)象，直接影響TVDS動態(tài)作業(yè)的質(zhì)量，容易造成車輛運(yùn)行故障漏檢漏修等問題。

4 TVDS系統(tǒng)應(yīng)用管理優(yōu)化及建議

（1）完善TVDS系統(tǒng)應(yīng)用管理規(guī)章制度。根據(jù)國鐵集團(tuán)、上海局集團(tuán)公司新頒文電要求，以及生產(chǎn)現(xiàn)場反饋的意見，及時(shí)修訂完善TVDS系統(tǒng)相關(guān)的管理制度和作業(yè)要求，確保管理制度的可操作性。如《合肥車輛段TVDS、AEI設(shè)備故障維修應(yīng)急預(yù)案》先后進(jìn)行了2次修訂，從應(yīng)急指揮、應(yīng)急響應(yīng)、應(yīng)急處置到應(yīng)急工具備品管理、設(shè)備故障統(tǒng)計(jì)分析等均做了優(yōu)化和改進(jìn)。建議在設(shè)備故障統(tǒng)計(jì)分析方面的工作進(jìn)一步強(qiáng)化，通過認(rèn)真調(diào)查TVDS系統(tǒng)設(shè)備的共性故障和重點(diǎn)故障，定期研討、深入分析設(shè)備故障產(chǎn)生的原因和規(guī)律，在向集團(tuán)公司相關(guān)處室匯報(bào)的同時(shí)，及時(shí)將相關(guān)信息完整地反饋給設(shè)備生產(chǎn)廠家，共同分析、協(xié)同解決，從設(shè)備源頭質(zhì)量、優(yōu)化設(shè)計(jì)方面防范故障的產(chǎn)生。

（2）認(rèn)真開展立標(biāo)塑型工作。要通過標(biāo)準(zhǔn)化TVDS探測點(diǎn)創(chuàng)建等方式，以點(diǎn)帶面，不斷夯實(shí)TVDS系統(tǒng)的應(yīng)用管理，以標(biāo)準(zhǔn)化創(chuàng)建為契機(jī)，從強(qiáng)化隊(duì)伍素質(zhì)、規(guī)范上道作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、卡控作業(yè)流程等方面入手，積極對標(biāo)找差，不斷提升TVDS系統(tǒng)現(xiàn)的管理水平。通過召開的TVDS探測站標(biāo)準(zhǔn)化示范點(diǎn)創(chuàng)建推進(jìn)會，以經(jīng)驗(yàn)交流、標(biāo)準(zhǔn)化探測站現(xiàn)場觀摩等方式，推動TVDS系統(tǒng)規(guī)范化管理。建議在TVDS探測站標(biāo)準(zhǔn)化創(chuàng)建過程中，加強(qiáng)5T班組的工長、動態(tài)檢車員的交流，特別是在車輛故障查找技巧、故障推送流程、設(shè)備故障規(guī)律分析等方面進(jìn)行深入交流。

（3）加強(qiáng)TVDS系統(tǒng)動態(tài)檢車員培訓(xùn)教育。首先應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)作業(yè)方式變化、管理理念更新的教育，特別時(shí)新轉(zhuǎn)崗和新入職人員的宣傳教育，思想上要適應(yīng)鐵路客車檢修方式的變化；其次要按崗定編，持續(xù)地做好業(yè)務(wù)知識的培訓(xùn)，對本屬、外屬列車車型的變化、車輛配件設(shè)施加裝改造和動力集中動車組的逐步開行等變化進(jìn)行重點(diǎn)學(xué)習(xí)，結(jié)合案例教育等防范作業(yè)過程中車輛故障漏檢；再次相關(guān)TVDS系統(tǒng)的車間、科室管理人員也要同步組織學(xué)習(xí)，對新頒布的規(guī)章、文電要認(rèn)真學(xué)習(xí)才能更好地督促管理。

（4）做好TVDS系統(tǒng)動態(tài)作業(yè)質(zhì)量抽查考核制度的落實(shí)。

①嚴(yán)格落實(shí)檢查考核制度。通過落實(shí)客車TVDS運(yùn)用作業(yè)質(zhì)量抽查管理辦法、客車TVDS運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)化對規(guī)辦法等方式，對TVDS系統(tǒng)信息維護(hù)、動態(tài)檢車員抽考、作業(yè)質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)等方面進(jìn)行檢查、考核、通報(bào)，逐漸形成良好、規(guī)范的作業(yè)習(xí)慣。

②做好TVDS動態(tài)檢車員的正向激勵。對TVDS系統(tǒng)動態(tài)檢車員的檢查發(fā)現(xiàn)的車輛重點(diǎn)故障，按照故障等級和重要程度及時(shí)兌現(xiàn)獎勵，對發(fā)現(xiàn)的重大隱患故障向集團(tuán)公司請示予以重獎，鼓勵TVDS動態(tài)檢車員認(rèn)真按標(biāo)作業(yè)。

