客車運行品質動態監測系統在客車運用檢修中的應用

曾曉東，林 海

（南昌鐵路局 福州車輛段， 福州 350013）

隨著我國鐵路運營的全面提速，為保障行車安全的需要，自2005年以來，各大干線上陸續安裝了運行品質動態監測系統（TPDS），其主要針對貨車運行安全狀態進行監測。TPDS通過對輪軌垂直力和橫向力的連續檢測和分析，以及車輛運行狀態綜合聯網評判，實現了對運行狀態不良車輛的識別，并具有對車輛裝載超偏載、車輪踏面擦傷檢測等功能, 有效保障了貨車車輛的運行安全防范與預警。目前，客車輪對監測主要以人工檢測為主，存在效率低、針對性不強等問題，福州車輛段利用TPDS監測技術，改進TPDS探測客車的力學模型，結合客車車輛特點及運用業務情況，構建客車的運行品質動態監測系統，實現對客車車輛的運行安全防范與預警。本文以福州車輛段客車運行品質動態監測系統使用為例，介紹TPDS技術在客車運用檢修中的應用。

1 客車輪對檢測的現狀和存在問題

福州車輛段自2012年臨修更換故障輪對1 158條，其中輪對踏面擦傷473條，圓周磨耗到限179條，踏面剝離、凹陷、局部輾寬、不圓288條，如圖1所示。其中，客車輪對踏面擦傷、剝離、凹陷、不圓占三分之二的比例，提高這方面的檢測能力，對提高運用客車的檢修質量、檢修能力意義重大，同時也能增強運用客車的安全風險卡控能力。

圖1 福州車輛段臨修輪對數量與原因關系圖

目前，福州車輛段客車缺陷輪對日常檢測的辦法是依靠手工檢測，利用車輪直徑檢查尺等手持式輪對測量儀器進行檢查，輪對缺陷的預報通過日常檢車乘務員及庫檢人員的耳聽、眼看、錘敲，通過每月的輪對普查進行預報、跟蹤；極易造成漏檢漏修，缺乏有效的安全風險管理卡控手段；客車入庫后，以人工檢測輪對的方式，僅僅輪對預檢就需要1 h，這種人工檢測作業方式勞動強度大，檢修時間長、作業效率低，且容易造成漏檢漏修，給客車的運行安全帶來隱患。

隨著客車運行速度的不斷提升，普速客車輪對缺陷問題越來越多，客車緊急制動經常發現大量的輪對擦傷，人工檢測滿足不了普速客車檢修效率的要求，人工卡控滿足不了安全風險管理的要求，因此，普速客車的日常輪對檢測采取動態檢測技術的措施勢在必行，在動車組輪對故障動態檢測系統難以利用的情況下，通過利用既有的由鐵道科學研究院研制的TPDS技術，加強客車輪對的檢測能力，是一種有益的嘗試。

2 客車運行品質動態監測系統的構成和實現

客車運行品質動態監測網絡信息系統由探測站、路局監控中心、鐵路總公司查詢中心3級組成，站段在運用車間值班室設監控復示終端訪問路局中心服務器。各級中心之間與探測站之間通過鐵路通信網絡相連。探測站安裝車輛運行狀態地面安全檢測裝置，實時檢測通過列車的運行狀態；各級中心收集所轄下級系統的監測數據，執行監控、追蹤、查詢、管理、分析、評判等功能；運用車間值班室監視探測站，接收上級下達的危險車監控名單及相關命令，并負責車輛檢查和處理任務。最大限度地利用既有的投資，除應用軟件、客車電子標簽外，其他組成部分與貨車TPDS共用設備，為保證TPDS能兼容客車與貨車數據，需要做系統升級。

為讓探測站能識別客車車號，需要在客車上安裝客車電子標簽，如圖2所示，本系統采用XCTF-5型客車電子標簽，標簽是無源電子標簽，不含電池。編程時由編程器提供工作電源，被地面裝置讀出時從微波中提取工作能量，因此無需額外供電。標簽全密封、免維護、使用壽命長、工作溫度范圍寬。具有適應車速高、全天候穩定可靠的特點，標簽內可編程寫入車號、車種車型、制造廠、制造年月等信息，標簽格式如圖3所示，安裝方法執行鐵路客車標簽安裝技術條件的相關規定。

