鐵路車輛運行安全監控系統建設研究

劉彥飛

（神華鐵路貨車運輸有限責任公司包頭車輛維修分公司，內蒙古 包頭 014060）

鐵路車輛運行安全監控系統建設研究

劉彥飛

（神華鐵路貨車運輸有限責任公司包頭車輛維修分公司，內蒙古 包頭 014060）

鐵路運輸企業是鐵路行業中的重要組成部分，隨著鐵路運輸事業的不斷發展，鐵路車輛越來越多，運輸規模也越來越大，鐵路車輛運行安全受到的關注程度越來越高。鐵路車輛運行安全監控系統建設是鐵路車輛安全運行的基礎和前提，在鐵路車輛運行過程中要加強對安全監控系統的建設，實現自動化監控，及時對故障進行處理，提高鐵路車輛運行安全性。本文對鐵路車輛運行安全監控系統的建設問題進行分析。

鐵路車輛；運行安全管理；監控系統；建設

隨著我國經濟水平不斷提升，我國鐵路行業近幾年來得到了飛速的發展，尤其是列車的不斷提速，鐵路運行水平有了很大程度的提升，但鐵路運輸過程中的安全問題明顯越來越受到重視。鐵路貨車主要是用于貨物運輸的鐵路貨車，為了提高鐵路運輸水平，鐵路運輸企業會加強貨車設備的配置，作為主要的貨運方式，貨車的承載重量越來越大，對貨車的安全性和穩定性的要求也越來越高。在鐵路貨車運行過程中，往往可能會出現一些突發故障，對鐵路運輸事業的安全性帶來影響，而且還會導致貨物運輸被耽誤。對鐵路車輛運行安全進行監督和管理是當前鐵路運輸過程中的一個重要內容，有的鐵路運輸企業在日常運營過程中還存在一些問題，例如安全管理意識不強、維修維護工作不及時等，導致鐵路運輸安全問題時有發生，車輛設備的故障得不到及時處理，帶來極其嚴重的后果。因此在鐵路事業的發展過程中必須要加強鐵路運輸安全管理的力度，提高鐵路運輸安全管理意識，要建立完善的鐵路運輸安全管理體系，對鐵路車運行安全監控系統進行建設，并且要實現自動化監控，可以加強專家診斷系統的應用，系統可以及時響應，并且自動處理一些基本的故障問題，以此提高鐵路運輸安全水平。

1 鐵路車輛運行安全監控系統建設的必要性

我國鐵路車輛的運行速度不斷提高、行車密度不斷增大，因此要消除鐵路運輸的安全隱患。鐵路車輛運行過程中信號設備易出現故障。鐵路信號檢測設備是確保鐵路正常安全運行的各種設備，由各種信號顯示裝置、車站的電氣設備、鐵路一些主要的設備以及保證這些設備正常運行的設備共同組成，例如信號繼電器、電源、控制設備、軌道電路等，信號設備會對列車的運行狀態進行實時監控，一旦發現有任何異常情況，都會發出警報信號，便于技術人員對故障進行解除，提高列車運行安全性。當信號設備出現故障的時候，對車輛設備的運行效率、準確性等都有重要影響，進而可能會導致傳輸信號不準，不能及時反應出鐵路車輛的運行狀態，產生安全事故。當前鐵路車輛運行過程中產生故障的原因主要有以下幾個方面：第一，鐵路車輛的質量差。車輛硬件以及軟件設備是鐵路車輛安全運行的基礎，但是有的車輛在長期使用過程中出現硬件老化、軟件系統反應不靈敏、信號設備反應不及時等，嚴重的老化、磨損等現象，會導致車輛設備故障越來越嚴重。第二，違章操作。在鐵路系統中有規范的操作要求，技術人員在進行工作的時候沒有按照相應的規章制度進行操作，因此導致各種故障問題出現。第三，其他外界因素。鐵路車輛大多是暴露在室外的，因此外界環境條件對鐵路車輛的運行也產生很大影響。例如雷擊事故就可能導致鐵路車輛燒毀，進而對整個鐵路系統的運行造成安全隱患。

當前關于鐵路車輛故障的檢測一般都是利用計算機實時檢測，構成一個網絡系統，但是這種系統對于鐵路車輛運行過程中的很多異常情況都不能及時發現，因此難以監測得到準確的數據。所以，建立一個自動化、智能化的鐵路車輛運行安全監控系統對于鐵路車輛的安全運行具有十分重要的意義。

2 鐵路車輛運行安全監控系統建設

2.1 鐵路車輛運行安全監控設備現狀

（1）紅外線軸溫探測設備，車輛軸溫智能監測系統主要是在鐵路兩側安裝紅外線軸溫探測設備，通過該設備可以獲取車輛運行過程中的軸承溫度，并且通過與信號設備的結合，獲得更精準的溫度測量值和熱軸預報精確率，為熱切軸故障的防范提供依據。

（2）高速攝像設備。攝像設備是對鐵路車輛運行過程中的情況進行監測的重要設施設備，包括貨車故障軌邊圖像檢測系統、客車故障軌旁圖像檢測系統、動車組運行故障圖像檢測系統三個部分，主要利用軌道邊設置的高速攝像頭對車輛運行過程中的側面以及底部的畫面進行實時拍攝。在該系統中集成了圖像自動識別系統，一旦發現任何安全故障，都可以自動化報警，給技術人員提供維修依據。