（5）加強(qiáng)TVDS設(shè)備日常檢修和故障搶修工作。在認(rèn)真做好TVDS設(shè)備日常檢修、半月檢、月檢的同時(shí)，按照春秋兩季的季節(jié)性特點(diǎn)，做好TVDS系統(tǒng)軌邊露天設(shè)備的整修，確保TVDS設(shè)備提供及時(shí)、清晰、完整的車輛圖像信息。與此同時(shí)按照集團(tuán)公司、段關(guān)于5T設(shè)備故障搶修應(yīng)急預(yù)案，要認(rèn)真落實(shí)好TVDS系統(tǒng)巡查和值班制度、故障應(yīng)急響應(yīng)、故障維修應(yīng)急處理程序、檢修根據(jù)備品管理、故障統(tǒng)計(jì)和責(zé)任分析等工作，針對TVDS系統(tǒng)設(shè)備設(shè)施故障、網(wǎng)絡(luò)通訊故障、電力設(shè)施故障、平臺軟件異常等在做好故障搶修工作結(jié)束后做好經(jīng)驗(yàn)總結(jié)分析，通過實(shí)例操作、案例學(xué)習(xí)等不斷提高設(shè)備檢修人員的故障搶修能力和效率。

（6）加強(qiáng)管理人員的履職督查。根據(jù)《客車運(yùn)行故障圖像監(jiān)控系統(tǒng)（TVDS)運(yùn)用管理辦法》的管理職責(zé)分工，結(jié)合TVDS系統(tǒng)階段性、季節(jié)性故障重點(diǎn)，認(rèn)真做好季節(jié)性變化對設(shè)備檢修帶來影響的風(fēng)險(xiǎn)研判，通過雙重預(yù)防機(jī)制認(rèn)真批分安全風(fēng)險(xiǎn)檢查項(xiàng)點(diǎn)，加強(qiáng)管理干部的現(xiàn)場檢查盯控，量化檢查任務(wù)，通過管理人員履職盡責(zé)促進(jìn)TVDS系統(tǒng)保持良好的應(yīng)用管理狀態(tài)。

5 總結(jié)與展望

（1）TVDS系統(tǒng)（客車運(yùn)行故障圖像監(jiān)控系統(tǒng)）作為客車地對車安全監(jiān)控系統(tǒng)在提前預(yù)防行車事故等方面發(fā)揮著重要作用，但在實(shí)施過程中仍然存在不足需要改進(jìn)和完善，如TVDS系統(tǒng)軟件自身的功能有待升級和拓展，車輛故障信息跨局查詢、統(tǒng)計(jì)分析類別設(shè)置等功能不完善；動態(tài)檢車員長時(shí)間作業(yè)視覺疲勞和夜間松懈容易造成車輛重點(diǎn)故障的漏檢，諸如此類問題還有待TVDS系統(tǒng)應(yīng)用管理單位、京天威等軟件維護(hù)單位、設(shè)備供應(yīng)單位等密切協(xié)作，不斷加以升級改進(jìn)。

（2）做好TVDS系統(tǒng)故障自動識別程序的研發(fā)。為借鑒TEDS系統(tǒng)（動車組運(yùn)行故障動態(tài)圖像檢測系統(tǒng)）具有的自動識別報(bào)警功能，彌補(bǔ)人工檢查的短板，嘗試增加車輛故障自動識別及報(bào)警提示功能。合肥車輛段在TVDS系統(tǒng)正式啟用兩年后，在泰州客整所實(shí)施TVDS系統(tǒng)自動比對車輛圖片的采集，優(yōu)先采集客車主要的12種車型中比較重要的閘瓦、速度傳感器和箱門故障，分別對該三類故障特征做了相關(guān)圖像處理、識別算法測試，測試算法對閘瓦掉塊、速度傳感器探頭脫出、側(cè)部箱門開放的識別效果取得了一定的進(jìn)展，但是由于既有普速客車使用年限長、車種車型復(fù)雜等多方面因素，制約了TVDS系統(tǒng)對車輛故障自動識別研發(fā)工作進(jìn)展。隨著普速客車?yán)吓f車型的報(bào)廢、統(tǒng)型DC600V機(jī)車供電客車等成熟車型逐漸普及、信息通信技術(shù)的高速發(fā)展，TVDS系統(tǒng)對故障自動識別的升級研發(fā)將成為可能，通過TVDS系統(tǒng)自動識別報(bào)警功能結(jié)合人工檢查，將使得該系統(tǒng)為保障客車運(yùn)行安全發(fā)揮出更大作用。