鐵路客車TVDS系統應用探討

阮芙蓉 中國鐵路上海局集團有限公司合肥車輛段

TVDS系統（客車運行故障圖像監控系統）是鐵路客車安全監控預警系統中地對車安全監控的一個重要應用系統，TVDS系統動態檢車員在室內對通過各探測站的列車拍攝、圖像傳輸進行對照分析、判別有關故障，實時對故障進行平臺推送，由相關客列檢、庫列檢進行檢查確認和處置，達到動態檢測車輛保障客車安全運行的目的，為預防行車事故發揮著重要作用。

1 概述

國鐵集團和上海局集團公司近年先后發文電，就北京、太原、上海、廣州局集團公司等進一步擴大TVDS系統人機分工作業試點工作提出了明確要求，通過對普速旅客列車站折作業、折返作業實施TVDS人機分工后，勞動效率明顯提高、作業時間大幅壓縮、安全質量穩定可控，具備擴大試點的條件，為路內客車運用檢修體制改革順利推進奠定了良好基礎。

2 TVDS系統簡介

（1）TVDS系統（客車運行故障圖像監控系統）是普速客車、動力集中動車組運行安全預警系統，該系統主要包括綜合查詢、故障處置、統計分析、典型故障庫等功能，于2016年10月正式啟用，全路共計254個TVDS探測點，上海局集團公司轄區設置28個TVDS探測點，分布在上海、安徽、江蘇、浙江三省一市，合肥車輛段21個（徐州坡里TVDS探測點在建中）、上海機輛段7個（圖1）。

圖1 TVDS系統用戶登錄、動態檢查界面

（2）TVDS系統成像原理

該系統通過布置于軌邊和鋼軌之間的高速相機陣列，拍攝通過列車車輛的風管路連接、走行部、空氣制動裝置、車底分線盒等車輛關鍵部位的照片，經計算機處理后傳輸到室內分析室。

（3）TVDS系統結構特點

①采用COMS(ComplementaryMetal-Oxide Semiconductor

互補性氧化金屬半導體)相機加裝紅外濾光片配合高亮度單色LED光源的技術，解決了戶外應用陽光干擾嚴重的問題。

②在軟件上利用LINLOG技術（即保持圖像在低照度區域的情況下保持良好線性、靈敏度，使得照片清晰，便于動態檢查），可實現高動態范圍圖像采集。

③采用面陣相機拍攝的圖像，車速發生變化時，不會出現圖像變形情況，幀速可以到64 fps，可適應時速200 km/h客車。

④采用4K高速線陣相機配合大功率一字線型激光器拍攝車底，圖像精度高。

⑤可適應環境溫度、濕度范圍大；工作穩定性高，可實現24 h連續工作。

（4）TVDS系統的構成主要包括軌邊設備、探測點機房設備、服務器等。

①TVDS系統軌邊設備構成

TVDS系統軌邊設備共有線陣相機5個，其中包含沉箱相機3個，側箱相機各1個共2個。軌邊設備中的箱體、管線等各種輔助裝置均為相機提供安全防護、防塵、防水、供電、通信等功能作用，以確保采集圖像最佳。

②線陣相機布設位置及拍攝范圍：

A、底部中間線陣相機3個：安于軌內中心位置，用于拍攝車體轉向架底部、底部中間部、車體底部連接處等軌內部分。

B、側部線陣相機2個：側部2個相機每側各1個相機，用于拍攝左右兩側側下部件、輪對轉向架等部件。

C、TVDS系統調試：TVDS系統軌邊設備安裝完成以后，進行軌邊設備與檢測中心進行的聯合調試。

D、安裝效果見圖2：

圖2 TVDS系統探測點軌邊安裝效果圖

（5）動態拍攝圖像的應用

TVDS拍攝列車圖像分為列車兩側、列車底部，其中列車底部圖像又分為左側、中側和右側。檢查的范圍是：動態本屬作業、動態折返作業以及動態站折作業對兩側側部和底部左、中、右相機攝錄的照片進行動態檢查；動態直通作業要求動態檢車員對兩側側部相機拍攝的車輛照片進行檢查；動態技檢作業要求動態檢車員對車輛兩側側部和底部中間相機拍到的照片進行動態作業查看。

3 TVDS系統應用管理情況及存在問題

3.1 TVDS系統應用情況

TVDS系統動態檢測已經在客車運行動態監控中發揮出重要的作用，對于發現車輛異常故障、防止發生事故起到了重要的作用，如果發現不及時可能造成鐵路交通事故，危及人民生命、財產安全。各類型故障主要如下：

