貨車故障軌邊圖像檢測系統(tǒng)實踐與探索

安全是鐵路運輸永恒的主題。我國鐵路近年來經(jīng)歷多次大規(guī)模提速，客車速度不斷提高，貨物重載列車開行數(shù)量增多，列檢作業(yè)保證區(qū)段延長，過去傳統(tǒng)、粗放、人控的安全防范體系，已不能適應(yīng)鐵路跨越式發(fā)展的需要。為加強貨車安全防范系統(tǒng)的運用，確保提速安全的持續(xù)穩(wěn)定，優(yōu)化重組列檢的作業(yè)方式，實現(xiàn)列檢作業(yè)由靜態(tài)向動態(tài)的逐步轉(zhuǎn)變。根據(jù)鐵道部要求，制定TFDS人機分工方案并組織了實施。

一、研制的背景

長期以來，鐵路貨車的運用維修手段陳舊，技術(shù)落后，列檢作業(yè)基本靠檢車員“手摸、錘敲、眼看、耳聽、鼻聞”，列檢作業(yè)人員鉆入、鉆出列車車輛，不僅效率低，而且無法保證作業(yè)質(zhì)量。隨著貨物列車高速、重載、大密度的開行，勢必造成各列檢所日常檢修任務(wù)的增加、工人勞動強度的加劇。而列檢技檢質(zhì)量易受氣候、職工素質(zhì)、心理狀態(tài)和人體疲勞程度等因素的影響，易給行車帶來安全隱患。綜上所述，傳統(tǒng)的列檢作業(yè)方式越來越難適應(yīng)形勢發(fā)展的需要。

二、方案的制定

根據(jù)新《鐵路貨車運用維修規(guī)程》（以下簡稱《運規(guī)》）第424條之規(guī)定，每個TFDS探測站的列車動態(tài)檢查至少設(shè)1個動態(tài)檢車組。每個動態(tài)檢車組可采取全列分區(qū)域或分段包車的方式設(shè)置檢查工位，并由動態(tài)檢車組長或工長發(fā)出指令，系統(tǒng)自動分車、分段或分列。分區(qū)域設(shè)置檢查工位時，須按轉(zhuǎn)向架側(cè)架、轉(zhuǎn)向架底部、車鉤緩沖部位、車底部等檢查區(qū)域分別設(shè)置。包車設(shè)置檢查工位時，每個檢查工位須按轉(zhuǎn)向架的仰視—轉(zhuǎn)向架的側(cè)視—車鉤緩沖部位的仰視—車鉤緩沖部位的側(cè)視—車底部的仰視的順序進行圖像檢測。1個TFDS動態(tài)檢查室的每一列車的動態(tài)檢查作業(yè)須由1個動態(tài)檢車組完成；在確保列車到達列檢作業(yè)場前或通過車站前完成列車的動態(tài)檢查作業(yè)的前提下，應(yīng)根據(jù)列車的區(qū)間運行時間、列車編組數(shù)量、TFDS探測站的安裝位置等具體情況，確定檢查工位數(shù)量；根據(jù)列車運行圖規(guī)定的車流密度、列車追蹤間隔時間以及檢查徑路數(shù)量或探測站數(shù)量等確定動態(tài)檢車組數(shù)量。

明確動態(tài)檢車組長、動態(tài)檢車員、列檢值班員、現(xiàn)場檢車員在TFDS故障發(fā)現(xiàn)、預(yù)報、傳遞及故障確認等方面的崗位職責(zé)。列檢作業(yè)組與動態(tài)檢車員的配備滿足技檢時間和檢修車的需要。考慮到各部位圖像檢查部件數(shù)目不同。為均衡各工位機的工作量，對每個TFDS動態(tài)檢車組配備四至六名動態(tài)檢車員，現(xiàn)場配備一定車輛故障確認人員。并制定一班、一列、一輛作業(yè)標準及TFDS動態(tài)檢車員發(fā)現(xiàn)故障預(yù)報、確認及反饋作業(yè)流程。根據(jù)新《運規(guī)》TFDS-1動態(tài)檢查程序標準（1）側(cè)架“凹”字檢查法，（2）車鉤緩沖部位“e”字檢查法，（3）車底“三”字檢查法，（4）轉(zhuǎn)向架“Z”“8”字檢查法按照順序進行檢查。

