车辆轴温智能探测系统（THDS）-货车轮对

“货车轮对尺寸动态检测系统（TWDS）”是列检5T设备之一，采用先进的具有自主知识产权的激光视觉测量技术，实现货车轮对多项尺寸参数的在线自动测量，包括：轮缘高度、轮缘垂直磨耗、轮缘厚度、踏面圆周磨耗、轮辋厚度及轮对内侧距等。TWDS测量数据保存于连接路网的服务器，可供全路列检部门远程访问，并对轮对尺寸超限分级报警。该系统采用探测站无人值守工作模式，为列检部门节省大量人力物力，是实现我国铁路从“周期性修”向“状态修”转变和保证铁路运输安全的重要设备。货车轮对作为铁路车辆重要的走行部件，对于铁路安全运输起着关键性的作用，尤其对于重载货车运输。货车轮对尺寸检测对于铁路运输的合理规划和低成本维护具有重要意义。系统概述在项目的设计和建设中，从运用需求的角度出发，我遵循如下的技术规范和标准进行建设。相关规范引用下列标准：GB998-82低压试验方法GB2423.1-89电工电子产品基本环境试验规程GB2423.2-89电工电子产品基本环境试验规程GB/T2423.1-93电工电子产品基本环境试验规程GB/T2423.1-1995电工电子产品基本环境试验GB/T25340—2010铁路机车车辆自动识别设备技术条件《中华人民共和国铁路技术管理规程》遵循相关铁道部文件：★铁总运〔2014〕81号-中国铁路总公司关于印发《货车轮对尺寸动态检测系统（TWDS）技术条件》的通知技术规范标准系统硬件架构系统硬件架构轨边探测设备包括：高速相机、车轮传感器、轨边测量箱、补偿光源（线性激光）、AEI设备、监控设备等；TWDS系统包含轨边设备、轨边机房设备、调度监测中心设备构成。轨边机房设备包括：控制机柜、服务器、图像信息采集服务器、控制箱、KVM切换器、防雷装置、AEI主机、网络设备。监测中心包括：网络设备、服务器中心。系统软件架构根据建立统一的设备资源管理制度、统一的开发技术标准、统一的外部系统接口管理、结合对运输组织和运输设备管理系统需求的充分理解，通过建立统一平台，实现多级管理，系统软件构架如右：系统网络架构采用星型

