新建鐵路包西通道包頭至大保當段“5T”系統布局研究

刑喜軍,馬學濤

(1.新包神鐵路有限責任公司,呼和浩特 010050； 2.中鐵工程設計咨詢集團有限公司機械動力設計研究院,北京 100055)

1 “5T”系統功能概述

鐵路車輛安全防范預警系統(簡稱“5T”系統)主要由車輛軸溫智能探測系統(THDS)、車輛運行品質動態監測系統(TPDS)、車輛滾動軸承故障軌邊聲學診斷系統(TADS)、貨車故障動態圖像檢測系統(TFDS)、客車運行安全監控系統(TCDS)組成[1]。

1.1 車輛軸溫智能探測系統(THDS)

車輛軸溫智能探測系統(THDS)利用軌邊紅外線高速探頭和智能跟蹤裝置,實時檢測運行車輛的軸承溫度,進行跟蹤報警,是發現車輛熱軸、防止熱切軸、保證鐵路運輸安全的重要設施,是提高運輸效率的重要保障。

1.2 車輛運行品質動態監測系統(TPDS)

車輛運行品質動態監測系統(TPDS)通過設在軌道上的測試平臺,實現自動識別運行品質不良車輛、超偏載車輛、車輪踏面損傷車輛功能的設備。該設備可自動將監測信息發送至指定地點,并可對嚴重的監測結果隨時報警[8]。

1.3 車輛滾動軸承故障軌邊聲學診斷系統(TADS)

車輛滾動軸承故障軌邊聲學診斷系統(TADS)通過對運行中貨車軸承噪聲信號的動態監測,可發現軸承內部的早期故障。它與THDS相結合,可以共同構成貨車軸承的故障檢測體系,能更加有效地防止切軸和脫軌,使列檢對滾動軸承的檢查,從人判為主逐步過渡到人機結合、機判為主的階段[8]。

1.4 貨車故障動態圖像檢測系統(TFDS)

貨車故障動態圖像檢測系統(TFDS)以高速連續數字攝相等技術,自動抓拍運行中的車輛的關鍵部位(走行部、制動梁、懸吊件、枕簧、鉤緩等),并經過數字化處理,傳送至室內信息終端計算機,通過人機結合的方式進行故障判別,并及時通知室外檢車員進行處理[8]。

1.5 客車運行安全監控系統(TCDS)

客車運行安全監控系統(TCDS)通過車載安全監控系統,監測列車運行中危及行車安全的主要設備(供電系統、空調系統、車下電源、車門、煙火報警、軸溫報警器、防滑器、制動系統、車體、轉向架動力學性能、輪對狀態等)的工作及安全狀態,分散檢測,集中顯示報警,確保行車安全,并通過無線通信設備將監測信息實時發送至地面,實現地面指揮中心對運行中客車的遠程監控[8]。

2 “5T”系統設備構成

2.1 車輛軸溫智能探測系統(THDS)

車輛軸溫智能探測系統由探測站、復示站、鐵路局監測站組成。探測站主要完成數據的采集、處理、傳輸,對通過列車進行機車、客車、貨車識別，車號智能識別等以及自檢等多種功能。

2.2 車輛運行品質動態監測系統(TPDS)

車輛運行品質動態監測系統由探測站、復示站、鐵路局監測站、鐵道部查詢中心3級組成,各級之間通過鐵路通信網絡相聯。

2.3 車輛滾動軸承故障軌邊聲學診斷系統(TADS)

車輛滾動軸承故障軌邊聲學診斷系統主要由探測站、復示站、鐵路局監測站、鐵道部查詢中心組成。

2.4 貨車故障動態圖像檢測系統(TFDS)

貨車故障動態圖像檢測系統主要由探測站、列檢動態檢車室、鐵路局監測站、鐵道部查詢中心等構成。

2.5 客車運行安全監控系統(TCDS)

