鐵路貨車運(yùn)行狀態(tài)地面安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理與應(yīng)用

任剛?cè)A

摘 要:本文主要論述了貨車運(yùn)行狀態(tài)地面安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成,工作原理及我局應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞:TPDS偏載運(yùn)行狀態(tài)踏面損傷

中圖分類號(hào):U44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)05(c)-0000-00

1 系統(tǒng)基本組成

1.1 探測(cè)站

探測(cè)站主要由測(cè)試平臺(tái)、傳感器、車號(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。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);

1.2 列檢復(fù)示站

實(shí)時(shí)顯示探測(cè)站監(jiān)測(cè)信息,自動(dòng)報(bào)警故障車輛;錄入和上報(bào)故障車輛的現(xiàn)場(chǎng)檢查處理情況;提供數(shù)據(jù)查詢、分析功能,自動(dòng)生成各種統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。

1.3 基層網(wǎng)絡(luò)匯節(jié)點(diǎn)服務(wù)器

自動(dòng)接收、轉(zhuǎn)發(fā)、存儲(chǔ)管內(nèi)探測(cè)站監(jiān)測(cè)信息,故障車輛的現(xiàn)場(chǎng)檢查處理情況。

1.4 鐵路局監(jiān)控中心

實(shí)時(shí)顯示管內(nèi)探測(cè)站監(jiān)測(cè)信息、故障車輛報(bào)警信息及系統(tǒng)故障信息,自動(dòng)接收、轉(zhuǎn)發(fā)、存儲(chǔ)管內(nèi)探測(cè)站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警反饋信息。

1.5 鐵道部查詢中心

自動(dòng)接收、轉(zhuǎn)發(fā)鐵路局間探測(cè)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警車輛全路聯(lián)網(wǎng)跟蹤,進(jìn)行多點(diǎn)綜合評(píng)判,提供分類查詢、報(bào)警車輛查詢和統(tǒng)計(jì)分析功能;

2 系統(tǒng)主要功能

2.1 功能流程

當(dāng)列車通過由22根軌枕(間距760mm)、8對(duì)剪力傳感器,12只壓力傳感器組成的軌道測(cè)試平臺(tái)時(shí),測(cè)試平臺(tái)上安裝的傳感器,將所需的參數(shù)采集出來,經(jīng)過接線箱與接線盒、信號(hào)電纜把數(shù)據(jù)傳給信號(hào)調(diào)理單元,信號(hào)調(diào)理單元一方面對(duì)傳感器供電,另一方面將傳感器輸出的微小信號(hào)放大、濾波,并將放大模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳至數(shù)據(jù)采集儀。數(shù)據(jù)采集儀是由測(cè)試工控機(jī)控制,完成傳感器信號(hào)的采集、合成處理,并完成與測(cè)試工控機(jī)間數(shù)據(jù)通信。測(cè)試工控機(jī)完成與數(shù)據(jù)采集儀通訊、實(shí)時(shí)判軸測(cè)速計(jì)輛、車輛動(dòng)力學(xué)指標(biāo)計(jì)算、超偏載計(jì)算、車輪踏面擦傷識(shí)別及讀取車號(hào)、UPS信息,測(cè)試結(jié)果以文件形式通過網(wǎng)絡(luò)傳遞給測(cè)點(diǎn)服務(wù)器。測(cè)點(diǎn)服務(wù)器實(shí)時(shí)接收測(cè)試工控機(jī)監(jiān)測(cè)結(jié)果文件、結(jié)果文件入庫、車輛運(yùn)行狀態(tài)綜合評(píng)判、車輛裝載超偏載評(píng)判、采集雨量計(jì)信息、通過局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)和報(bào)警信息上傳至節(jié)點(diǎn)服務(wù)器。

2.2 識(shí)別運(yùn)行狀態(tài)不良的車輛

系統(tǒng)能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行狀態(tài)不良的車輛的報(bào)警,值班員根據(jù)報(bào)警級(jí)別的不同,采取相應(yīng)的措施從而減少直線脫軌的可能性、車輛零部件的磨耗、對(duì)軌道結(jié)構(gòu)的磨損。

2.3 識(shí)別車輪踏面損傷

當(dāng)車輪有踏面損傷,在通過軌道測(cè)試平臺(tái)時(shí),其作用在傳感器上的力是不均的,根據(jù)作用力的變化曲線,判別車輪踏面損傷的程度。

2.4 測(cè)量車輛裝載的超偏載狀態(tài)