拓扑网络架构系统工作原理-控制流程TWDS系统控制流程接车流程货车到达过程中，车轮传感器检测到货车到来，图像采集设备及补偿光源系统做好图像数据采集准备工作。1>当系统检测到车辆临时停车后，控制系统控制图像传感器、补偿光源等暂停工作，当货车继续启动后，控制系统控制图像传感器及补偿光源继续工作。在系统采集的过程中，通过网络将图像、车辆编组等信息传输到图像储存服务器。在货车通过的过程中，高分辨率图像传感器采集图像。2>3>4>系统功能能够自动检测货车车轮轮缘厚度、轮缘高度、轮缘垂直磨耗、车轮直径、轮对内侧距、踏面圆周磨耗、轮辋厚度。货车轮对外形几何尺寸定义及检测方法见附件1。具有系统自检、故障提示、远程维护功能。具有向铁路总公司、铁路局上传数据的功能；当网络中断后，探测数据可实现断点续传。具有对车轮轮缘厚度、轮缘垂直磨耗、轮对内侧距、踏面圆周磨耗、轮辋厚度超限自动实时报警功能；其中轮辋厚度按两级报警也可自定义级别报警。具有对轨边设备视频监视功能。具有自动识别机车、客车、货车功能；对各型货车正常探测。具有检测数据存储、分析、查询、统计及输出功能具有自动判别列车运行方向、车次、车种车型车号、端位、车速、计轴辆等功能。主要技术参数适用车速：0~120Km/h；能够适用列车调速时的正常探测能满足256辆编组列车的检测。无漏探。数据存储容量探测站设备保存报警数据不少于24个月，保存其他接车数据不少于30天；铁路局、铁路总公司服务器保存数据不少于24个月。电磁兼容设备的电磁兼容应符合GB9254、GB/T17626.1~6，GB/T1762.8~9，GB/T1762.11和GB/T17618--1998的有关要求1234预报准确率预报准确率=确认有故障件数/预报故障件数，预报准确率≧95%；无漏报。5主要技术参数计轴计辆误差能自动计轴、计辆，计轴误差小于3×10-6，计辆误差小于3×10-5。测速误差能自动测量车速，正常行驶过程中测量速度误差不超过5×10-2。车号识别率大于99.9%。适应钢轨轨型，可适应50Kg/m、60Kg/m、75Kg/m钢轨。6789车辆方位识别能自动是被货物列车车标签端位，识别准确率不低于99.9%10主要技术参数数据处理及传输时间货车列车通过探测站后，数据处理在1分钟内完成，数据传输至列检复示站不大于2分钟。设备冗余系统硬件稳定可靠关键部件有冗余，按照标准化、模块化、集成化进行设计。1112系统检测范围货车车轮轮缘厚度、轮缘高度、轮缘垂直磨耗、车轮直径、轮对内侧距、踏面圆周磨耗、轮辋厚度。TWDS检测范围主要包括货车轮对外形几何尺寸检测精度5～80（含）km/h检测精度车轮轮缘厚度、轮缘高度、轮缘垂直磨耗、踏面圆周磨耗、轮辋厚度检测精度±0.3mm，车轮直径、轮对内侧距检测精度±1mm。80～120（含）km/h检测精度车轮轮缘厚度、轮缘高度、轮缘垂直磨耗、踏面圆周磨耗、轮辋厚度检测精度±0.4mm，车轮直径、轮对内侧距检测精度±1.5mm。检测数据轴位定位方式以车辆运行方向定义轴序1、2、3、4，面向列车运行方向区分左右，车辆的八个轴位分为左1、右1、左2、右2、左3、右3、左4、右4位（见图2），这是列检现场作业时的传统定位方法。按运行方向定位检测数据轴位定位方式以AEI标签安装端为车辆名义一位端，另一端为名义二位端，轴位定义为A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8位（见下图），该命名方式主要用于TADS、TPDS、THDS、TWDS等轨边自动检测系统自动识别、记录车辆轴位。按AEI标签定位方式安装条件3轨边设备安装应符合GB146.2的规定。2轨边设备安装避开钢轨端头、短钢轨。4探测站机房应尽可能靠近轨边设备设置，原则上不大于100米，使用面积不小于15平方米，有良好的通风、空调设施。1轨边设备安装在进站咽喉处，来车前方100米以上直线上，避开曲线、长大坡道、道岔、电力分相点。5设备安装牢固可靠，保证高铁正线运行安全。设备安装应满足以下条件8探测站设备通过光缆以专线方式联入铁路网络，网络传输速率不低于8Mbit/s。7探测站机房采用综合防雷措施，接地电阻小于等于4Ω，符合探测站综合防雷标准。9监测站有良好的通风、空调设施。6探测站机房的供电容量不小于20kVA/台，监测站的供电容量不小于6kVA，具备双路电源。TWDS硬件结构包括轨边设备，轨边机房设备，监测中心设备三部分。系统硬件结构及组成TWDS系统轨边探测设备主要用来采集车辆图像信息和车辆信息，是整个系统采集信息基础。轨边探测站设备是TWDS系统的数据采集的核心，具有数据采集、数据处理、信息传输等功能，它主要由室内、室外两部分组成。系统硬件结构及组成高速相机阵列：拍摄运行货车轮对等图像的装置，根据拍摄的需要布置在线路的中间、两侧。补偿光源（激光）：为保证图像拍摄质量不受外界光线变化的影响，为相机阵列提供恒定光源。室外设备防护设备：具有保护门，对相机和补偿光源进行防护，货车组通过时才打开，具有抗震性，具有防水和防尘功能，适应铁路轨边环境。AEI地面天线：发射微波载频信号，同时接受标签反射回来的已调制信号。轨边设备分为有砟轨道设备和无砟轨道设备两种结构形式，分别采用不同的安装方式。车轮传感器：用于采集货车组车轮经过时的信号，为系统提供计轴计辆和速度等信息。轨边设备规定与分布轨边设备由14套测量箱，分三种结构类型分配组合模式安装。轨边设备-图像采集模块CCD型号

