车辆轴温智能探测系统（THDS）-TVDS系统原理及使用要求

目录CATALOGPART

01TVDS设备介绍PART

02TVDS设备组成原理PART

03TVDS设备主要参数PART

04TVDS设备使用要求TVDS设备介绍Part

01车辆检测技术简介TVDS是利用轨旁安装的线阵图像采集装置采集传输客车车体底部、侧下部、连接装置、转向架、车体顶部（可选）等可视部位外观图像，实现对客车可视部件状态监控的系统。系统组成包括探测站设备、车辆段动态检车中心设备、铁路局监控中心设备、铁路总公司查询中心设备及网络传输设备等。铁路客车故障轨旁图像检测系统（

Train

of

Passenger

Vehicle

FailuresDetectionSystem简称TVDS）TVDS技术背景TVDS是在TFDS基础上发展而来2012年9月哈科佳公司在太原石太客专线安装全路第一台线扫描式TVDS设备，并在同年10月份通过太原铁路局技术评审。2015年9月铁路总公司定制了TVDS的统型技术标准，即铁总运〔2015〕243号。TFDS-3TFDS-2TTFDS-2TVDS-12012.9TVDS（统型）2015.9TFDS-1TVDS联网结构（三级联网）TVDS联网结构TVDS设备功能车辆信息采集功能能够采集AEI主机车号信息，并通过采集车轮传感器信号，实现自动计轴计辆、测速，形成完整的客车运行信息。线阵图像采集功能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。采集范围主要包括：车底（相机位于两钢轨中间，由下向上拍摄）、车体两侧（相机位于轨外侧，由外向内拍摄车体侧下部）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。TVDS设备功能车号识别功能能够自动识别客车车号、车次，实现车辆部件图像与车号及位置的匹配关系。外部数据交互功能能够根据需要与其它信息系统进行信息交互。抗雾雨雪、沙尘及阳光干扰功能在雾雨雪、沙尘及强烈阳光条件下，系统能正常进行图像及数据采集。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。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维护探测站中的服务器、计算机等设备。TVDS设备扩展功能拍摄客车顶部根据客整所的检车要求，可增加顶部拍摄功能，利用支架将采集相机固定在可拍摄车顶部位的高度。TVDS设备采集样图侧部转向架图像侧部TVDS设备采集样图图像监控系统显示的整辆车侧部图像（包括前台转向架、中间部和后台转向架等）TVDS设备采集样图底部制动装置图像底部TVDS设备采集样图图像监控系统显示的整辆车底部图像（包括车钩、制动梁、中间部等）TVDS设备故障样图Part