三、實施情況

以濟南鐵路局濟南西車輛段濟南下行運用車間下到列檢作業(yè)場2010年1月TFDS系統(tǒng)檢測匯總為例。

1.綜合使用情況

2010年1月1日8：30至2010年2月1日8：30，系統(tǒng)共通過貨物列車1881列計99510輛，檢測1842列計97404輛，日均檢測59列3142輛，檢測率97.93%，共預(yù)報各類故障18688件，日均發(fā)現(xiàn)故障603件，百輛故障發(fā)現(xiàn)率19.19件。

2.故障分類對比

故障分類對比情況見表1。

3.故障情況分析

對TFDS動態(tài)檢查與人工靜態(tài)檢查發(fā)現(xiàn)的情況進行對比分析，可以發(fā)現(xiàn)以下現(xiàn)象:

（1）搖枕裂損、側(cè)架裂損、制動梁裂損、承載鞍前端裂損、軸箱前蓋裂損、輪緣缺損等故障，TFDS發(fā)現(xiàn)的故障比現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的少。其主要原因為上述各種部件裂損(特別是裂紋)、從TFDS拍攝的圖片大部分無法分辨出來(TFDS拍攝的圖片與實際的比例相差很大)；另由于陽光干擾及設(shè)備不穩(wěn)定，致使相應(yīng)部位圖片不清晰或丟失(圖1)，室內(nèi)檢車員無法判斷。

（2）鉤緩裝置破損等故障室內(nèi)檢車員發(fā)現(xiàn)的基本占現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的50%左右。對于鉤緩裝置破損故障比裂損故障的實際損傷程度大，在圖片上可以看出來，但由于陽光干擾，尤其是晴天對光或背光時，鉤緩部無任何遮擋，圖像或者太白或者太黑，動態(tài)檢車員無法正常看圖，這是導(dǎo)致鉤緩裝置破損雖然可以直觀看出，但占的比例較小的主要原因。

（3）關(guān)門車故障，枕簧竄出、丟失以及其他各類配件丟失、折斷、彎曲等故障，由于本身較容易發(fā)現(xiàn)，在設(shè)備性能穩(wěn)定的前提下，動態(tài)檢車員發(fā)現(xiàn)情況基本與現(xiàn)場檢車員發(fā)現(xiàn)的故障持平或比例偏大。

（4）手制動機拉桿鏈丟失、閘瓦插銷丟失、圓銷開口銷丟失（如圖1所示）這類故障，TFDS機檢較人工檢查發(fā)現(xiàn)件數(shù)多，TFDS機檢方式優(yōu)于人工檢查方式。

（5）對于拉環(huán)丟失、轉(zhuǎn)8G型轉(zhuǎn)向架交叉桿下蓋板裂損彎曲、上作用式車鉤鉤舌銷折斷、制動閥及管路故障、各風(fēng)缸堵丟失、折角塞門手把丟失、敞車鋼地板破損、低磨合成閘瓦折斷、附加杠桿丟失、截斷塞門手把關(guān)閉、折角塞門手把丟失、ST1—600型閘調(diào)器控制杠桿丟失等12類故障，2種作業(yè)方式發(fā)現(xiàn)件數(shù)一致。

（6）固定鏈條式手制動機鏈條滑輪丟失(陽光干擾時TFDS無法發(fā)現(xiàn))、滾動軸承滲油(滲油量小時TFDS無法發(fā)現(xiàn))、緩沖器彈簧盒蓋破損(由于緩沖器處于牽引梁內(nèi)部且受鉤尾框與從板影響，裂損故障小時TFDS無法發(fā)現(xiàn))等3類故障，TFDS機檢方式不如人工檢查。

（7）車輪輻板孔周向裂紋、車輪踏面剝離、車輪踏面擦傷、踏面圓周磨耗超限、枕梁腹板裂紋、枕梁翼板裂紋、心盤縱裂紋、閘瓦厚度超限、制動軟管局部凸起、閘瓦托磨損、制動缸堵丟失、復(fù)位彈簧丟失等12類故障，不屬于TFDS動態(tài)檢查范圍，需要進行人工檢查方式。

四、實施的效果

釋放了列檢勞動生產(chǎn)力。現(xiàn)場檢車員在到達列車技檢作業(yè)時不再鉆入車下檢查，不僅減輕了勞動強度，而且將工作人員充實到始發(fā)列車和動態(tài)檢測作業(yè)中，使勞動組織更加科學(xué)合理。

