高職鐵道車輛技術(shù)專業(yè)校內(nèi)TVDS實(shí)訓(xùn)室建設(shè)研究

鐵路客車故障軌旁圖像檢測系統(tǒng)（TVDS）是基于線陣掃描技術(shù)和紅外線性激光光源技術(shù)經(jīng)過進(jìn)一步改進(jìn)發(fā)展而來，集廣角拍攝技術(shù)、大容量圖像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理技術(shù)和精確定位技術(shù)、圖像識別技術(shù)，智能化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化技術(shù)以及自動控制技術(shù)于一體，對列車底部、側(cè)面下部、車號部分等進(jìn)行動態(tài)圖像檢測，實(shí)現(xiàn)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(shù)據(jù)的精確采集和及時(shí)上報(bào)，檢車員可以通過查看圖像信息及時(shí)發(fā)現(xiàn)列車故障。徹底改變了鐵路車輛列檢作業(yè)基本靠檢車員人工檢查的作業(yè)方式，大大提高了鐵路車輛檢修和使用效率。因此，建設(shè)鐵道車輛技術(shù)專業(yè)TVDS實(shí)訓(xùn)室已是大勢所趨，是辦好鐵道車輛技術(shù)專業(yè)的必經(jīng)之路。

一、鐵道車輛技術(shù)專業(yè)TVDS實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的必要性

在車輛運(yùn)行安全檢測領(lǐng)域，鐵路行業(yè)在定期對車輛狀態(tài)進(jìn)行靜態(tài)檢查的基礎(chǔ)上，增加了動態(tài)安全檢測手段，即在列車運(yùn)行過程中利用沿線地面設(shè)備對車輛中關(guān)鍵走形部件的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。車輛動態(tài)檢測是當(dāng)今客、貨車運(yùn)用檢修的重要環(huán)節(jié)，也是提前預(yù)防事故發(fā)生的重要手段，一般需要客、貨車探測站和列檢復(fù)示、車輛段復(fù)示等多個(gè)部分協(xié)同配合。鐵道車輛技術(shù)專業(yè)學(xué)生需要了解檢測技術(shù)在車輛運(yùn)用中的重要性，掌握檢測技術(shù)的基礎(chǔ)知識和傳感器的工作原理，掌握“5T系統(tǒng)”檢測技術(shù)的運(yùn)用與檢測設(shè)備維修，TVDS為“5T”五大系統(tǒng)之一。

圖1TVDS模擬教學(xué)系統(tǒng)組成示意圖隨著車輛動態(tài)檢測技術(shù)的日漸成熟，客、貨車動態(tài)檢測與維修技術(shù)逐漸走進(jìn)課堂，鐵路企業(yè)對TVDS系統(tǒng)的運(yùn)用和維護(hù)技術(shù)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(shù)專業(yè)高端技能型人才培養(yǎng)的傳統(tǒng)學(xué)校，應(yīng)肩負(fù)起為華南地區(qū)輸送合格的客、貨車檢修專業(yè)人才的重任。由于鐵路企業(yè)現(xiàn)場安全和生產(chǎn)壓力大，不太可能為學(xué)生提供實(shí)車和場地，因此讓學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)場學(xué)習(xí)并不現(xiàn)實(shí)。

基于以上要求，加強(qiáng)校內(nèi)TVDS實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)，讓學(xué)生在學(xué)校階段就能夠基本掌握TVDS系統(tǒng)的運(yùn)用與維護(hù)技能十分必要。

二、TVDS實(shí)訓(xùn)室建設(shè)可行性分析

TVDS實(shí)訓(xùn)室采用硬件和模擬系統(tǒng)相互配合，可以將客車故障遠(yuǎn)程檢測與運(yùn)用維修場景在實(shí)訓(xùn)室內(nèi)實(shí)現(xiàn)，比如探測站設(shè)備，包括軌邊設(shè)備、控制機(jī)柜、服務(wù)器機(jī)柜等，實(shí)現(xiàn)設(shè)備基本功能的展示，設(shè)備原理展現(xiàn)，模擬現(xiàn)場動作，可達(dá)到實(shí)做與教學(xué)的一體化平臺要求。

