鐵路貨車運行狀態(tài)地面安全監(jiān)測系統(tǒng)原理與應(yīng)用

任剛?cè)A

摘 要:本文主要論述了貨車運行狀態(tài)地面安全監(jiān)測系統(tǒng)的組成,工作原理及我局應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞:TPDS偏載運行狀態(tài)踏面損傷

中圖分類號:U44 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(c)-0000-00

1 系統(tǒng)基本組成

1.1 探測站

探測站主要由測試平臺、傳感器、車號識別裝置、信號調(diào)理單元、數(shù)據(jù)采集儀、測試工控機、測點服務(wù)器、UPS、雨量計、防雷組件。完成數(shù)據(jù)采集、處理、分析,管理設(shè)備運行狀況,實時向基層節(jié)點服務(wù)器傳送監(jiān)測數(shù)據(jù);

1.2 列檢復(fù)示站

實時顯示探測站監(jiān)測信息,自動報警故障車輛;錄入和上報故障車輛的現(xiàn)場檢查處理情況;提供數(shù)據(jù)查詢、分析功能,自動生成各種統(tǒng)計分析報表。

1.3 基層網(wǎng)絡(luò)匯節(jié)點服務(wù)器

自動接收、轉(zhuǎn)發(fā)、存儲管內(nèi)探測站監(jiān)測信息,故障車輛的現(xiàn)場檢查處理情況。

1.4 鐵路局監(jiān)控中心

實時顯示管內(nèi)探測站監(jiān)測信息、故障車輛報警信息及系統(tǒng)故障信息,自動接收、轉(zhuǎn)發(fā)、存儲管內(nèi)探測站的監(jiān)測數(shù)據(jù)、現(xiàn)場報警反饋信息。

1.5 鐵道部查詢中心

自動接收、轉(zhuǎn)發(fā)鐵路局間探測站監(jiān)測數(shù)據(jù),自動進行報警車輛全路聯(lián)網(wǎng)跟蹤,進行多點綜合評判,提供分類查詢、報警車輛查詢和統(tǒng)計分析功能;

2 系統(tǒng)主要功能

2.1 功能流程

當列車通過由22根軌枕(間距760mm)、8對剪力傳感器,12只壓力傳感器組成的軌道測試平臺時,測試平臺上安裝的傳感器,將所需的參數(shù)采集出來,經(jīng)過接線箱與接線盒、信號電纜把數(shù)據(jù)傳給信號調(diào)理單元,信號調(diào)理單元一方面對傳感器供電,另一方面將傳感器輸出的微小信號放大、濾波,并將放大模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳至數(shù)據(jù)采集儀。數(shù)據(jù)采集儀是由測試工控機控制,完成傳感器信號的采集、合成處理,并完成與測試工控機間數(shù)據(jù)通信。測試工控機完成與數(shù)據(jù)采集儀通訊、實時判軸測速計輛、車輛動力學(xué)指標計算、超偏載計算、車輪踏面擦傷識別及讀取車號、UPS信息,測試結(jié)果以文件形式通過網(wǎng)絡(luò)傳遞給測點服務(wù)器。測點服務(wù)器實時接收測試工控機監(jiān)測結(jié)果文件、結(jié)果文件入庫、車輛運行狀態(tài)綜合評判、車輛裝載超偏載評判、采集雨量計信息、通過局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)和報警信息上傳至節(jié)點服務(wù)器。

2.2 識別運行狀態(tài)不良的車輛

系統(tǒng)能自動實現(xiàn)對運行狀態(tài)不良的車輛的報警,值班員根據(jù)報警級別的不同,采取相應(yīng)的措施從而減少直線脫軌的可能性、車輛零部件的磨耗、對軌道結(jié)構(gòu)的磨損。

2.3 識別車輪踏面損傷

當車輪有踏面損傷,在通過軌道測試平臺時,其作用在傳感器上的力是不均的,根據(jù)作用力的變化曲線,判別車輪踏面損傷的程度。

2.4 測量車輛裝載的超偏載狀態(tài)