（1）根據國鐵集團通報的TVDS系統發現的典型車輛故障，按車輛故障部位分類有：

①車輛底部故障主要有：閘瓦折斷、閘片丟失、抗側滾扭桿安全吊帶斷裂、抗側滾扭桿松脫、車下配線盒檢查門開放、集便器線路箱門開放、高度調整桿脫落、車鉤托板磨耗板竄出、風擋緩沖板變形、截斷塞門關閉、緩解閥鏈條未裝、風管未接、逆變器箱體護板脫落。

②車輛側部故障主要有：防塵堵鏈未掛起、廣播線脫落、J5電機皮帶脫落、閘瓦翻轉、閘瓦間隙過大、電池箱門手把未關閉、速度傳感器探頭脫出、電力連接線座蓋開放、高度調整閥調整桿脫落、油壓減震器折斷、折棚風擋開放、折角塞門故障等。

（2）TVDS系統各探測點發現的典型故障案例（見圖3、圖4、圖5、圖6）

圖3 2016年12月淮南線下行TVDS發現T***次車輛制動閘片遺失

圖4 2017年6月京廣線株洲上行TVDS預報Z**次抗側滾扭桿松脫

圖5 2017年7月隴海線西安下行K***次硬座車下分線盒蓋開啟

圖6 2020年8月湘桂線南寧下行到達K****次閘瓦折斷

3.2 TVDS系統管理情況

當前合肥車輛段根據國鐵集團和上海局集團公司相關要求，相繼擬發了《客車運行故障圖像監控系統（TVDS)運用管理辦法》、《TVDS、AEI設備故障維修應急預案》等文件，明確相關車間、職能部門責任、制定作業標準、加強過程盯控、落實應急處置措施等，逐步規范TVDS系統的管理。

3.3 TVDS系統應用管理中存在的問題

（1）人員素質教育方面

①TVDS動態作業人員的作業理念轉變不到位。相對于傳統的客車庫內檢修和客列檢作業，TVDS系統通過拍攝傳輸的圖片比對來檢查車輛運行狀態，部分作業人員或新轉崗人員存在客車作業方式變化的不適應現象，面對海量圖片動態檢查時容易麻痹松懈漏檢。

②作業標準、案例培訓不到位。隨著本屬、外屬列車車型的變化、車輛設施加裝改造和動力集中動車組的逐步開行等變化，如果掌握不及時容易造成車輛故障漏檢。

（2）人員配備方面

部分TVDS探測點動態檢查作業人員配置不齊，不能滿足作業分組派工要求，動態檢查作業過程中因作業時間緊張易發簡化作業、故障推送不及時、處置不當等問題。

（3）作業標準執行方面

①動態檢查作業人員未嚴格按標作業。TVDS動態檢查作業存在作業軌跡不符合要求、平臺故障信息中確認類或預報類故障未及時上傳作業平臺、確認類故障被提交為預報故障未推送本地客列檢、漏檢故障等現象。

②TVDS作業平臺相關列車信息動態維護不及時。由于調圖或客車運行交路變更，作業圖表的作業車次信息未及時更新,部分車次無配屬客整所信息、動態技檢作業未填寫本地客列檢信息、列車配屬客整所信息填寫錯誤、回送車次無車輛配屬信息等，易造成作業車次漏檢或監控故障信息無法正常推送。

（4）監控設備故障應急處置方面

對TVDS系統的沉箱、磁鋼、補充光源、網線、光纖收發器、磁盤陣列柜以及服務器等設發生異常，反饋或檢修不及時會導致丟圖或圖像不清晰等現象，直接影響TVDS動態作業的質量，容易造成車輛運行故障漏檢漏修等問題。

4 TVDS系統應用管理優化及建議

（1）完善TVDS系統應用管理規章制度。根據國鐵集團、上海局集團公司新頒文電要求，以及生產現場反饋的意見，及時修訂完善TVDS系統相關的管理制度和作業要求，確保管理制度的可操作性。如《合肥車輛段TVDS、AEI設備故障維修應急預案》先后進行了2次修訂，從應急指揮、應急響應、應急處置到應急工具備品管理、設備故障統計分析等均做了優化和改進。建議在設備故障統計分析方面的工作進一步強化，通過認真調查TVDS系統設備的共性故障和重點故障，定期研討、深入分析設備故障產生的原因和規律，在向集團公司相關處室匯報的同時，及時將相關信息完整地反饋給設備生產廠家，共同分析、協同解決，從設備源頭質量、優化設計方面防范故障的產生。