TCDS由TCDS無線數據下載站、客車整備所監測站、車輛段監測站、鐵路局監控站、鐵道部查詢中心以及各級中心的聯網應用組成。

3 “5T”系統在包西鐵路通道中的布局及原則

包西通道包頭至大保當段線路起于包頭樞紐包頭站西端,止于神延線大保當站神木端,線路先后經過內蒙古自治區包頭市、鄂爾多斯市的達拉特旗、東勝區、伊金霍洛旗,陜西省榆林市神木縣,線路全長243.26 km。全線設車站11座,其里程及站間距詳見表1。

表1 車站里程及間距

全線在新街及神木西站設主要列檢所各1處,罕臺川站設裝卸檢修所1處。本線及相鄰線車輛設備的分布、性質和規模詳見圖1。

圖1 本線及相鄰線車輛設備的分布、性質和規模

3.1 車輛軸溫智能探測系統布點

根據《鐵路車輛運行安全監控系統設計規范》(以下簡稱《規范》),車輛軸溫智能探測系統探測站應設在編組站、區段站、有列檢作業的車站及特殊需要的車站。根據需要,可設置在沿線車站或線路區間。

探測站的間距應結合車站位置、線路平縱斷面、長大隧道、橋梁、貨車進入兼顧貨運的客運專線的作業站等因素綜合考慮,一般情況下,宜為30 km,并不得超過35 km。

復示站應設在局(公司)車輛檢測所、車輛段、列檢作業場及特殊需要的處所。

根據以上布置原則,結合本線車站的站間距,在包頭南、達拉特西、大塔、罕臺川、東勝西、鄂爾多斯、新街、中雞、神木西9個車站新建紅外線軸溫探測站,每個車站上下行各設置探測站1處,共計18處。

本線車站站間距設置比較均勻,大部分站間距可滿足不超過35 km的要求,只是本線北端包頭南站與既有線接軌,是分析探測站布置的終點和難點。包頭南站下行來車有2個方向,分別為包頭與包頭西方向,包頭與包頭西站上下行均已布置有紅外線探測站,其中包頭站距達拉特西站未超過35 km,而包頭站距達拉特西站超過35 km,因此包頭南站下行僅在包頭來車方向設置探測站1處。

《規范》規定探測站在站場的位置應符合以下條件：

(1)具有可靠的供電、通信設施和必要的交通條件；

(2)多方向列車進入車站的咽喉區的外側；

(3)在探頭來車前方宜有不小于50 m的直線段；條件困難時,最小曲線半徑不宜小于800 m；探頭距離最近道岔岔尖不應小于30 m；

(4)宜避開長大下坡道；

(5)應避開電氣化區段分相點、軌道電路回流點等。

根據以上要求,各站探測站里程詳見表2。

表2 探測站里程

包頭南、達拉特西、大塔、罕臺川、東勝西、鄂爾多斯、新街7個站屬于呼和浩特鐵路局,因此紅外信息傳輸至呼和浩特鐵路局監測站；中雞、神木西2站屬于西安鐵路局,紅外信息傳輸至西安鐵路局監測站。紅外線軸溫探測系統信息傳輸示意詳見圖2、圖3。

圖2 呼和浩特局管內紅外線軸溫探測系統信息傳輸示意

圖3 西安局管內紅外線軸溫探測系統信息傳輸示意

由于呼和浩特鐵路局管內增加紅外線設備較多,因此呼和浩特鐵路局監測站增加主機2臺(1主1備)。

在新街、神木西主要列檢所內各設紅外線復示站1處。

3.2 貨車故障動態圖像檢測系統(TFDS)

從TFDS的功能可以看出,實際上它是部分代替列檢中人工檢車作業方式的高科技設施,所以其探測站應安裝在到達列車較多的、有列檢作業的車站,通過TFDS探測可以實現列檢作業從人檢向機檢、由靜態檢測向動態檢測的重大轉變,以降低工人的列檢作業強度,提高列檢作業效率[2]。

