铁路5T系统应用的探讨

铁路5T系统应用的探讨

本文探讨了铁路5T系统的应用现状和信息整合思路。铁路5T系统是指THDS、TFDS、TADS、TPDS和TCDS这五项铁路车辆安全防范预警系统的统称。随着铁路运营的发展，列车速度和载重量不断提高，对列车安全提出了更高的要求。铁路5T设备应运而生，有效地建立了比较全面的车辆安全防范预警体系。通过采用先进检测技术和人机联控有效监测，5T系统可以预防各种危及行车安全的故障，达到故障隐患的及时发现和早期预警，从而保障铁路运输的安全运行。在5T系统中，THDS红外线轴温探测系统被认为是最值得投资的也是最必要的设备。THDS利用轨边红外线热敏或光子探头，对通过车辆每个轴承温度实时检测，并将检测信息实时上传到分局车辆运行安全检测中心，进行实时报警。由于轴承故障导致的热切轴事故发生非常快，因此建立有效的红外线轴温探测网络，对列车车轴温度变化进行有效监控，对列车运行安全是十分必要和有益的。在铁路5T系统中，信息整合也是非常重要的。通过整合不同预警系统的信息，可以更全面地了解列车运行状态，及时发现和预警各种故障隐患，从而保障铁路运输的安全。因此，铁路5T系统的信息整合应该是一个重要的研究方向。按照我国铁路货车轴承故障的分类方法，滚动轴承的故障类型主要包括裂损、麻点、剥离、碾皮、磨损、变色、烧附、压痕、凹痕、电蚀、锈蚀、松动、硬损伤等。然而，并非所有的轴承故障都能够通过声学方法进行诊断。声学诊断只能探测到在运转中能够引起较大振动和噪声的故障或缺陷，包括内外圈滚道的裂损、剥离、腐蚀、异常磨损、压痕、内圈松动、微振磨蚀、滚子剥离、裂损、腐蚀、保持架裂损以及其他引起较大噪声和影响行车安全的故障。目前世界上仅有两种产品化的货车轴承早期故障声学监测诊断装置，一是美国TTCI的轨边声学探测系统，二是澳大利亚VIPAC公司的铁路轴承声学监测系统（RailMBAM）。它们都各自开发声学传感器阵列，提高了指向性和保真度，从而大大提高了轨边检测的信噪比。采用成熟的信号分析技术和先进的模式识别方法，提高了声学诊断的准确性和实用性。我国铁路系统大多采用的是美国TTCITADS设备。TPDS（货车运行状态地面安全监测系统）利用设在铁路正线直线段上的轨道测试系统，动态监测轮轨间的动力学参数，实现了对货车的运行状态分级评判。一直以来，铁路货车的临界运行速度低（直线稳定性）是货车提速的瓶颈。由于货车空车抗菱刚度低、回转阻尼低等因素，其蛇形失稳的临界速度大多在70km/h左右，有的甚至达到50~60km/h左右。车辆超过蛇形失稳的临界速度运行，会出现明显的蛇形失稳现象，轮轨间相会作用剧增，加剧了车辆零部件的磨耗，也对轨道结构造成大磨损。同时，在车辆和轨道不利条件的情况下，大大增加了直线脱轨的可能性。TPDS设备通过车辆直线动力学性能对车辆的直线稳定性（包括脱轨系数、轮重减载率、蛇形失稳的临界速度等）进行评定。以便对蛇形失稳严重、超偏载、车轮擦伤的技术不良车辆进行处理，可有效提高列车运行速度、保障列车运行安全。目前国内外在技术上可行且有成功应用经验，在道旁对车辆运行状态进行地面安全检测的设备主要有北美TTCI和中国铁道科学研究院研制的TPDS设备。从设备监测目标、测试方法与原理、评定方法等方面来看，中国铁道科学研究院研制的TPDS设备更适合在我国铁路上应用。TCDS（客车运行安全监控系统）是一种通过车载系统对客车运行安全关键部位进行实时监测和诊断的技术。通过无线、有线网络，将监测信息向地面传输、汇总，形成实时的客车安全监控运行图，使各级车辆管理部门及时掌握客车运行安全状况。TCDS设备由车载实时监测系统、车地数据通信系统、地面数据库及专家系统组成。车载实时监测系统可将车辆状态信息记录下来，同时可将紧急事件通知司机或通过卫星或GPS\GPRS通信系统通知相关决策人员。主要功能包括防滑器工作状态监测、车电监测、车门、火灾险情监测、制动系统监测和轴承状态监测。此外，客车行车安全监测系统列车级主机还可在线实时记录、存储各监测对象过程数据、诊断报告、事件信息（黑匣子）功能。铁路5T系统是一种用于铁路车辆安全防范预警系统的设备，由于都是以英文字母T开头，所以一般被统称为5T系统。目前，5T系统在应用中仍然各自为政，并没有形成一个信息共享、集中监控和综合分析的系统。为了满足铁路跨越式发展的要求，整合车辆安全信息，实现5T信息融合，建立一个完善的车辆运行安全监控系统，对铁路车辆主要构件和运行质量实时监测，并建立各自的数据存储是十分必要的。通过网络把5T系统监测信息有效的集成起来，实现相关信息的关联与交叉检索，对提高安全预警水平和故障分析等具有重要意义。在当前的条件下，铁路5T系统信息整合的基本思路是：充分利用现有的HMIS货车技术管理信息系统、TMIS列车确报系统、AEI车号自动识别系统，依托铁路通信网，合理布局5T探测网点和使用终端，通过安全监测数据与车号信息的匹配，实现以车号为导航