02车辆检测技术TVDS设备组成原理01设备总体构成02探测站设备组成及原理03动态检车中心设备组成及原理04系统软件目录页TVDS设备总体构成TVDS设备总体构成TVDS系统主要由探测站设备和动态检车中心设备两部分组成，通过铁路光纤网络连接，如右图所示：轨旁设备安装在轨边，用来完成图像及车辆信息的采集；机房设备安装于轨边机房内，主要完成对轨旁设备的控制及图像及车辆信息的存储；动态检车中心设备主要有服务器机房和列检室，用来完成浏览、故障标记、报表打印等功能。探测站设备与动态检车设备之间通过铁路光纤网络连接。TVDS设备总体构成TVDS探测站设备实物图TVDS设备总体构成TVDS动态检车中心（太原车辆段）01设备总体构成02探测站设备组成及原理03动态检车中心设备组成及原理04系统软件目录页TVDS设备总体构成TVDS设备总体构成TVDS探测站设备结构图TVDS探测站轨旁设备组成保护箱体保护门轨旁设备防护箱体（底箱）防护设备由底箱、侧箱和分线箱构成，其底箱主要包括保护门、除尘风机、相机保护盒等，对相机和补偿光源起防护作用，只有在列车通过时才打开，防护设备具有抗震性，具有防水和防尘功能，适应铁路轨边环境。TVDS探测站轨旁设备组成保护箱体保护门防护设备由底箱、侧箱和分线箱构成，其侧箱主要包括保护门、除尘风机、相机保护盒等，对相机和补偿光源起防护作用，只有在列车通过时才打开，防护设备具有抗震性，具有防水和防尘功能，适应铁路轨边环境。轨旁设备防护箱体（侧箱）侧箱高速图像采集设备高速图像采集设备由工业线阵相机、镜头及光源镜头三部分组成，其中工业线阵相机主要完成对运行中的列车扫描拍摄；线阵相机及镜头光源镜头光源镜头与红外线性激光光源之间通过光纤连接，为线阵相机提供稳定的拍摄所需光源。TVDS探测站轨旁设备组成TVDS探测站轨旁设备组成与窄带滤光片和红外激光光源相互配合，实现图像采集。工业线阵相机可以根据车速变化实时变频连续拍摄，车辆行进方向图像无缝拼接；配合不同尺寸的相机镜头进行拍摄，能够适应160公里/小时的车速；光源为红外线性激光光源，有效消除其对行车的干扰。………………………………………第1400线第2线第1线(固定)线阵相机功能:被测物体线阵相机采集图像示意图底箱底中相机左侧箱右侧箱侧部相机底侧相机底侧相机侧部相机轨边相机布局图TVDS探测站设备组成TVDS探测站轨旁设备组成分线箱下层(部分)分线箱上层(部分)TVDS设备的分线箱主要用于防护补偿光源、穿接光纤及轨边配套电缆。分线箱分为上、下两层，下层为3个DC15V的直流开关电源及PTC加热装置，上层为6台红外线性激光光源和两个散热风扇。TVDS探测站设备组成光源类型：光纤耦合式红外线性激光光源；光纤类型：SMA905铠装光纤跳线；发光波长：808nm；开启/关断时间：≤1s；供电电压：DC15V；工作电流：≤6A；使用寿命（累计工作时间）：≥2500h。光源补偿设备底中相机采用2套光源同时进行光照补偿，其余每个相机配备1套补偿光源。光学镜头组铠装光纤红外线性激光光源光纤耦合式红外线性激光光源补偿光源阵列照度可保证图像清晰可辨，灯光颜色不会使机车司机发生误判，具体技术参数如下：TVDS探测站轨旁设备组成补偿光源工作原理由于线阵相机只有一行感光元件，每次只拍摄一条线，因此采用红外线性光源将更好的提高光利用率，红外线性光源的光照范围示意图如图所示，补偿光源发出光为一条与线阵相机的每线扫描区域（约1mm左右）重合的直线，其照射宽度略大于线阵相机的每线扫描区域，采用这种线性光源可实现光源能量的最大利用率。另一方面，由于红外线性光源方向性强，发射光束扩散角小，发出光能量高度集中，光能量衰减小，当拍摄远处物体时，仍能够提供与近处位置同样的光照度，这样可保证了拍摄图片在近处与远处亮度基本一致，在降低功耗的同时可提高补偿光源利用率。光源照射范围线阵相机的每线扫描区域TVDS探测站轨旁设备组成AEI车号天线是车号采集设备的一部分；其功能主要采集客车底部车号标签，并通过同轴电缆传输至车号主机，从而达到采集客车车号信息数据的功能。AEI车号天线TVDS探测站轨旁设备组成车轮传感器又称为磁钢，在TVDS设备中车轮传感器需要成对使用，其作用是用来检测列车的到达和通过，同时采集列车的车速、轴距等信息。车轮传感器TVDS探测站轨旁设备组成1#、2#车轮传感器安装在距底箱（来车方向）120米以外处，1#、2#车轮传感器之间距离270±2mm；车轮传感器车轮传感器安装标准如下：a）3#、4#车轮传感器安装在探测站沉箱来车方向一侧的钢轨上，3#、4#车轮传感器之间距离270±2mm；b）车轮传感器安装需用卡具固定在钢轨内侧，根据钢轨的型号，使用相应的卡具，车轮传感器安装尺寸应保证车轮传感器顶面与轨面距离：50kg轨35±2mm；60kg轨37±2mm；75kg轨45±2mm。c）TVDS探测站轨旁设备组成车轮传感器轨边布局图行车方向底部相机右侧箱分线箱120000

