鐵路客車運行安全的有效監控策略研究

李迎濤

【摘 要】在我國鐵路客車運行速度提升、運行密度增大的形勢下，人們對鐵路客車的運行安全問題日益關注。因此，要加強鐵路客車運行安全的地面監控能力，要引入先進的客車地面監控技術，與TCDS（客車運行安全監控系統）相結合應用，并實現鐵路客車故障監測的聯網應用，實現對鐵路客車關鍵運行部件的實時監控，在有效的監控策略和手段的前提下，確保我國鐵路客車的安全運行。

【Abstract】With the increase of the running speed and the running density of railway passenger trains in our country， people pay more and more attention to the safety of railway passenger cars. Therefore， we must strengthen the capacity of the ground monitoring for the railway passenger train safety operation， we need to introduce advanced passenger train ground monitoring technology， and combined its application with TCDS， to realize the network application of fault monitoring of railway passenger trains， to achieve real-time monitoring of key components of operation of railway passenger trains， under the premise of effective monitoring strategies and means， to ensure the safe operation of railway passenger cars in our country.

【關鍵詞】運行；安全；監控；策略

【Keywords】operation； security； monitoring； strategies

【中圖分類號】U270.7 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）06-0130-02

1 引言

我國鐵路客車歷經數次提速，客車的運行密度、速度均有大幅度的提升，針對這一現狀和趨勢，我們要充分認識到鐵路客車運行安全的重要性，要意識到鐵路與社會市場形象、社會經濟方面的關聯性意義，全面分析鐵路客車高速運行狀態下的安全隱患，采用有效的客車運行監測策略和技術，以更好地保障鐵路客車運行的安全與穩定。

2 鐵路客車地面監控先進技術分析

當前鐵路客車運行以貨車5T系統為普遍應用的方式，具體的先進應用技術包括有：

2.1 紅外光學軸溫監測技術（THDS）

當車輛在運行的過程中，必然產生車軸與軸承的摩擦現象，導致軸溫升高，如果軸溫過高，則會引發燃軸、切軸、列車傾覆等事故。為此，可以通過紅外光學軸溫監測技術，捕捉車輛軸承的紅能量，將其轉換為電信號，準確地定位車輛軸位，檢測車輛軸承的溫度，及時發現熱軸并加以處理。

2.2 運行品質軌邊動態監測技術（TPDS）

在鐵路客車運行的過程中，輪對與鋼軌的接觸面如果出現損傷，則會嚴重損壞軌道的結構，甚至引發斷軌重大事故。為此，要注重對車輪踏面損傷的動力學監測，采用框架式軌道平臺、二維板式傳感器、移動垂直力檢測方式，實現對車輛輪軌間的動力學參數的實時在線監測，并對列車的超偏載、車輪擦傷等進行評定。

2.3 運行故障聲學監測技術

也即車輛滾動軸承故障軌邊聲學診斷系統，簡稱為TADS。這是在軌邊安裝高精度的短間距聲學傳感器，對列車滾動軸承振動的聲音信號進行實時采集，并進行能量譜、頻率譜分析，運用數學模型、專家系統等分析方法，獲悉車輛軸承故障信號的相關影響因素，評定車輛滾動軸承故障的程度，提早預警和防范。

2.4 紅外熱成像監測技術

它無須照明光源，主要是利用目標物體與周邊環境的溫差或輻射差，形成可視化的圖像，可以應用其隱蔽性強、體積小易于攜帶的優勢，在線拍攝車輛監控部位的圖片。

3 鐵路客車運行安全監控系統TCDS的監控實現

3.1 鐵路客車運行安全監控系統TCDS的功能

這是一種適應于客車安全運行而開發的新型系統，可以有效地通過車載檢測裝置，實現對客車的關鍵部件的實時監測、診斷、預警和傳輸，其具體功能主要表現為以下方面：

①對于鐵路客車運行中的供電系統、空調系統、煙火報警、防滑制動系統、轉向架等設備的實時顯示和預警，更好地確保這些設備運行的安全狀態。

②借助于GPRS通信設備，實現對鐵路客車設備的遠程實時監控。

③鐵路客車到達站點之后，通過WLAN設備實現與地面的聯網，聯網成功即可以實現對運行數據的自動下載和處理，在地面專家系統的輔助指導之下，實現對鐵路客車的故障診斷、分析、維修和處理，更好地減少鐵路客車運行安全隱患。