同時(shí)，TVDS實(shí)訓(xùn)室能夠根據(jù)作業(yè)指導(dǎo)書的要求配置轉(zhuǎn)向架及牽引電機(jī)在模擬線路上牽引替代真實(shí)運(yùn)行線路上的車輛，實(shí)現(xiàn)學(xué)生在實(shí)訓(xùn)室內(nèi)模擬真實(shí)車輛運(yùn)行過程中故障檢測與排查及軌邊設(shè)備日常保養(yǎng)與維護(hù)的目標(biāo)。

三、TVDS實(shí)訓(xùn)室建設(shè)系統(tǒng)組成

TVDS系統(tǒng)由探測站軌邊設(shè)備、探測站機(jī)房室內(nèi)設(shè)備及監(jiān)測站設(shè)備組成，其中，軌邊設(shè)備主要包括沉箱、側(cè)箱、高速圖像采集器、補(bǔ)償光源陣列、車輪傳感器、車號智能識別天線等；探測站機(jī)房室內(nèi)設(shè)備主要包括圖像信息采集主機(jī)、車號智能識別裝置、車輛信息控制主機(jī)、防雷裝置、室外設(shè)備控制箱、UPS電源等；監(jiān)測站設(shè)備主要包括服務(wù)器、工位檢車終端、網(wǎng)絡(luò)通信及接口設(shè)備、防雷裝置和UPS電源等。

TVDS模擬教學(xué)系統(tǒng)主要模擬探測站設(shè)備的工作過程，由軌邊設(shè)備、機(jī)柜設(shè)備和終端設(shè)備三部分組成，以模擬TVDS現(xiàn)場的實(shí)際動作。TVDS模擬教學(xué)系統(tǒng)組成示意圖如圖1所示。

1.軌邊主要設(shè)備

軌邊設(shè)備安裝在軌下及軌兩側(cè)，用來實(shí)現(xiàn)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(jī)、防護(hù)設(shè)備等。

2.機(jī)房主要設(shè)備

機(jī)房主要設(shè)備包括圖像信息采集工控機(jī)、服務(wù)器機(jī)柜、車輛信息采集工控機(jī)、磁盤陣列、控制機(jī)柜、控制箱、信號防雷裝置、AEI設(shè)備主機(jī)、雙機(jī)備份服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、KVM切換器、遠(yuǎn)程管理設(shè)備等。

四、TVDS實(shí)訓(xùn)室主要設(shè)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(shí)現(xiàn)自動計(jì)軸測速、計(jì)輛，形成完整的客車運(yùn)行信息實(shí)時(shí)采集，它主要通過AEI主機(jī)識別車號信息并通過采集車輪傳感器信號實(shí)現(xiàn)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(jī)位于軌外側(cè)由外向內(nèi)拍攝車體兩側(cè)及車體側(cè)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(zhuǎn)向架、車體側(cè)下部；相機(jī)位于兩鋼軌中間，由下向上拍攝車底，設(shè)備能夠?qū)蛙嚨撞考皞?cè)下部可視部件進(jìn)行線陣圖像采集，并按規(guī)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(shí)現(xiàn)車輛部件圖像與車號及位置之間的匹配關(guān)系。

4.外部數(shù)據(jù)具有交互功能

能夠根據(jù)需要與其它信息系統(tǒng)進(jìn)行信息交互。

5.自檢及遠(yuǎn)程維護(hù)功能

能夠定時(shí)對軌旁設(shè)備和專用通道進(jìn)行自檢，記錄自檢信息并及時(shí)進(jìn)行故障報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備自檢及遠(yuǎn)程維護(hù)功能。作為設(shè)備維護(hù)人員，可遠(yuǎn)程監(jiān)控探測站設(shè)備狀態(tài)，并可通過遠(yuǎn)程控制方式對探測站中的服務(wù)器、計(jì)算機(jī)等設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。

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(guān)設(shè)備在霧雨雪、沙塵及強(qiáng)烈陽光條件下，系統(tǒng)能正常進(jìn)行圖像及數(shù)據(jù)采集。

五、TVDS實(shí)訓(xùn)室教學(xué)效果與預(yù)期成效

1.TVDS實(shí)訓(xùn)室教學(xué)及故障處理演示

（1）教學(xué)方式及效果

通過理論與實(shí)際相結(jié)合的教學(xué)方式，讓學(xué)生近距離接觸TVDS設(shè)備的各組成設(shè)備，從原理、電氣特性、連接方式等方面提高學(xué)生對TVDS設(shè)備的認(rèn)識。