（2）認真開展立標塑型工作。要通過標準化TVDS探測點創建等方式，以點帶面，不斷夯實TVDS系統的應用管理，以標準化創建為契機，從強化隊伍素質、規范上道作業標準、卡控作業流程等方面入手，積極對標找差，不斷提升TVDS系統現的管理水平。通過召開的TVDS探測站標準化示范點創建推進會，以經驗交流、標準化探測站現場觀摩等方式，推動TVDS系統規范化管理。建議在TVDS探測站標準化創建過程中，加強5T班組的工長、動態檢車員的交流，特別是在車輛故障查找技巧、故障推送流程、設備故障規律分析等方面進行深入交流。

（3）加強TVDS系統動態檢車員培訓教育。首先應當加強作業方式變化、管理理念更新的教育，特別時新轉崗和新入職人員的宣傳教育，思想上要適應鐵路客車檢修方式的變化；其次要按崗定編，持續地做好業務知識的培訓，對本屬、外屬列車車型的變化、車輛配件設施加裝改造和動力集中動車組的逐步開行等變化進行重點學習，結合案例教育等防范作業過程中車輛故障漏檢；再次相關TVDS系統的車間、科室管理人員也要同步組織學習，對新頒布的規章、文電要認真學習才能更好地督促管理。

（4）做好TVDS系統動態作業質量抽查考核制度的落實。

①嚴格落實檢查考核制度。通過落實客車TVDS運用作業質量抽查管理辦法、客車TVDS運用標準化對規辦法等方式，對TVDS系統信息維護、動態檢車員抽考、作業質量評價指標等方面進行檢查、考核、通報，逐漸形成良好、規范的作業習慣。

②做好TVDS動態檢車員的正向激勵。對TVDS系統動態檢車員的檢查發現的車輛重點故障，按照故障等級和重要程度及時兌現獎勵，對發現的重大隱患故障向集團公司請示予以重獎，鼓勵TVDS動態檢車員認真按標作業。

（5）加強TVDS設備日常檢修和故障搶修工作。在認真做好TVDS設備日常檢修、半月檢、月檢的同時，按照春秋兩季的季節性特點，做好TVDS系統軌邊露天設備的整修，確保TVDS設備提供及時、清晰、完整的車輛圖像信息。與此同時按照集團公司、段關于5T設備故障搶修應急預案，要認真落實好TVDS系統巡查和值班制度、故障應急響應、故障維修應急處理程序、檢修根據備品管理、故障統計和責任分析等工作，針對TVDS系統設備設施故障、網絡通訊故障、電力設施故障、平臺軟件異常等在做好故障搶修工作結束后做好經驗總結分析，通過實例操作、案例學習等不斷提高設備檢修人員的故障搶修能力和效率。

（6）加強管理人員的履職督查。根據《客車運行故障圖像監控系統（TVDS)運用管理辦法》的管理職責分工，結合TVDS系統階段性、季節性故障重點，認真做好季節性變化對設備檢修帶來影響的風險研判，通過雙重預防機制認真批分安全風險檢查項點，加強管理干部的現場檢查盯控，量化檢查任務，通過管理人員履職盡責促進TVDS系統保持良好的應用管理狀態。

5 總結與展望

（1）TVDS系統（客車運行故障圖像監控系統）作為客車地對車安全監控系統在提前預防行車事故等方面發揮著重要作用，但在實施過程中仍然存在不足需要改進和完善，如TVDS系統軟件自身的功能有待升級和拓展，車輛故障信息跨局查詢、統計分析類別設置等功能不完善；動態檢車員長時間作業視覺疲勞和夜間松懈容易造成車輛重點故障的漏檢，諸如此類問題還有待TVDS系統應用管理單位、京天威等軟件維護單位、設備供應單位等密切協作，不斷加以升級改進。

（2）做好TVDS系統故障自動識別程序的研發。為借鑒TEDS系統（動車組運行故障動態圖像檢測系統）具有的自動識別報警功能，彌補人工檢查的短板，嘗試增加車輛故障自動識別及報警提示功能。合肥車輛段在TVDS系統正式啟用兩年后，在泰州客整所實施TVDS系統自動比對車輛圖片的采集，優先采集客車主要的12種車型中比較重要的閘瓦、速度傳感器和箱門故障，分別對該三類故障特征做了相關圖像處理、識別算法測試，測試算法對閘瓦掉塊、速度傳感器探頭脫出、側部箱門開放的識別效果取得了一定的進展，但是由于既有普速客車使用年限長、車種車型復雜等多方面因素，制約了TVDS系統對車輛故障自動識別研發工作進展。隨著普速客車老舊車型的報廢、統型DC600V機車供電客車等成熟車型逐漸普及、信息通信技術的高速發展，TVDS系統對故障自動識別的升級研發將成為可能，通過TVDS系統自動識別報警功能結合人工檢查，將使得該系統為保障客車運行安全發揮出更大作用。