铁路货车运行状态地面安全监测系统原理与应用

任刚华

摘 要:本文主要论述了货车运行状态地面安全监测系统的组成,工作原理及我局应用情况。

关键词:TPDS偏载运行状态踏面损伤

中图分类号:U44 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)05(c)-0000-00

1 系统基本组成

1.1 探测站

探测站主要由测试平台、传感器、车号识别装置、信号调理单元、数据采集仪、测试工控机、测点服务器、UPS、雨量计、防雷组件。完成数据采集、处理、分析,管理设备运行状况,实时向基层节点服务器传送监测数据;

1.2 列检复示站

实时显示探测站监测信息,自动报警故障车辆;录入和上报故障车辆的现场检查处理情况;提供数据查询、分析功能,自动生成各种统计分析报表。

1.3 基层网络汇节点服务器

自动接收、转发、存储管内探测站监测信息,故障车辆的现场检查处理情况。

1.4 铁路局监控中心

实时显示管内探测站监测信息、故障车辆报警信息及系统故障信息,自动接收、转发、存储管内探测站的监测数据、现场报警反馈信息。

1.5 铁道部查询中心

自动接收、转发铁路局间探测站监测数据,自动进行报警车辆全路联网跟踪,进行多点综合评判,提供分类查询、报警车辆查询和统计分析功能;

2 系统主要功能

2.1 功能流程

当列车通过由22根轨枕(间距760mm)、8对剪力传感器,12只压力传感器组成的轨道测试平台时,测试平台上安装的传感器,将所需的参数采集出来,经过接线箱与接线盒、信号电缆把数据传给信号调理单元,信号调理单元一方面对传感器供电,另一方面将传感器输出的微小信号放大、滤波,并将放大模拟信号转换成数字信号传至数据采集仪。数据采集仪是由测试工控机控制,完成传感器信号的采集、合成处理,并完成与测试工控机间数据通信。测试工控机完成与数据采集仪通讯、实时判轴测速计辆、车辆动力学指标计算、超偏载计算、车轮踏面擦伤识别及读取车号、UPS信息,测试结果以文件形式通过网络传递给测点服务器。测点服务器实时接收测试工控机监测结果文件、结果文件入库、车辆运行状态综合评判、车辆装载超偏载评判、采集雨量计信息、通过局域网将数据和报警信息上传至节点服务器。

2.2 识别运行状态不良的车辆

系统能自动实现对运行状态不良的车辆的报警,值班员根据报警级别的不同,采取相应的措施从而减少直线脱轨的可能性、车辆零部件的磨耗、对轨道结构的磨损。

2.3 识别车轮踏面损伤

当车轮有踏面损伤,在通过轨道测试平台时,其作用在传感器上的力是不均的,根据作用力的变化曲线,判别车轮踏面损伤的程度。

2.4 测量车辆装载的超偏载状态

当车辆装载的货物出现超偏载时,其不同位置的轮作用在传感器上的力是不同的,当同一辆车的不同轮承载的重量差达到报警的标准,系统将按照预报标准报出车辆的超偏载状态。

3 系统对力的检测原理

3.1 系统垂直力测试原理

系统对垂直力的测试主要考虑到提高线路技术状态、采用新的移动垂直力综合检测方法两个方面。用整体性和抗轨道扭曲能力更强、平顺性和稳定性更好的特殊框架式轨道结构取代测试区的普通轨道结构,大幅降低“附加动荷载”误差的影响,从而大大提高检测精度。新移动垂直力测试方法:在不增大轨枕间距、不恶化轨道平顺的条件下即可大幅度增加有效检测区长度。基本原理是在两剪力传感器之间设置若干个轨下垂直力传感器,组成一个综合测试区,两种传感器采集的数据通过计算机合成处理,从而得到测试区内的垂直力之和。由于较长的连续测试区,便能测得一段较长时间内车轮垂直力增减变化过程数据的平均值,而不是波动过程的某个瞬时值,这不仅提高了检测精度,还大大提高了装置适应速度范围。

3.2 系统横向力测试原理

将钢轨视为传递轮轨横向荷载的载体,而在钢轨的支承点上测量钢轨受车辆作用施加在框架结构中轨枕上的作用力大小。根据轮轨作用横向荷载在钢轨上的受力影响线,通过标定获得钢轨支承点处实际承受横向荷载的比例,再依据车轮在测试区的位置,由钢轨支承点处承受横向荷载的组合而得到车轮在整个测试区连续横向荷载及变化情况。

4 我局TPDS应用情况。

目前我局在黄芦岗的TPDS,运行稳定,设备故障率低。以下是2012年1、2、3三个月监测货车踏面损伤、超载情况（如表1，2）:

从目前运用的情况来看TPDS的兑现率距其设计兑现率还有一定的差距,要真正意义上实现货车运行状态地面安全监测还有部分地方需要完善。

5 TPDS联网评判

TPDS已实现探测站级的货车运行状态分级评判,评判结果已汇集到铁道部的查询中心数据库,TPDS对路网中运行车辆的检测频次、监测力度将大大加强。在探测站级的货车运行状态分级评判的基础上,可开展多探测站的网络评判,更准确的把握车辆的运行状态,从而形成全路运行状态不良车辆的的跟踪、预警系统。对于多个探测站预警的运行状态严重不良车辆及时扣车,进行处理,这样将提高运行货车的技术状态水平,为铁道运输提供更可靠的安全保障。

参考文献

[1] 刘瑞扬，王毓民.北京:铁路货车运行状态地面安全监测系统(TPDS)原理及应用.中国铁道出版社,2005.