高職鐵道車輛技術專業校內TVDS實訓室建設研究

文/廣州鐵路職業技術學院 劉志運

鐵路客車故障軌旁圖像檢測系統(TVDS)是基于線陣掃描技術和紅外線性激光光源技術經過進一步改進發展而來,集廣角拍攝技術、大容量圖像數據實時處理技術和精確定位技術、圖像識別技術,智能化、網絡化和信息化技術以及自動控制技術于一體,對列車底部、側面下部、車號部分等進行動態圖像檢測,實現過車信息、故障及其圖像、檢修處理信息和車輛部件圖像等數據的精確采集和及時上報,檢車員可以通過查看圖像信息及時發現列車故障。徹底改變了鐵路車輛列檢作業基本靠檢車員人工檢查的作業方式,大大提高了鐵路車輛檢修和使用效率。因此,建設鐵道車輛技術專業TVDS實訓室已是大勢所趨,是辦好鐵道車輛技術專業的必經之路。

一、鐵道車輛技術專業TVDS實訓室建設的必要性

在車輛運行安全檢測領域,鐵路行業在定期對車輛狀態進行靜態檢查的基礎上,增加了動態安全檢測手段,即在列車運行過程中利用沿線地面設備對車輛中關鍵走形部件的狀態進行實時監測。車輛動態檢測是當今客、貨車運用檢修的重要環節,也是提前預防事故發生的重要手段,一般需要客、貨車探測站和列檢復示、車輛段復示等多個部分協同配合。鐵道車輛技術專業學生需要了解檢測技術在車輛運用中的重要性,掌握檢測技術的基礎知識和傳感器的工作原理,掌握“5T系統”檢測技術的運用與檢測設備維修,TVDS為“5T”五大系統之一。

隨著車輛動態檢測技術的日漸成熟,客、貨車動態檢測與維修技術逐漸走進課堂,鐵路企業對TVDS系統的運用和維護技術人員的需求量也隨之增長。作為廣東省乃至嶺南鐵道車輛技術專業高端技能型人才培養的傳統學校,應肩負起為華南地區輸送合格的客、貨車檢修專業人才的重任。由于鐵路企業現場安全和生產壓力大,不太可能為學生提供實車和場地,因此讓學生進行現場學習并不現實。

基于以上要求,加強校內TVDS實訓室的建設,讓學生在學校階段就能夠基本掌握TVDS系統的運用與維護技能十分必要。

二、TVDS實訓室建設可行性分析

TVDS實訓室采用硬件和模擬系統相互配合,可以將客車故障遠程檢測與運用維修場景在實訓室內實現,比如探測站設備,包括軌邊設備、控制機柜、服務器機柜等,實現設備基本功能的展示,設備原理展現,模擬現場動作,可達到實做與教學的一體化平臺要求。

同時,TVDS實訓室能夠根據作業指導書的要求配置轉向架及牽引電機在模擬線路上牽引替代真實運行線路上的車輛,實現學生在實訓室內模擬真實車輛運行過程中故障檢測與排查及軌邊設備日常保養與維護的目標。

三、TVDS實訓室建設系統組成

TVDS系統由探測站軌邊設備、探測站機房室內設備及監測站設備組成,其中,軌邊設備主要包括沉箱、側箱、高速圖像采集器、補償光源陣列、車輪傳感器、車號智能識別天線等;探測站機房室內設備主要包括圖像信息采集主機、車號智能識別裝置、車輛信息控制主機、防雷裝置、室外設備控制箱、UPS電源等;監測站設備主要包括服務器、工位檢車終端、網絡通信及接口設備、防雷裝置和UPS電源等。

TVDS模擬教學系統主要模擬探測站設備的工作過程,由軌邊設備、機柜設備和終端設備三部分組成,以模擬TVDS現場的實際動作。TVDS模擬教學系統組成示意圖如圖1所示。