本線在新街、神木西2個設有列檢所的車站空車到達端各設TFDS設備機房1處。探測信息傳至當站列檢所列檢動態檢車室,再上傳至呼和浩特鐵路局監測站,TFDS信息傳輸示意詳見圖4。隨著運輸組織的變化及長交路直通貨物列車的大量開行,列檢平均保證距離已由300 km提高到了500 km[2],以上TFDS探測站的設置,有效保證了列檢質量。

《規范》規定探測站在站場的位置應符合以下條件：

(1)具有可靠的供電、通信設施和必要的交通條件；

(2)多方向列車進入車站的咽喉區的外側；

(3)在探頭來車前方宜有不小于50 m的直線段；條件困難時,最小曲線半徑不宜小于800 m,且此區段不得有道岔；

(4)宜避開長大下坡道和列車調速停車區段。

此外,應特別注意由于探測站的探測信息是由大量圖片組成的,從收到信息到發現列車故障需要一段反應時間,因此探測站不應直接設置在有列檢作業的車站,而是設置在前方車站或前方區間。新街站和神木西站距前方車站均較遠(30 km左右),因此2個TFDS探測站均設置在前方區間,里程分別為DK157+850和DK212+000處。

圖4 TFDS信息傳輸示意

3.3 車輛運行品質動態監測系統(TPDS)、車輛滾動軸承故障軌邊聲學診斷系統(TADS)

《規范》規定TPDS應結合編組站設置情況,以有站修作業場的到達列檢和盡頭列檢為主設置。TADS布點應結合編組站和列檢所情況設置,這樣做的目的一是可以確保TADS預報的軸承故障在有停車技術作業的列檢作業場進行人工檢查,減少對運輸的干擾；二是可以便于TADS設備的維護[2]。

本線范圍內未設有編組站或站修所,故TPDS及TADS探測站均未設置。

3.4 客車運行安全監控系統(TCDS)

TCDS覆蓋所有的客車車輛段、客車整備所,以及有始發或終到客車的客車列檢所、集中軸報監測的客車車輛。

本線范圍內無始發終到客車,也未設置列檢所,因此未設置TCDS探測站。

4 結語

綜上所述,“5T”系統設備在線路中是安全保障體系的重要組成部分。它的設置將為包西鐵路通道安全裝備現代化,運輸安全持續穩定和構建和諧鐵路提供可靠保障。在“5T”系統布局時應充分考慮線路條件、車站設置、車輛設施設置等情況,并結合文中提出的布局原則,分析確定線路中“5T”系統的布局。

[1] 中華人民共和國鐵道部.TB10057—2010 鐵路車輛運行安全監控系統設計規范[S]. 北京：中國鐵道出版社,2010．

[2] 中鐵工程設計咨詢集團有限公司.新建鐵路包西通道包頭至大保當段 第十四篇 車輛設備[Z].北京：中鐵工程設計咨詢集團有限公司,2009．

[3] 中華人民共和國鐵道部.TB10031—2009 鐵路貨車車輛設備設計規范[S].北京：中國鐵道出版社,2009．

[4] 中華人民共和國鐵道部.TB10029—2009 鐵路客車車輛設備設計規范[S].北京：中國鐵道出版社,2009．

[5] 中華人民共和國鐵道部.TB10004—2008 鐵路機務設備設計規范[S].北京：中國鐵道出版社,2008．

[6] 中華人民共和國鐵道部.TB10016—2006 鐵路工程節能設計規范[S].北京：中國鐵道出版社,2006．

[7] 中華人民共和國鐵道部.TPDS、TADS、TFDS設備檢修維護管理規程[S].北京：中國鐵道出版社,2007.

[8] 鐵道第三勘察設計集團有限公司.全路“5T”系統布局規劃研究[R].天津：鐵道第三勘察設計集團有限公司,2008．

[9] 中華人民共和國鐵道部.鐵路技術管理規程[S].北京：中國鐵道出版社,2006．

[10] 鐵道第四勘察設計院.中鐵第四勘察設計院集團有限公司.鐵路工程設計手冊·站場及樞紐[M].北京：中國鐵道出版社,2006.