mm左侧箱270mm4000mm车号天线270mm4 3号 号磁 磁钢 钢2 1号 号磁 磁钢 钢TVDS探测站轨旁设备组成除尘风机除尘风机主要用于清理相机盒玻璃遗留的异物，如灰尘、雨雪等；除尘风机保证相机可以在恶劣的室外环境中正常工作。TVDS探测站轨旁设备组成保护门电机底箱门电机侧箱门电机TVDS探测站轨旁设备组成轨边配套电缆轨边配套电缆主要包括电机电缆、风机电缆、相机电源及触发线电缆、分线箱电缆等。根据箱体在轨边的不同位置，其长度是不同的。机柜端子排接线（室外）机柜端子排接线（机柜）TVDS探测站轨旁设备组成视频监控系统是由网络红外一体机、交换机、视频解码器等组成。通过铁路光纤网络将视频信息从探测站传输至动态检车中心，由视频解码器将网络信号转换为模拟信号供大屏幕显示对应探测站的视频信息。网络红外一体机，还可以用IE地址访问的形式查看视频信息。视频监控系统网络红外一体机网线交换机光纤收发器视频解码器交换机光纤收发器大屏幕网线光纤网线视频线网线视频监控通信布局图像采集计算机主要用来准确获取高速运行过程中列车部件图像，并通过网络设备传输至动态检车中心服务器。图像采集计算机共3台，均为高性能工业控制计算机。为了确保图像采集准确及时全面，一套采集设备接收并处理最多2个线阵相机（2个采集通道）所拍摄的图像信息。图像采集计算机TVDS探测站机房设备组成KVM是Keyboard（键盘）、Video（显示器）、Mouse（鼠标）的缩写。液晶KVM切换器KVM切换器的正式的名称为多计算机切换器或KVMSWITCH。KVM切换器简单的说，就是让系统管理员可以通过一组键盘、显示器和鼠标，控制多台服务器或电脑主机的计算机外围设备。（TVDS设备采用的切换器为8通道）TVDS探测站机房设备组成车辆信息采集计算机主要用于接收车轮传感器信号，计轴计辆、测速、发送相机触发脉冲，控制补偿光源、保护门的开启和关闭；由一台高性能工业控制计算机配备2块多功能数据采集卡构成（PCIe接口），完成图像信息的采集控制、计轴计辆、测速等功能。液晶KVM切换器多功能数据采集卡TVDS探测站机房设备组成控制箱（正面）控制箱（背面）系统配置控制箱一台，其包括保护门电机电源（DC24V）、相机电源（DC15V）、相机触发及光源控制板、门电机控制板、风机控制板等，主要为轨备设备提供稳定电源输出，接收车轮传感器信号，控制室外防护设备、探测设备的开关动作，以及线阵相机的频率输出。TVDS探测站机房设备组成AEI-T1型智能跟踪装置是车号自动识别系统的主机部分，其功能主要是读取AEI车号天线采集的列车车次及车号信息，完成采集运行中列车的底部车号标签。AEI-T1型智能跟踪装置TVDS探测站机房设备组成适应车速范围为5-160km/h。同时可处理8路车轮传感器信号。车轮传感器处理装置TVDS探测站机房设备组成信号防雷箱是防止雷电和其他过电压侵入设备造成损坏，对间接雷电和直接雷电影响或其他瞬时过压的电涌进行保护的设备，专门适用于信号线路的雷电防护标准。信号防雷箱8路磁钢线路保护：8×TSP180-24D3A1路车号RF射频天线保护：2×TSP09-NW/MFTVDS探测站机房设备组成交换机和光纤收发器，主要完成车辆信息采集计算机、图像采集计算机以及动态检车中心服务器之间的数据通信和数据交换。