高职铁道车辆技术专业校内TVDS实训室建设研究

文/广州铁路职业技术学院 刘志运

铁路客车故障轨旁图像检测系统(TVDS)是基于线阵扫描技术和红外线性激光光源技术经过进一步改进发展而来,集广角拍摄技术、大容量图像数据实时处理技术和精确定位技术、图像识别技术,智能化、网络化和信息化技术以及自动控制技术于一体,对列车底部、侧面下部、车号部分等进行动态图像检测,实现过车信息、故障及其图像、检修处理信息和车辆部件图像等数据的精确采集和及时上报,检车员可以通过查看图像信息及时发现列车故障。彻底改变了铁路车辆列检作业基本靠检车员人工检查的作业方式,大大提高了铁路车辆检修和使用效率。因此,建设铁道车辆技术专业TVDS实训室已是大势所趋,是办好铁道车辆技术专业的必经之路。

一、铁道车辆技术专业TVDS实训室建设的必要性

在车辆运行安全检测领域,铁路行业在定期对车辆状态进行静态检查的基础上,增加了动态安全检测手段,即在列车运行过程中利用沿线地面设备对车辆中关键走形部件的状态进行实时监测。车辆动态检测是当今客、货车运用检修的重要环节,也是提前预防事故发生的重要手段,一般需要客、货车探测站和列检复示、车辆段复示等多个部分协同配合。铁道车辆技术专业学生需要了解检测技术在车辆运用中的重要性,掌握检测技术的基础知识和传感器的工作原理,掌握“5T系统”检测技术的运用与检测设备维修,TVDS为“5T”五大系统之一。

随着车辆动态检测技术的日渐成熟,客、货车动态检测与维修技术逐渐走进课堂,铁路企业对TVDS系统的运用和维护技术人员的需求量也随之增长。作为广东省乃至岭南铁道车辆技术专业高端技能型人才培养的传统学校,应肩负起为华南地区输送合格的客、货车检修专业人才的重任。由于铁路企业现场安全和生产压力大,不太可能为学生提供实车和场地,因此让学生进行现场学习并不现实。

基于以上要求,加强校内TVDS实训室的建设,让学生在学校阶段就能够基本掌握TVDS系统的运用与维护技能十分必要。

二、TVDS实训室建设可行性分析

TVDS实训室采用硬件和模拟系统相互配合,可以将客车故障远程检测与运用维修场景在实训室内实现,比如探测站设备,包括轨边设备、控制机柜、服务器机柜等,实现设备基本功能的展示,设备原理展现,模拟现场动作,可达到实做与教学的一体化平台要求。

同时,TVDS实训室能够根据作业指导书的要求配置转向架及牵引电机在模拟线路上牵引替代真实运行线路上的车辆,实现学生在实训室内模拟真实车辆运行过程中故障检测与排查及轨边设备日常保养与维护的目标。

三、TVDS实训室建设系统组成

TVDS系统由探测站轨边设备、探测站机房室内设备及监测站设备组成,其中,轨边设备主要包括沉箱、侧箱、高速图像采集器、补偿光源阵列、车轮传感器、车号智能识别天线等;探测站机房室内设备主要包括图像信息采集主机、车号智能识别装置、车辆信息控制主机、防雷装置、室外设备控制箱、UPS电源等;监测站设备主要包括服务器、工位检车终端、网络通信及接口设备、防雷装置和UPS电源等。

TVDS模拟教学系统主要模拟探测站设备的工作过程,由轨边设备、机柜设备和终端设备三部分组成,以模拟TVDS现场的实际动作。TVDS模拟教学系统组成示意图如图1所示。

图1 TVDS模拟教学系统组成示意图

1.轨边主要设备

轨边设备安装在轨下及轨两侧,用来实现列车及车辆信息的探测和采集功能,主要部件包括:AEI室外天线、车轮传感器、红外线性激光光源、线阵相机、防护设备等。

2.机房主要设备

机房主要设备包括图像信息采集工控机、服务器机柜、车辆信息采集工控机、磁盘阵列、控制机柜、控制箱、信号防雷装置、AEI设备主机、双机备份服务器、网络设备、KVM切换器、远程管理设备等。

四、TVDS实训室主要设备功能

1.车辆信息自动采集功能

车辆信息自动采集主要功能在于实现自动计轴测速、计辆,形成完整的客车运行信息实时采集,它主要通过AEI主机识别车号信息并通过采集车轮传感器信号实现其功能。

2.线阵图像采集功能

线阵图像采集范围主要包括:相机位于轨外侧由外向内拍摄车体两侧及车体侧下部,可视部位的外观图像,主要包含列车钩缓装置、制动装置、车体底架、车端连接部位、转向架、车体侧下部;相机位于两钢轨中间,由下向上拍摄车底,设备能够对客车底部及侧下部可视部件进行线阵图像采集,并按规则命名存贮。

3.车号识别功能

车号识别功能在于能够自动识别客车车号、车次,从而可实现车辆部件图像与车号及位置之间的匹配关系。

4.外部数据具有交互功能

能够根据需要与其它信息系统进行信息交互。

5.自检及远程维护功能

能够定时对轨旁设备和专用通道进行自检,记录自检信息并及时进行故障报警,从而实现设备自检及远程维护功能。作为设备维护人员,可远程监控探测站设备状态,并可通过远程控制方式对探测站中的服务器、计算机等设备进行维护。

6.抗雾雨雪、沙尘及阳光干扰功能

抗雾雨雪、沙尘及阳光干扰功能在于相关设备在雾雨雪、沙尘及强烈阳光条件下,系统能正常进行图像及数据采集。

五、TVDS实训室教学效果与预期成效

1.TVDS实训室教学及故障处理演示

(1)教学方式及效果

通过理论与实际相结合的教学方式,让学生近距离接触TVDS设备的各组成设备,从原理、电气特性、连接方式等方面提高学生对TVDS设备的认识。

TVDS设备有部分软件操作,可以先理论讲解,再让学生逐个到模拟教学系统中操作,加强学生的熟练度,达到教学目的。

(2)故障处理

TVDS模拟教学系统为模块化设计,可在专业人员的指导下,设置多个故障部位,方便讲解故障的处理方法;另一方面,可考察学生自行解决故障的能力,比如保护门故障、相机故障等。

(3)测试配件完整性

TVDS模拟教学系统与TVDS设备具有零部件的通用互换性,可将TVDS现场有问题的零部件安装在教学系统中,判断和确定是否存在故障。

2.预期成效

本TVDS实训室建设以实际出发,实践与理论相结合,提高职业院校铁道车辆技术专业铁道车辆动态检测技术课程教学质量和学生技能水平。

第一,通过理论与实践相结合的教学方式,让学生近距离接触TVDS动态检测设备,提高学生对动态检测设备的认识。同时,让学生到模拟教学系统中操作,加强熟练度,达到掌握软件操作的目的。

第二,模拟教学系统为模块化设计,实训指导教师可根据客车运行过程中常出现的故障设置多个故障部位,实训指导教师根据学生的具体情况,以更加直观的方式讲解故障的处理方法。另一方面,通过转向架牵引模拟真实过车,实训指导教师向学生讲解系统运作原理,从而理解车辆构造。

综上所述,当前企业对专业技术技能人才质量提出了更高要求,而铁道车辆技术专业具有实践性和实用性强的特点。通过TVDS实训室建设,可实现学生在实训室内模拟真实车辆运行过程中的故障检测与排查,使学生熟悉TVDS系统的运用。同时,也可使学生熟悉轨边设备功能及检修标准作业流程,掌握轨边设备日常保养与维护技能。