TFDS作為防范車輛故障的重要設(shè)備，發(fā)現(xiàn)了大量車輛故障，通過統(tǒng)計分析，系統(tǒng)能夠滿足現(xiàn)行《運規(guī)》檢查范圍的40%;且由于新型車的大量使用及非提速車的大量改造，根據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計，系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的故障能夠達到現(xiàn)場檢車員發(fā)現(xiàn)故障的94%，扣除漏檢因素，系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)95%以上的當(dāng)前車輛故障，對確保列車安全起到了重要作用。

優(yōu)化了列車技檢作業(yè)程序。到達列車技術(shù)檢查作業(yè)時間可壓縮至25 min，與車站貨檢作業(yè)同步進行，不再單獨占用到達列車作業(yè)時間。余出時間可全部補充至始發(fā)列車技術(shù)檢查作業(yè)，為檢車員嚴格執(zhí)行“全面檢、全面修”作業(yè)范圍和質(zhì)量標準保證了足夠的作業(yè)時間。

充分發(fā)揮了TFDS設(shè)備保安作用。改善了列檢作業(yè)環(huán)境，彌補了傳統(tǒng)人工作業(yè)方式的缺陷，并能實現(xiàn)列檢作業(yè)質(zhì)量的追溯等。

五、待完善的問題

第一，系統(tǒng)本身存在缺點，由于系統(tǒng)是安裝在軌邊的設(shè)備，雨雪天氣和強光照射對圖片的清晰度影響很大。例如，光干擾問題，白班在一定時間內(nèi)陽光斜射、直射均可造成所有車型轉(zhuǎn)向架、互鉤差這兩個部位圖片嚴重曝光，罐車、集裝箱平車則4個工位均有影響，這為鑒別車輛故障帶來一定難度，天氣晴朗時甚至造成轉(zhuǎn)向架、互鉤差兩個部位根本無法正常檢測。還有雨天雨水進入攝像井遮蔽鏡頭，造成圖片模糊鑒別故障有難度。

第二，系統(tǒng)不穩(wěn)定，存在圖像漏傳、誤傳、信息數(shù)據(jù)丟失、設(shè)備停機等問題，不能保證正常的工作質(zhì)量。特別是網(wǎng)絡(luò)傳輸不穩(wěn)定，有丟圖現(xiàn)象，有時全列車無圖像，有時個別工位無圖像，有時個別工位的一側(cè)無圖像，經(jīng)對下到列檢作業(yè)場2009年1～4月份的統(tǒng)計，全月全列無圖像平均在7～8列，圖像不全平均在30列左右。

第三，拼圖質(zhì)量不理想，有錯位、變形等問題，其中尤以制動梁部和中間部拼圖錯位嚴重，制動梁的梁體、弓形桿、中間部的各部管系都不同程度存在錯位重疊現(xiàn)象，為正常檢測、鑒別車輛故障帶來一定影響，錯亂的畫面也無形中增加了動態(tài)檢車員的視覺疲勞。

第四，系統(tǒng)的高速攝像機對車底部圖片的拍攝只有一個角度就是仰拍，這就不可避免的造成拍攝死角，比如轉(zhuǎn)8G、轉(zhuǎn)8AG的上蓋板故障不可視；制動梁支柱、梁體、撐桿、弓形桿下平面故障可視；上平面則不可視。轉(zhuǎn)8G、轉(zhuǎn)K2等轉(zhuǎn)向架有交叉支撐裝置的遮擋，制動梁閘瓦套根部和端軸檢測因拍攝畫面的幅度限制檢測有難度；制動缸、風(fēng)缸吊架螺栓丟失或吊架開焊，沒有一定幅度的下垂角度，系統(tǒng)無法檢測；再比如折斷類故障，如果折斷而斷面沒有錯開的角度系統(tǒng)檢測也有難度。

第五，由于TFDS一旦出現(xiàn)故障不能使用時，無法預(yù)備充足的列檢人員投入到現(xiàn)場作業(yè)，應(yīng)當(dāng)不斷完善TFDS設(shè)備的穩(wěn)定性和系統(tǒng)本身的功能，特別是系統(tǒng)自動識別報警功能、報表自動統(tǒng)計生成功能、長大貨物列車自動識別功能，并對系統(tǒng)兼容功能等方面進行改進，實現(xiàn)綜合預(yù)報，以符合現(xiàn)場生產(chǎn)實際的需要。

（作者單位：宋可總，山東職業(yè)學(xué)院；

王錦奎，上海鐵路局南京東車輛段）

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文