交换机光纤收发器TVDS探测站机房设备组成PDU是一种非常高效与实用机房电源管理设备，兼具过载保护及报警功能；PDU电源插座支援近端与远端监控整组PDU的电力消耗，并且可在远端控制每一插座的电力输出。TVDS探测站机房设备组成服务器采用双机热备方式，分别是主机和备机；配有一台磁盘阵列，作为列车信息及图片的存储设备，其容量为7块600G的硬盘组成。通过服务器软件将探测站采集的列车图像信息、车辆信息、列检检测中心检测的故障信息、检车员工作信息等存入数据库。服务器设备采用双机热备，保证系统在出现故障时系可实时切换，数据可恢复。服务器磁盘阵列柜TVDS探测站机房设备组成交换机主要与控制机柜网络交换机相连，组建局域网，并可以数据交换。显示器及KVM主要用于两台服务器之间的显示及操作切换，并配有键盘、鼠标。交换机显示器及KVMTVDS探测站机房设备组成UPS即不间断电源，是一种含有储能装置，以整流器、逆变器为主要组成部分的稳压稳频的交流电源。主要利用电池等储能装置在停电时给计算机/服务器、存储设备、网络设备、计算机、通信网络系统等提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流式电稳压器，同时它还向储能装置如电池组充电；当市电中断（事故停电）时，UPS立即将储能装置（如电池组）的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS设备通常对电压过大和电压太低都提供保护。UPS主机UPS电池柜(拼装)TVDS探测站机房设备组成01设备总体构成02探测站设备组成及原理03动态检车中心设备组成及原理04系统软件目录页TVDS设备总体构成硬件动态检车中心设备包括：应用服务器、接口服务器、数据库服务器、磁盘阵列、网络传输设备、大屏幕、监控浏览终端、激光打印机等。TVDS动态检车中心设备组成软件TVDS客车运行故障图像监控系统（侧部图像）TVDS动态检车中心设备组成软件TVDS客车运行故障图像监控系统（底部图像）TVDS动态检车中心设备组成01设备总体构成02探测站设备组成及原理03动态检车中心设备组成及原理04系统软件目录页TVDS设备总体构成TVDS系统软件由车辆信息采集软件、图像采集软件、数据库软件、车号识别软件、运用平台服务软件等构成。系统软件结构图TVDS系统软件TVDS系统软件(1)完成计轴计辆、计算车速、控制相机拍摄，以及保护门、光源、除尘风机等装置的控制。所下图所示：(2)其软件具备手动操控室外设备功能；可以完成手动开关门、风机、光源、相机触发脉冲等。如下图所示：车俩信息采集软件（主界面）车俩信息采集软件（手控设备）TVDS系统软件完成线阵相机相关参数设置、图像采集、图像处理、图像压缩，图像存储及传输等功能。图像采集软件双击TVDS系统软件数据库软件主要作为过车信息的存储，包括车次、车号、车速、过车时间，探测站信息等，并且可以按要求查询、过滤生成报表。一般为开发人员使用。数据库软件Part