圖2 XCTF-5型客車電子標簽

其中探測站利用既有的貨車TPDS探測站，由測試平臺、傳感器、車號識別裝置、信號調理單元、數據采集儀、測試工控機、測點服務器、UPS、雨量計、防雷組件等組成。完成數據采集、處理、分析，管理設備運行狀況，實時向基層節點服務器傳送監測數據，為了讓探測站能正常識別客車的電子標簽，需要對車站控制與處理系統（CPS）的計算機軟件升級，使之能讀取地面設備傳輸的電子標簽等數據信息。

圖3 客車標簽信息格式

為了更好地監控、分析TPDS數據，需要重新設計TPDS監控軟件，使之具備過車監控(管內TPDS 探測站檢測的數據）、報警車查詢（按指定的組合條件查詢經過管內TPDS 報警客車的檢測信息及車輛的處理反饋信息，信息以車輛為單位進行展示）、統計分析（按指定的條件對客車TPDS 踏面報警車進行統計分析）、車輛維護（對管內安裝車號標簽的客車的相關信息進行查詢和維護）的功能，由中國鐵道科學研究院開發的客車運行品質動態監測系統的界面圖如圖4所示。

圖4 客車運行品質動態監測系統的界面

3 應用效果分析

目前車輛在入庫檢修過程中輪對位置受車輛構造以及停放位置的影響，作業人員很難進行全面檢查，如輪對踏面與鋼軌接觸面、構架與輪對交錯面、輪對踏面銹蝕等，該系統能提前預報車輛輪對的運行問題，提醒庫檢班組對預報故障車輛的輪對進行重點檢查跟蹤，及時發現輪對故障并進行處理。

系統通過輪對與軌面的沖擊數值能及時反映列車車輛的運行品質，部分車輛輪對由于材質問題，時常出現輪對“失圓”的故障，該故障靠肉眼很難發現。TPDS能為作業者提供檢查的依據，通過系統反映的沖擊數值對問題輪對進行“多位”測量，判斷出輪對“失圓”故障。

自2013年以來，福州車輛段在20組客車上的播音車上安裝客車電子標簽，使用客車運行品質動態監測系統，取得了良好效果。

近半年來，車間通過對多趟車報警信息情況與現車檢查情況進行了比對，其報警準確率達到85%以上。2013年11月的部分報警數據與輪對故障分析如表1所示。

表1 TP報警數據與輪對故障分析表

11月份TPDS共報警179次，其中1級報警34次，2級報警25次，3級報警120次。車輛入庫后檢查情況：共發現問題輪對故障71輛，其中更換輪對28輛，故障輪對跟蹤43輛；未發現輪對故障共28次，其中1級報警2次，2級報警14次，3級報警12次，報警準確率達到85%。

輪對質量狀態的好壞，直接危及客車運行安全。通過TPDS可以及時發現列車運行過程中輪對出現的問題，提高發現問題的準確率，入庫后能有針對性及時解決存在的安全隱患，對提高客車運用檢修質量、車輛運行品質、確保客車運行安全等方面均起到重要作用。

根據近半年報警等級以及現場檢查測量情況，系統報警等級與車輛輪對故障等級之間并非完全成正比關系，初步判斷影響報警等級的因素主要有以下幾點：（1）TPDS各級報警等級數據偏差量較小，造成同輛車報警等級上下浮動較大。（2）車廂旅客搭載量是造成同輛車相同輪對故障報警等級不一致的主要原因。（3）列車通過監測點的速度與輪軌間的跳動密切相關。（4）部分故障輪對在運行過程中與軌面間摩擦，使輪對踏面故障得到局部自然修復（如踏面擦傷故障），報警等級降低。（5）不同區間的檢測設備測量靈敏度不一致。

擴大TPDS各級報警等級之間沖擊量的相差值，便于解決輪對故障等級與報警等級不一致的問題。

4 結束語

經過半年多的使用，客車TPDS通過先進的檢測方法能夠實現客車動態檢測的目的，對提高運用客車檢修質量以及提高車輛的運行品質起著重要作用。

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