（3）力學監測設備。力學監測設備是利用軌道測試平臺對運行過程中的鐵路車輛設備的輪軌之間的動力學參數進行動態監測的設備，可以自動識別車輛的運行狀態，并且能夠對異常的情況發出警報，追蹤異常情況的變化。

（4）聲學診斷設備。聲學診斷設備是安裝車輛滾動軸承故障軌的設備，其中的主要部件是聲學傳感器，通過傳感器可以采集車輛運行過程中軸承的振動聲音信號，從而實現對軸承故障類型以及故障程度的分析。

（5）車載安全監測設備。安全檢測設備是一種全面監測系統，主要對車輛運行過程中的熱軸事故、供電故障、制動系統故障等進行處理。

2.2 鐵路貨車運行安全監控系統的完善

2.2.1 車輛TFDS圖像自動識別系統

圖像自動識別對于鐵路車輛的故障處理有十分重要的意義，當前有的鐵路運輸企業采用人工檢測的方式，由檢測人員對車輛運行過程中的圖像進行識別、分析，從而查找出故障部位以及故障原因，這種方式導致技術人員的工作量很大，而且人工識別方式會導致工作效率和準確性降低，難以有效保障作業質量和效率。因此，為了提高動態檢測的效率以及質量，在鐵路運輸企業中可以加強對TFDS圖像自動識別系統的應用。TFDS是地面安全監測系統的簡稱，TFDS的應用能夠自動報警，并且提示出故障的部位，有效地提高了車輛運行過程中的故障識別效率以及精準度，為車輛設備的維修提供了準確的信息數據。針對當前TFDS圖像自動識別系統的應用現狀，還應該要加強對主要車型及重要部位的自動識別試用驗證，驗證合格之后就可以實施設備自動識別與動態檢測員分工作業模式，真正降低傳統的人工作業的工作量。

2.2.2 貨車TWDS建設

TWDS又叫做貨車輪對尺寸動態檢測系統，在傳統的人工檢測以及故障處理過程中，對于一些載貨量較大的貨車車輪的磨耗以及車輪圓周的磨損情況并不能準確而且及時地反映出來，貨車輪對尺寸動態檢測系統能夠動態檢測鐵路貨車的車輪外形的幾何尺寸，在運動過程中就可以開展檢測工作，包括對車輪直徑、車輪輪緣厚度、輪緣高度、輪緣垂直磨損等方面的檢測，實現對車輪輪對的及時監控。在鐵路車輛設備運行過程中加強對貨車輪對尺寸動態檢測系統的建設，要注意幾個問題，第一，要進行整體布局，在系統建設過程中要將同線同向間距控制在800～1000km之內，全面布局整個鐵路干線，形成全路閉環的TWDS檢測網絡。第二，TWDS探測站的選址應盡量與TPDS探測站保持一致，從而降低系統建設的成本。第三，TWDS一般設置在有站修作業場的路網性、區域性編組站前方最佳。

2.2.3 鐵路車輛TADS、TPDS的協調

TADS是貨車滾動軸承早期故障軌邊聲學診斷系統的簡稱，在鐵路車輛設備的運行監測過程中，聲學設備以及力學設備的應用已經十分廣泛，而且發揮了重要的作用，但就當前的應用情況來看，鐵路運行監測系統中的TADS與TPDS兩個系統之間還沒有形成全路閉環的監測網絡，所以導致車輛設備運行過程中的檢測不夠全面。對此，需要加快TADS、TPDS全路閉環監測網絡的規劃建設，滿足當前時代對貨車運行的安全要求。TADS與TPDS系統的整合建設要注意三個問題：第一，要全面覆蓋鐵路車輛運行的主干線路，并且要進行聯網識別，提高車輛監控水平。第二，要規劃好主要干線入口，把住提速區段入口關。第三，要消除一般干線中的探測盲點，實現對干線的全面監控，并且強化其他干線的入口監測，防止監測遺漏現象出現。

2.2.4 專家診斷系統系統

專家診斷系統不僅可以實現對鐵路車輛設備的運行監測，還能實現故障處理，是未來鐵路企業發展過程中的一個重點建設內容。專家系統結合了人工智能、計算機程序設計、數據庫、計算機網絡等相關技術，也是人工智能在各個領域實踐產生的系統。通常認為專家系統主要包括五個部分，知識庫、推理機、人機接口、解釋器和事實獲取系統。專家系統與鐵路車輛設備故障診斷的結合，是提高鐵路車輛設備故障診斷和處理水平的重要途徑，可以及時發現各種車輛設備故障，為技術人員的維修提供支持和幫助。

3 結語

在鐵路運行過程中，車輛設備是十分重要的基礎設施，隨著鐵路運輸安全性要求越來越高，鐵路車輛設備也必須要滿足一定的要求，車輛設備在發生故障時，應該要具備完善的應急措施，能夠啟用備用設備，確保列車穩定、安全運行。加強鐵路車輛運行安全監控系統的完善是鐵路企業發展過程中的重要任務，要結合當前鐵路運行安全監控系統現狀，對系統功能進行完善，提高系統工作性能。

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U298

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1671-0711（2017）10（下）-0170-02