TVDS設(shè)備有部分軟件操作，可以先理論講解，再讓學(xué)生逐個(gè)到模擬教學(xué)系統(tǒng)中操作，加強(qiáng)學(xué)生的熟練度，達(dá)到教學(xué)目的。

（2）故障處理

TVDS模擬教學(xué)系統(tǒng)為模塊化設(shè)計(jì)，可在專業(yè)人員的指導(dǎo)下，設(shè)置多個(gè)故障部位，方便講解故障的處理方法；另一方面，可考察學(xué)生自行解決故障的能力，比如保護(hù)門故障、相機(jī)故障等。

（3）測試配件完整性

TVDS模擬教學(xué)系統(tǒng)與TVDS設(shè)備具有零部件的通用互換性，可將TVDS現(xiàn)場有問題的零部件安裝在教學(xué)系統(tǒng)中，判斷和確定是否存在故障。

2.預(yù)期成效

本TVDS實(shí)訓(xùn)室建設(shè)以實(shí)際出發(fā)，實(shí)踐與理論相結(jié)合，提高職業(yè)院校鐵道車輛技術(shù)專業(yè)鐵道車輛動態(tài)檢測技術(shù)課程教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生技能水平。

第一，通過理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方式，讓學(xué)生近距離接觸TVDS動態(tài)檢測設(shè)備，提高學(xué)生對動態(tài)檢測設(shè)備的認(rèn)識。同時(shí)，讓學(xué)生到模擬教學(xué)系統(tǒng)中操作，加強(qiáng)熟練度，達(dá)到掌握軟件操作的目的。

第二，模擬教學(xué)系統(tǒng)為模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師可根據(jù)客車運(yùn)行過程中常出現(xiàn)的故障設(shè)置多個(gè)故障部位，實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)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(zhuǎn)向架牽引模擬真實(shí)過車，實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師向?qū)W生講解系統(tǒng)運(yùn)作原理，從而理解車輛構(gòu)造。

綜上所述，當(dāng)前企業(yè)對專業(yè)技術(shù)技能人才質(zhì)量提出了更高要求，而鐵道車輛技術(shù)專業(yè)具有實(shí)踐性和實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。通過TVDS實(shí)訓(xùn)室建設(shè)，可實(shí)現(xiàn)學(xué)生在實(shí)訓(xùn)室內(nèi)模擬真實(shí)車輛運(yùn)行過程中的故障檢測與排查，使學(xué)生熟悉TVDS系統(tǒng)的運(yùn)用。同時(shí)，也可使學(xué)生熟悉軌邊設(shè)備功能及檢修標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程，掌握軌邊設(shè)備日常保養(yǎng)與維護(hù)技能。

參考文獻(xiàn)：

[1]郝磊.虛擬仿真技術(shù)在職業(yè)教育理實(shí)一體化教學(xué)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用——以西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院鐵道車輛專業(yè)為例[J].科教導(dǎo)刊，2019（31）：113-114.

[2]牛林杰.高職院校鐵道交通運(yùn)營管理專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化配置研究[J].時(shí)代汽車，2021（17）：67-68.

[3]吳磊.基于職業(yè)大賽視角的新能源汽車技術(shù)專業(yè)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2021（11）：254-255.

[4]王靜耀.探索城市軌道交通供配電技術(shù)專業(yè)1+X證書制度試點(diǎn)——以實(shí)訓(xùn)室開發(fā)以賽促證建設(shè)為例[J].山東青年，2021（7）：118，120.

[5]顏瑞，詹凌峰，尹慶玲.基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)訓(xùn)室開放模式研究[J].文淵（中學(xué)版），2021（4）：1096.

[6]魏麗君，廖志平，姚芳.基于物聯(lián)網(wǎng)的新型智慧實(shí)訓(xùn)室電源管理系統(tǒng)的研究[J].計(jì)量與測試技術(shù)，2022，49（1）：28-30，34.

[7]楊鳳.基于“崗位學(xué)習(xí)站”的實(shí)訓(xùn)平臺建設(shè)與應(yīng)用——以動車組檢修技術(shù)專業(yè)為例[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2022（10）：124-126.

[廣東省高等職業(yè)院校交通運(yùn)輸類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會2021年度教育教學(xué)改革與研究項(xiàng)目：高等職業(yè)院校鐵道車輛技術(shù)專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)模式改革研究與實(shí)踐（JTYSJZW2021B08）。]

責(zé)任編輯陳春陽