當(dāng)車輛裝載的貨物出現(xiàn)超偏載時(shí),其不同位置的輪作用在傳感器上的力是不同的,當(dāng)同一輛車的不同輪承載的重量差達(dá)到報(bào)警的標(biāo)準(zhǔn),系統(tǒng)將按照預(yù)報(bào)標(biāo)準(zhǔn)報(bào)出車輛的超偏載狀態(tài)。

3 系統(tǒng)對(duì)力的檢測(cè)原理

3.1 系統(tǒng)垂直力測(cè)試原理

系統(tǒng)對(duì)垂直力的測(cè)試主要考慮到提高線路技術(shù)狀態(tài)、采用新的移動(dòng)垂直力綜合檢測(cè)方法兩個(gè)方面。用整體性和抗軌道扭曲能力更強(qiáng)、平順性和穩(wěn)定性更好的特殊框架式軌道結(jié)構(gòu)取代測(cè)試區(qū)的普通軌道結(jié)構(gòu),大幅降低“附加動(dòng)荷載”誤差的影響,從而大大提高檢測(cè)精度。新移動(dòng)垂直力測(cè)試方法:在不增大軌枕間距、不惡化軌道平順的條件下即可大幅度增加有效檢測(cè)區(qū)長度?；驹硎窃趦杉袅鞲衅髦g設(shè)置若干個(gè)軌下垂直力傳感器,組成一個(gè)綜合測(cè)試區(qū),兩種傳感器采集的數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)合成處理,從而得到測(cè)試區(qū)內(nèi)的垂直力之和。由于較長的連續(xù)測(cè)試區(qū),便能測(cè)得一段較長時(shí)間內(nèi)車輪垂直力增減變化過程數(shù)據(jù)的平均值,而不是波動(dòng)過程的某個(gè)瞬時(shí)值,這不僅提高了檢測(cè)精度,還大大提高了裝置適應(yīng)速度范圍。

3.2 系統(tǒng)橫向力測(cè)試原理

將鋼軌視為傳遞輪軌橫向荷載的載體,而在鋼軌的支承點(diǎn)上測(cè)量鋼軌受車輛作用施加在框架結(jié)構(gòu)中軌枕上的作用力大小。根據(jù)輪軌作用橫向荷載在鋼軌上的受力影響線,通過標(biāo)定獲得鋼軌支承點(diǎn)處實(shí)際承受橫向荷載的比例,再依據(jù)車輪在測(cè)試區(qū)的位置,由鋼軌支承點(diǎn)處承受橫向荷載的組合而得到車輪在整個(gè)測(cè)試區(qū)連續(xù)橫向荷載及變化情況。

4 我局TPDS應(yīng)用情況。

目前我局在黃蘆崗的TPDS,運(yùn)行穩(wěn)定,設(shè)備故障率低。以下是2012年1、2、3三個(gè)月監(jiān)測(cè)貨車踏面損傷、超載情況（如表1，2）:

從目前運(yùn)用的情況來看TPDS的兌現(xiàn)率距其設(shè)計(jì)兌現(xiàn)率還有一定的差距,要真正意義上實(shí)現(xiàn)貨車運(yùn)行狀態(tài)地面安全監(jiān)測(cè)還有部分地方需要完善。

5 TPDS聯(lián)網(wǎng)評(píng)判

TPDS已實(shí)現(xiàn)探測(cè)站級(jí)的貨車運(yùn)行狀態(tài)分級(jí)評(píng)判,評(píng)判結(jié)果已匯集到鐵道部的查詢中心數(shù)據(jù)庫,TPDS對(duì)路網(wǎng)中運(yùn)行車輛的檢測(cè)頻次、監(jiān)測(cè)力度將大大加強(qiáng)。在探測(cè)站級(jí)的貨車運(yùn)行狀態(tài)分級(jí)評(píng)判的基礎(chǔ)上,可開展多探測(cè)站的網(wǎng)絡(luò)評(píng)判,更準(zhǔn)確的把握車輛的運(yùn)行狀態(tài),從而形成全路運(yùn)行狀態(tài)不良車輛的的跟蹤、預(yù)警系統(tǒng)。對(duì)于多個(gè)探測(cè)站預(yù)警的運(yùn)行狀態(tài)嚴(yán)重不良車輛及時(shí)扣車,進(jìn)行處理,這樣將提高運(yùn)行貨車的技術(shù)狀態(tài)水平,為鐵道運(yùn)輸提供更可靠的安全保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉瑞揚(yáng)，王毓民.北京:鐵路貨車運(yùn)行狀態(tài)地面安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPDS)原理及應(yīng)用.中國鐵道出版社,2005.