當車輛裝載的貨物出現(xiàn)超偏載時,其不同位置的輪作用在傳感器上的力是不同的,當同一輛車的不同輪承載的重量差達到報警的標準,系統(tǒng)將按照預(yù)報標準報出車輛的超偏載狀態(tài)。

3 系統(tǒng)對力的檢測原理

3.1 系統(tǒng)垂直力測試原理

系統(tǒng)對垂直力的測試主要考慮到提高線路技術(shù)狀態(tài)、采用新的移動垂直力綜合檢測方法兩個方面。用整體性和抗軌道扭曲能力更強、平順性和穩(wěn)定性更好的特殊框架式軌道結(jié)構(gòu)取代測試區(qū)的普通軌道結(jié)構(gòu),大幅降低“附加動荷載”誤差的影響,從而大大提高檢測精度。新移動垂直力測試方法:在不增大軌枕間距、不惡化軌道平順的條件下即可大幅度增加有效檢測區(qū)長度。基本原理是在兩剪力傳感器之間設(shè)置若干個軌下垂直力傳感器,組成一個綜合測試區(qū),兩種傳感器采集的數(shù)據(jù)通過計算機合成處理,從而得到測試區(qū)內(nèi)的垂直力之和。由于較長的連續(xù)測試區(qū),便能測得一段較長時間內(nèi)車輪垂直力增減變化過程數(shù)據(jù)的平均值,而不是波動過程的某個瞬時值,這不僅提高了檢測精度,還大大提高了裝置適應(yīng)速度范圍。

3.2 系統(tǒng)橫向力測試原理

將鋼軌視為傳遞輪軌橫向荷載的載體,而在鋼軌的支承點上測量鋼軌受車輛作用施加在框架結(jié)構(gòu)中軌枕上的作用力大小。根據(jù)輪軌作用橫向荷載在鋼軌上的受力影響線,通過標定獲得鋼軌支承點處實際承受橫向荷載的比例,再依據(jù)車輪在測試區(qū)的位置,由鋼軌支承點處承受橫向荷載的組合而得到車輪在整個測試區(qū)連續(xù)橫向荷載及變化情況。

4 我局TPDS應(yīng)用情況。

目前我局在黃蘆崗的TPDS,運行穩(wěn)定,設(shè)備故障率低。以下是2012年1、2、3三個月監(jiān)測貨車踏面損傷、超載情況（如表1，2）:

從目前運用的情況來看TPDS的兌現(xiàn)率距其設(shè)計兌現(xiàn)率還有一定的差距,要真正意義上實現(xiàn)貨車運行狀態(tài)地面安全監(jiān)測還有部分地方需要完善。

5 TPDS聯(lián)網(wǎng)評判

TPDS已實現(xiàn)探測站級的貨車運行狀態(tài)分級評判,評判結(jié)果已匯集到鐵道部的查詢中心數(shù)據(jù)庫,TPDS對路網(wǎng)中運行車輛的檢測頻次、監(jiān)測力度將大大加強。在探測站級的貨車運行狀態(tài)分級評判的基礎(chǔ)上,可開展多探測站的網(wǎng)絡(luò)評判,更準確的把握車輛的運行狀態(tài),從而形成全路運行狀態(tài)不良車輛的的跟蹤、預(yù)警系統(tǒng)。對于多個探測站預(yù)警的運行狀態(tài)嚴重不良車輛及時扣車,進行處理,這樣將提高運行貨車的技術(shù)狀態(tài)水平,為鐵道運輸提供更可靠的安全保障。

參考文獻

[1] 劉瑞揚，王毓民.北京:鐵路貨車運行狀態(tài)地面安全監(jiān)測系統(tǒng)(TPDS)原理及應(yīng)用.中國鐵道出版社,2005.