④利用WEB終端查詢系統，實現對車輛段、路局、鐵路總公司的三級監控。

然而，TCDS在實際應用過程中，還存在數據的完整性差、數據的實時性差、誤報警和地面應用系統不夠完善等缺陷和不足，還有待進一步改進和優化。

3.2 鐵路客車運行安全監控系統TCDS的構成

3.2.1 車載安全監控子系統

這是鐵路客車運行安全監控系統的數據基礎，可以利用車載網絡，實現對數據的采集，獲悉車輛部件的實時運作狀態，如：供電、空調、煙火報警、軸溫報警、轉向架系統等，監測故障信息并實現預警。

3.2.2 車地數據無線傳輸子系統

這是鏈接車載設備與地面之間的數據傳輸通道，在WLAN的鏈接之下建立車地數據通道，實現車載無線設備與客列檢服務器的鏈接和數據發送。

3.2.3 地面聯網應用子系統

該子系統包括有：

①客車運行狀態電子地圖實時跟蹤系統。它是利用電子地圖，實時監測和顯示客車的運行狀態信息，并且在回放功能的支持之下，還可以對客車的運行軌跡進行重演。

②客車運行安全實時監控系統。利用GPRS網絡實現對車載數據的傳送，數據收發軟件實現對車載數據的解析和狀態判斷，實時監控網站則在B/S模式之下，實現客戶端的遠程WEB查詢和管理。

③地面專家系統。這是對列車運行過程中的數據的存儲、處理、分析和回放，全面獲悉車輛的運行狀態，對比分析車輛不同的運行過程數據，實現對數據的綜合判斷，以確保對客車運行的動態控制和監督。

4 鐵路客車故障軌邊圖像檢測設備TVDS的聯網監控

4.1 鐵路客車故障軌邊圖像檢測TVDS設備的功能

鐵路客車故障軌邊圖像檢測TVDS設備包括軌邊設備和機房設備，如：補償光源、車輪傳感器、車輛信息采集工控機、圖像信息采集工控機、遠程管理設備等，可以較好地實現對客車可視部件狀態的監控。

鐵路客車故障軌邊圖像檢測TVDS設備的功能，具體包括有以下幾個方面：

①實現對車輛信息的實時采集。在這個設備應用之下，可以全面采集主機車輛的相關信息，利用車輪傳感器信號，實現對車輛的自動計軸、計輛、測速。

②線陣圖像采集功能。這主要是對列車的鉤緩裝置、制動裝置、連接裝置、轉向裝置等可視部件，實現線陣圖像采集。

③識別車號。在鐵路客車運行的過程中，還需要借助于鐵路客車故障軌邊圖像檢測TVDS設備，實現對客車車號和車次的識別。

④自檢及遠程維護。TVDS設備系統還可以對鐵路客車的軌邊設備及專用通道，實現定時的自檢和維護，并在遠程控制方式之下，確保TVDS設備的安全無虞。

⑤抗干擾功能。鐵路客車故障軌邊圖像監測系統設備還可以應用于各種不良干擾環境之下，可以較好地抵抗霧雨雪、沙塵、強烈陽光等不良干擾條件，實現對列車運行數據的圖像采集。

4.2 鐵路客車故障軌邊圖像監測系統的不足之處

TVDS系統設備可以較好地實現對客車運行的實時監控，減少鐵路客車的運行故障，然而，也存在以下不足之處：

①由于TVDS系統設備包括有多種不同的型號，這就使其存在較大的個體差異，在技術實現、數據處理、系統應用等方面各有不同，給操作人員帶來了較大的難度，也不利于列車數據的整合運用。

②單臺設備的獨立運行狀態，也不利于對列車運行的快速響應、故障追蹤、作業質量評判等，對于生產調度和組織造成了較大的影響。為此，需要加強對TVDS的聯網應用技術，加以改進和完善。

5 結語

綜上所述，面對我國鐵路客車運行速度加快、密度增大的形勢，要加強對鐵路客車運行安全的有效監控，要充分運用TCDS、TVDS等列車運行監控策略和技術，實現客車

運行安全監測設備的聯網運用，在高科技的集成的條件下實現對客車運行安全的實時在線監控，更好地實現信息共享、遠程監控和聯網運行，形成系統化、網絡化、信息化的鐵路客車運行安全監控體系，實現人控向機控的突破和跨越式的發展。