03车辆检测技术TVDS设备主要参数适应客车速度5～160km/h。适应速度列车通过后2分钟内完成图像传输。图像传输速度探测站原始采集信息及图像保存不少于30天。服务器及存储容量

计轴计辆误差

测速误差车号识别率大于99.9%。车号识别率能自动识别客车1、2位端，1、2位侧以及运行方向的左、右侧，识别率不低于99.9%。车辆方位识别TVDS设备主要参数Part

04车辆检测技术TVDS设备使用要求01TVDS设备安装条件02TVDS设备工作流程及图像采集标准03TVDS探测站设备维护04注意事项目录页TVDS设备总体构成①为充分发挥检测设备的作用，安装位置避开曲线、长大坡道，此段距离内没有道岔。②探测站设备选在道床坚实、线路质量好的地段，避开钢轨端头、短钢轨。③探测站所有设备的安装尺寸应严格遵守《直线建筑接近限界》（区间及站内正线）的规定，必要处应做相应的防护。④探测站轨旁设备采用一体化沉箱、侧箱结构，安装时视现场情况对轨枕间距可作调整。⑤探测站轨旁机房，距离检测设备不大于50米处，其单套设备使用面积不小于15平方米，并设有探测站标记。TVDS设备安装条件TVDS设备安装条件⑥探测站机房的供电容量不小于20kVA/台，具备双路电源；⑦探测站应根据测点实际情况，采用综合防雷措施，包括等电位连接、综合布线及屏蔽、共用接地系统及配套的防雷性能自动检测设施。防雷接地电阻小于4欧姆。⑧开机车轮传感器铠装电缆铺设深度大于0.8米。⑨探测站到动态检车中心之间采用光纤网络通讯，网络传输速率不低于8Mb/s；光缆铺设深度大于0.8米，细沙铺垫，立水泥标志桩。⑩探测站机房需配备空调设施，保证室内温度：10℃～30℃，相对湿度：<95%01TVDS设备安装条件02TVDS设备工作流程及图像采集标准03TVDS探测站设备维护04注意事项目录页TVDS设备总体构成（1）设备开机、等待接车状态；（2）列车经过时，收到远端磁钢信号，设备开始计轴计辆并判断车型，车型匹配成功后，开始接车；（3）打开鼓风机、保护门、风机除尘、补偿光源；（4）列车经过近端磁钢，车辆采集软件计算轴距及车速，根据车速确定线阵相机扫描频率，同时根据车型及拍摄部位确定频时机，控制相机扫描拍摄；（5）图像采集计算机采集图片，进行压缩并传送至服务器；（6）车辆信息采集计算机同时上传车辆信息至服务器；（7）服务器根据图片来源将各部件图片进行转换拼接，并将车辆基本信息入库，自动识别车号信息；（8）浏览终端显示车辆信息以及图像信息；（9）最后一辆车通过近端磁钢后超过延时时间，系统认定过车完毕，停止拍摄，关闭补偿光源、除尘风机、保护门等设备；（10）重新进入等待接车状态。TVDS探测站设备工作流程TVDS探测站设备工作流程测速及获得过车信息第一步检测到客车到来图像信息的采集第二步客车已到达设备图像数据的处理和传输第三步客车行驶中图像浏览故障判别第四步客车经过TFDS-3探测站设备工作流程1、测速及获得过车信息车辆信息采集设备通过布置于钢轨上的车轮传感器采集车辆信息。当有列车经过时，车轮传感器产生正弦脉冲信号，经过整形滤波，输入车辆信息采集计算机，经过计算、车辆匹配，可以得到该列车通过时间、机车数量、总辆数、总轴数、平均速度等信息。2、图像信息采集车辆信息采集设备根据车辆信息控制图像信息采集设备进行图像信息采集，完成高速高速摄像机的整场曝光，曝光时间的长短由计算机控制，以使高速摄像机接受的光通量达到最佳值，拍摄的图像达到最佳效果。3、图像数据的处理和传输图像采集设备将采集到的图像进行数字化滤波、增强、亮度均衡、管理等工作，并通过千兆网传输至列检检测分析中心服务器存储。4、图像浏览、故障判别信息终端通过快速以太网络传输系统连接于服务器，在室内检车员的控制下浏览、检索、查看服务器处理过的列车图像信息、过车信息，进行故障判别。