TEDS設備原理及應用

(沈陽局集團公司沈陽動車段 吉林 長春 130000)

一、系統組成

動車組運行故障動態圖像檢測系統(Trouble of moving EMU Detection System，簡稱TEDS)，由軌邊圖像采集、探測站分析處理、調度中心報警終端等設備組成。系統總體架構分為三大部分，軌邊探測站部分、動車檢修基地檢測中心部分、局級監控中心部分。其中軌邊探測站部分包含軌邊機房設備、軌邊采集設備、圖像分析設備。

(一)軌邊采集設備

軌邊采集設備包含三套沉箱、兩套側箱、一套線陣圖像采集箱以及一套動車車號圖像采集設備。系統采用線面攝像頭相結合的方式，共采用11個高速高分辨率數字工業檢測攝像頭。

三套沉箱中放置五個超高速高清晰面陣數字攝像頭，采集動車底部的高清圖像，線陣圖像采集箱中放置一個超高速高清晰線陣數字攝像頭，掃描動車底部整體圖像。

側部包含了兩套側箱，其中一套用于轉向架圖像采集分析、一套用于裙板位置圖像采集分析，同時為了獲取動車組車號作為動車組車輛的唯一性標識，側部軌邊設備包括了一套動車車號圖像采集設備。

(二)軌邊機房設備

軌邊機房設備主要由圖像信息采集設備、車輛信息采集設備、門燈控制設備、電源箱、圖像數據服務器、圖像識別服務器、光纖傳輸設備、UPS等設備組成。其功能如下所示。

1.圖像信息采集設備：用于接收高速攝像機陣列信息，對圖像信息處理和傳輸。

2.車輛信息采集設備：用于接收車輪傳感器的信號，計軸計輛、測速，控制補償光源和保護門的開啟和關閉。

3.門燈控制設備：用于控制保護門開合及激光光源的開關。

4.電源箱：提供系統設備穩定、可靠的電源

5.圖像數據服務器：用于存儲過車信息，歷史圖像數據，故障圖像信息，并實現數據通信。

6.圖像識別服務器：用于進行大量的數據運算，對過車圖像進行實時分析處理，進行車號自動識別及智能比對識別，實現異常圖像報警功能。

7.光纖傳輸設備：用于軌邊設備采集的數據向異常報警終端的傳輸。

8.UPS：不間斷電源，用于為系統提供停電及電壓突變保護。

二、技術特點

(一)采用線陣掃描技術

(1)采用線陣相機作為拍攝單元拍攝圖像完整連續，無拼接。同時采用廣角鏡頭，底部拍攝圖片整體無拼接；(2)抗陽光干擾效果好，白天夜晚拍攝圖片亮度一致；(3)拍攝圖片亮度均勻；(4)補償光源系統對線陣相機無電信號干擾；(5)抗沙塵雨雪等惡劣環境影響；(6)有利于圖像的自動識別。

(二)圖像傳輸和處理加速技術

系統采用B/S結構，利用圖像傳輸及處理加速技術，圖像檢測終端只需要通過WEB網頁即能實現動車圖像的實時瀏覽，為動車圖像的異地檢測和監控提供了有效的手段。

(三)異常圖像報警技術

系統可自動對所有攝像頭采集的圖像進行圖像處理，采用智能學習算法對同一車輛的同一部位的圖像進行比對和分析，對出現異常的圖像進行自動報警和提示。

(四)車號識別技術

系統根據車號相機拍攝的車號部位圖像，采用圖像識別技術，自動識別出車號信息，并建立車輛圖像信息與車號的對應關系。

(五)適應低速及停車功能

系統采用的KG50型車輪傳感器可保證列車在低速或停車時不會丟軸，同時系統采用先進的信號采集技術及控制算法，能夠有效解決低速和停車問題。

(六)良好的數據交換接口

系統具備良好的數據交換接口，能與動車組信息管理系統進行數據交換功能，實時獲取動車組車次信息，向動車組信息管理系統上傳故障圖像數據。

三、技術參數

(一)硬件技術參數

1.適應動車組速度：5～250Km/h；

2.保護門開啟、關閉反應時間：≤1.5S；

3.補償光源開啟關閉響應時間：≤1S；

4.攝像機：高速工業線陣相機，分辨率≥1024像素/線；

5.補償光源：采用紅外線性激光光源；

6.控制方式：使用車輪傳感器；

7.服務器：采用雙機備份服務器；

8.監測站報警終端：根據動車運用所的實際運用需求動態配置；

9.存儲容量：故障檢測原始數字信息及故障圖像在TEDS系統內保存不少于2年；其他圖像信息保存不少于30天；

10.工作環境：室外：-40℃～70℃，室內：-10℃～50℃；

11.用電容量：探測站軌邊機房用電總容量≤10KVA；監測中心機房用電總容量≤6KVA；

12.探測站地線設置：防雷接地電阻小于4Ω；

13.防雷組件：標稱放電電流(8/20μs)：In≥70kA，沖擊電流(10/350μs)：Iimp≥15kA，電壓保護水平：Up≤2.5kV。

(二)軟件技術參數

1.系統能自動計軸、計輛，計軸誤差小于3×10-6，計輛誤差小于3×10-5；

2.系統能自動測量車速，正常行駛過程中測量速度誤差不超過±0.5Km/h；

3.車號識別率大于99.9%；

4.系統能自動識別動車組車輛一位端；

5.系統采用ORACLE9i及以上版本數據庫存儲數據信息；

6.圖片統一采用JPG格式存儲；

7.系統具備圖像放大功能，能夠對細小部件進行多級放大顯示；

8.系統具采用B/S結構，各級部門通過網頁即可實時瀏覽動車組各部位圖像；

9.系統采用的圖像傳輸與處理加速器系統技術，可以實現低帶寬通道下的圖像實時瀏覽。

10.動車組通過探測站后，10秒內軟件界面即能瀏覽動車組信息。

四、結論

TEDS 系統技術的提出和實現將從根本上改變動態檢車員的作業模式，并會對原有的貨車探測 TFDS 系統及普通客車探測 TVDS 系統由事后故障檢查、到重點故障自動識別再到系統聯網故障預警，消除事故隱患的技術發展產生深遠的影響。