圖1 TVDS模擬教學系統組成示意圖

1.軌邊主要設備

軌邊設備安裝在軌下及軌兩側,用來實現列車及車輛信息的探測和采集功能,主要部件包括:AEI室外天線、車輪傳感器、紅外線性激光光源、線陣相機、防護設備等。

2.機房主要設備

機房主要設備包括圖像信息采集工控機、服務器機柜、車輛信息采集工控機、磁盤陣列、控制機柜、控制箱、信號防雷裝置、AEI設備主機、雙機備份服務器、網絡設備、KVM切換器、遠程管理設備等。

四、TVDS實訓室主要設備功能

1.車輛信息自動采集功能

車輛信息自動采集主要功能在于實現自動計軸測速、計輛,形成完整的客車運行信息實時采集,它主要通過AEI主機識別車號信息并通過采集車輪傳感器信號實現其功能。

2.線陣圖像采集功能

線陣圖像采集范圍主要包括:相機位于軌外側由外向內拍攝車體兩側及車體側下部,可視部位的外觀圖像,主要包含列車鉤緩裝置、制動裝置、車體底架、車端連接部位、轉向架、車體側下部;相機位于兩鋼軌中間,由下向上拍攝車底,設備能夠對客車底部及側下部可視部件進行線陣圖像采集,并按規則命名存貯。

3.車號識別功能

車號識別功能在于能夠自動識別客車車號、車次,從而可實現車輛部件圖像與車號及位置之間的匹配關系。

4.外部數據具有交互功能

能夠根據需要與其它信息系統進行信息交互。

5.自檢及遠程維護功能

能夠定時對軌旁設備和專用通道進行自檢,記錄自檢信息并及時進行故障報警,從而實現設備自檢及遠程維護功能。作為設備維護人員,可遠程監控探測站設備狀態,并可通過遠程控制方式對探測站中的服務器、計算機等設備進行維護。

6.抗霧雨雪、沙塵及陽光干擾功能

抗霧雨雪、沙塵及陽光干擾功能在于相關設備在霧雨雪、沙塵及強烈陽光條件下,系統能正常進行圖像及數據采集。

五、TVDS實訓室教學效果與預期成效

1.TVDS實訓室教學及故障處理演示

(1)教學方式及效果

通過理論與實際相結合的教學方式,讓學生近距離接觸TVDS設備的各組成設備,從原理、電氣特性、連接方式等方面提高學生對TVDS設備的認識。

TVDS設備有部分軟件操作,可以先理論講解,再讓學生逐個到模擬教學系統中操作,加強學生的熟練度,達到教學目的。

(2)故障處理

TVDS模擬教學系統為模塊化設計,可在專業人員的指導下,設置多個故障部位,方便講解故障的處理方法;另一方面,可考察學生自行解決故障的能力,比如保護門故障、相機故障等。

(3)測試配件完整性

TVDS模擬教學系統與TVDS設備具有零部件的通用互換性,可將TVDS現場有問題的零部件安裝在教學系統中,判斷和確定是否存在故障。

2.預期成效

本TVDS實訓室建設以實際出發,實踐與理論相結合,提高職業院校鐵道車輛技術專業鐵道車輛動態檢測技術課程教學質量和學生技能水平。

第一,通過理論與實踐相結合的教學方式,讓學生近距離接觸TVDS動態檢測設備,提高學生對動態檢測設備的認識。同時,讓學生到模擬教學系統中操作,加強熟練度,達到掌握軟件操作的目的。

第二,模擬教學系統為模塊化設計,實訓指導教師可根據客車運行過程中常出現的故障設置多個故障部位,實訓指導教師根據學生的具體情況,以更加直觀的方式講解故障的處理方法。另一方面,通過轉向架牽引模擬真實過車,實訓指導教師向學生講解系統運作原理,從而理解車輛構造。

綜上所述,當前企業對專業技術技能人才質量提出了更高要求,而鐵道車輛技術專業具有實踐性和實用性強的特點。通過TVDS實訓室建設,可實現學生在實訓室內模擬真實車輛運行過程中的故障檢測與排查,使學生熟悉TVDS系統的運用。同時,也可使學生熟悉軌邊設備功能及檢修標準作業流程,掌握軌邊設備日常保養與維護技能。