TFDS-3探测站设备工作流程TVDS图像采集范围标准左右侧相机应可拍摄到钢轨上侧整个转向架（轨面以上，拍摄宽度约1200mm±10mm），车轮应采集为正圆。左、右侧相机拍摄范围TVDS图像采集范围标准轨内底中相机应可拍摄到两钢轨内侧图像（轨面以上，拍摄宽度约1500mm±10mm）。底中相机拍摄范围TVDS图像采集范围标准轨内底左、右相机应可拍摄到轮辋内侧至制动夹钳内侧（轨面以上,拍摄宽度约760±5mm）。底左、底右相机拍摄范围目录页01TVDS设备安装条件02TVDS设备工作流程及图像采集标准03TVDS探测站设备维护04注意事项TVDS设备总体构成TVDS探测站设备维护TVDS探测站轨边设备检修应多人作业，穿防护服，设专人负责安全防护，站在便于瞭望上下行列车的安全地点。巡检：半月检。定期检修：小修1年；大修6年。TVDS探测站设备在正常使用过程需由专人进行定期检修。TVDS检修维护周期TVDS探测站设备维护巡检由设备维修人员负责，重点检查设备的工作状态，逐台设备建立检修台帐，按作业指导书规范作业，保证设备各项性能达标，并填写检修记录，检修记录簿须在探测站保存。5T探测站设备巡检周期根据设备技术特点，按照半月检、月检和双月检设置。铁路局根据设备性能、地理环境等具体情况，在保证设备质量的前提下，确定各类设备检修周期。对设备技术性能差、运用环境恶劣的探测站可增加检修频次；对设备技术性能先进，具备远程诊断、视频监控等技术手段，可延长检修周期。5T探测站设备巡检须在“天窗”点内进行，不得影响列车正常探测。维修人员须严格按规定周期、标准对设备进行巡检。5T联网应用系统作业及复示终端设备由设备维修人员进行巡检，不得影响系统正常使用。TVDS探测站设备维护检查项目标准与要求检查方法TVDS设备运行状态检查查看最近一列车过车图像，成像清晰，拍摄位置准确登陆浏览平台查看过车图片数据查看最近5列车车号数据，丢签率符合标准登陆浏览平台查看车号数据沉箱、侧箱检查外观清洁清扫、擦拭各转动部件转动良好手动开关门测试，油润电机运转正常无异响，电机连接线缆紧固近距离直观检查，用绝缘胶布紧固箱内清洁，箱体连接螺栓紧固吸尘器或毛刷清洁，扳手紧固箱体连接螺栓相机保护罩及镜头清洁无尘用无水酒精及棉花擦拭相机保护罩及用镜头纸擦拭镜头相机各个接插头连接紧固手动紧固相机各连接插头风机运转正常手动开风机测试补偿光源正常手动开光源测试车号天线检查表面清洁，无锈蚀、无开裂、无破损。观察天线同轴电缆接头无松动、无锈蚀，镀层无脱落，防水良好。观察TVDS探测站设备维护检查项目标准与要求检查方法磁钢两组磁钢中心距270mm卡尺测量卡具卡具清洁，无锈蚀清扫、除锈、油润卡轨器不受钢轨及渣石挤压直观检查，清理卡具在钢轨紧固良好紧固分线箱检查外观清洁清扫，擦拭运行状态正常手动开光源检查安装牢固紧固安装螺栓各接插口连接牢固用手直观检查轨边监控设备检查清洁干净清洁干净安装牢固紧固安装螺栓拍摄位置正确，画质清晰进入监控浏览页面浏览当前监控画面TVDS探测站设备维护检查项目标准与要求检查方法机柜清洁，无尘表面擦拭清洁摆放整齐，稳固直观检查地线连接牢固直观检查工控机及KVM切换器检查清洁，无尘表面擦拭清洁网络连接正常用“ping”命令测试网络连接状态软件运行正常手动测试软件，调取配置参数硬件检测正常查看工控机硬盘剩余空间、CPU及内存使用率各个连接线缆连接紧密紧固KVM切换器运行正常使用KVM切换器切换至各工控机测试电源控制箱检查清洁，无尘表面擦拭清洁各指示灯正常直观检查各接插口连接紧密紧固TVDS探测站设备维护检查项目标准与要求检查方法车轮传感器智能处理装置（磁钢板）检查清洁，无尘表面擦拭清洁各指示灯正常直观检查连接电缆无损坏，插座插头无氧化，牢固直观检查、紧固智能跟踪装置检查连接电缆无损坏，插座插头无氧化，电缆连接牢固；接头氧化、腐蚀更换直观检查