鐵路5T系統(tǒng)應用的探討

鐵路5T系統(tǒng)應用的探討

本文探討了鐵路5T系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀和信息整合思路。鐵路5T系統(tǒng)是指THDS、TFDS、TADS、TPDS和TCDS這五項鐵路車輛安全防范預警系統(tǒng)的統(tǒng)稱。隨著鐵路運營的發(fā)展，列車速度和載重量不斷提高，對列車安全提出了更高的要求。鐵路5T設備應運而生，有效地建立了比較全面的車輛安全防范預警體系。通過采用先進檢測技術和人機聯(lián)控有效監(jiān)測，5T系統(tǒng)可以預防各種危及行車安全的故障，達到故障隱患的及時發(fā)現(xiàn)和早期預警，從而保障鐵路運輸?shù)陌踩\行。在5T系統(tǒng)中，THDS紅外線軸溫探測系統(tǒng)被認為是最值得投資的也是最必要的設備。THDS利用軌邊紅外線熱敏或光子探頭，對通過車輛每個軸承溫度實時檢測，并將檢測信息實時上傳到分局車輛運行安全檢測中心，進行實時報警。由于軸承故障導致的熱切軸事故發(fā)生非常快，因此建立有效的紅外線軸溫探測網絡，對列車車軸溫度變化進行有效監(jiān)控，對列車運行安全是十分必要和有益的。在鐵路5T系統(tǒng)中，信息整合也是非常重要的。通過整合不同預警系統(tǒng)的信息，可以更全面地了解列車運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)和預警各種故障隱患，從而保障鐵路運輸?shù)陌踩Ｒ虼?，鐵路5T系統(tǒng)的信息整合應該是一個重要的研究方向。按照我國鐵路貨車軸承故障的分類方法，滾動軸承的故障類型主要包括裂損、麻點、剝離、碾皮、磨損、變色、燒附、壓痕、凹痕、電蝕、銹蝕、松動、硬損傷等。然而，并非所有的軸承故障都能夠通過聲學方法進行診斷。聲學診斷只能探測到在運轉中能夠引起較大振動和噪聲的故障或缺陷，包括內外圈滾道的裂損、剝離、腐蝕、異常磨損、壓痕、內圈松動、微振磨蝕、滾子剝離、裂損、腐蝕、保持架裂損以及其他引起較大噪聲和影響行車安全的故障。目前世界上僅有兩種產品化的貨車軸承早期故障聲學監(jiān)測診斷裝置，一是美國TTCI的軌邊聲學探測系統(tǒng)，二是澳大利亞VIPAC公司的鐵路軸承聲學監(jiān)測系統(tǒng)（RailMBAM）。它們都各自開發(fā)聲學傳感器陣列，提高了指向性和保真度，從而大大提高了軌邊檢測的信噪比。采用成熟的信號分析技術和先進的模式識別方法，提高了聲學診斷的準確性和實用性。我國鐵路系統(tǒng)大多采用的是美國TTCITADS設備。TPDS（貨車運行狀態(tài)地面安全監(jiān)測系統(tǒng)）利用設在鐵路正線直線段上的軌道測試系統(tǒng)，動態(tài)監(jiān)測輪軌間的動力學參數(shù)，實現(xiàn)了對貨車的運行狀態(tài)分級評判。一直以來，鐵路貨車的臨界運行速度低（直線穩(wěn)定性）是貨車提速的瓶頸。由于貨車空車抗菱剛度低、回轉阻尼低等因素，其蛇形失穩(wěn)的臨界速度大多在70km/h左右，有的甚至達到50~60km/h左右。車輛超過蛇形失穩(wěn)的臨界速度運行，會出現(xiàn)明顯的蛇形失穩(wěn)現(xiàn)象，輪軌間相會作用劇增，加劇了車輛零部件的磨耗，也對軌道結構造成大磨損。同時，在車輛和軌道不利條件的情況下，大大增加了直線脫軌的可能性。TPDS設備通過車輛直線動力學性能對車輛的直線穩(wěn)定性（包括脫軌系數(shù)、輪重減載率、蛇形失穩(wěn)的臨界速度等）進行評定。以便對蛇形失穩(wěn)嚴重、超偏載、車輪擦傷的技術不良車輛進行處理，可有效提高列車運行速度、保障列車運行安全。目前國內外在技術上可行且有成功應用經驗，在道旁對車輛運行狀態(tài)進行地面安全檢測的設備主要有北美TTCI和中國鐵道科學研究院研制的TPDS設備。從設備監(jiān)測目標、測試方法與原理、評定方法等方面來看，中國鐵道科學研究院研制的TPDS設備更適合在我國鐵路上應用。TCDS（客車運行安全監(jiān)控系統(tǒng)）是一種通過車載系統(tǒng)對客車運行安全關鍵部位進行實時監(jiān)測和診斷的技術。通過無線、有線網絡，將監(jiān)測信息向地面?zhèn)鬏敗R總，形成實時的客車安全監(jiān)控運行圖，使各級車輛管理部門及時掌握客車運行安全狀況。TCDS設備由車載實時監(jiān)測系統(tǒng)、車地數(shù)據通信系統(tǒng)、地面數(shù)據庫及專家系統(tǒng)組成。車載實時監(jiān)測系統(tǒng)可將車輛狀態(tài)信息記錄下來，同時可將緊急事件通知司機或通過衛(wèi)星或GPS\GPRS通信系統(tǒng)通知相關決策人員。主要功能包括防滑器工作狀態(tài)監(jiān)測、車電監(jiān)測、車門、火災險情監(jiān)測、制動系統(tǒng)監(jiān)測和軸承狀態(tài)監(jiān)測。此外，客車行車安全監(jiān)測系統(tǒng)列車級主機還可在線實時記錄、存儲各監(jiān)測對象過程數(shù)據、診斷報告、事件信息（黑匣子）功能。鐵路5T系統(tǒng)是一種用于鐵路車輛安全防范預警系統(tǒng)的設備，由于都是以英文字母T開頭，所以一般被統(tǒng)稱為5T系統(tǒng)。目前，5T系統(tǒng)在應用中仍然各自為政，并沒有形成一個信息共享、集中監(jiān)控和綜合分析的系統(tǒng)。為了滿足鐵路跨越式發(fā)展的要求，整合車輛安全信息，實現(xiàn)5T信息融合，建立一個完善的車輛運行安全監(jiān)控系統(tǒng)，對鐵路車輛主要構件和運行質量實時監(jiān)測，并建立各自的數(shù)據存儲是十分必要的。通過網絡把5T系統(tǒng)監(jiān)測信息有效的集成起來，實現(xiàn)相關信息的關聯(lián)與交叉檢索，對提高安全預警水平和故障分析等具有重要意義。在當前的條件下，鐵路5T系統(tǒng)信息整合的基本思路是：充分利用現(xiàn)有的HMIS貨車技術管理信息系統(tǒng)、TMIS列車確報系統(tǒng)、AEI車號自動識別系統(tǒng)，依托鐵路通信網，合理布局5T探測網點和使用終端，通過安全監(jiān)測數(shù)據與車號信息的匹配，實現(xiàn)以車號為導航