SonyICX285ALCCD分辨率

1360×1024最大帧率

30fps工作电压（推荐值）5V-16V（12V）功耗

低于3.5W装载滤光片，具备抗阳光干扰功能采用千兆网传输图像采集模块是采用加拿大AlliedVisionTechnology(AVT)公司生产的GC1380H工业级相机，配以德国Schneider公司生产的12mm镜头。用于直接测量车轮踏面轮廓，向车轮踏面投射射线型激光并获得激光图像，由相机数据网线将图像传送至室内服务器进行后期处理。传感器主要包括工业相机及激光发生装置。相机外观镜头轨边设备-相机布局8台采集车体轮对车轮踏面轮廓图像，4台采集车体轮对车轮踏面轮廓内测距图像；蓝色箱体内1台摄像头1台激光；绿色箱体内2台摄像头；粉色箱体内2台激光；系统共采用12台线阵相机。轨边设备-1#测量箱抗雨雪干扰装置相机1#测量箱安装有1个工业摄像机组件，用于拍摄车轮踏面轮廓图像。箱体安装在横档下方枕木间隙处，固定在道床上面。每套设备2个1#测量箱。箱体的开关门采用一体化动力源直接驱动，附有开关门调整器。传动部位用无油衬套，设计合理、便于维护安装。备自动防护装置。来车时自动打开，过完车自动关闭。具备抗雨雪干扰装置。由2台强力离心风机构成。车来前开启，车走关闭。雨雪尘土碎石未接触到图像装置表面，可被强力风流吹走。利用磁性原理吸附在图像采集模块侧面，体积小、安装、维护方便。风机电源DC24V。轨边设备-2#测量箱抗雨雪干扰装置激光发射端2#测量箱安装有2个激光发射器组件，用于相机补光。箱体安装在横档下方枕木间隙处，固定在道床上面。每套设备4个1#测量箱。箱体的开关门采用一体化动力源直接驱动，附有开关门调整器。传动部位用无油衬套，设计合理、便于维护安装。备自动防护装置。来车时自动打开，过完车自动关闭。具备抗雨雪干扰装置。由2台强力离心风机构成。车来前开启，车走关闭。雨雪尘土碎石未接触到图像装置表面，可被强力风流吹走。利用磁性原理吸附在图像采集模块侧面，体积小、安装、维护方便。风机电源DC24V。轨边设备-3#测量箱抗雨雪干扰装置激光发射端相机3#测量箱安装有1台相机与1个激光发射器组件，用于相机采集图像与补光。箱体安装在横档下方枕木间隙处，固定在道床上面。每套设备4个1#测量箱。箱体的开关门采用一体化动力源直接驱动，附有开关门调整器。传动部位用无油衬套，设计合理、便于维护安装。备自动防护装置。来车时自动打开，过完车自动关闭。具备抗雨雪干扰装置。由2台强力离心风机构成。车来前开启，车走关闭。雨雪尘土碎石未接触到图像装置表面，可被强力风流吹走。利用磁性原理吸附在图像采集模块侧面，体积小、安装、维护方便。风机电源DC24V。轨边设备-轨边控制箱TWDS轮对尺寸动态检测子系统配有2台轨边控制柜。8个激光控制器及1块相机定位触发板（用于精准相机触发）控制箱封闭性好、有散热风扇、便于维护安装。轨边控制箱：主要提供激光补光控制箱开关补光及光源强度调整、相机定位触发、外内外线路配配线。轨边设备-激光控制器及发射器整套设备能够输出波长802nm，功率范围0-4W的线激光，并且可通过TTL电平对工作状态进行控制。为了提高可靠性，设备内部还增加了上电预热、温度反馈、湿度反馈等功能。货车到达，自动开启；货车驶离，自动关闭。激光发射器（在轨边测量箱内）激光电源控制器（在轨边控制柜内）激光发生装置（补偿光源装置）：包括电源控制器、激光发射器、控制线、触发线和电源线，如图所示。轨边设备-车号天线车号室外设备主要用来获取通过货车车号信息，包括天线及安装架、射频电缆。AEI设备采用铁道部认定的产品，配置标准符合《车号系统地面识别设备AEI施工标准及验收办法》。工作原理：货车到达时，控制系统打开室内车号主机攻防，室外车号通过微波方式获取车底标识信号后，轨边设备-磁钢磁钢用来实时记录货车轮对通过次数，用于上位机运算，是车型判断及计算车速、精准变频控制的核心元件。1#、2#磁钢安装在离图像采集设备（来车方向）100米以外处，用卡具固定在钢轨内侧，磁钢组之间距离270±2mm。安装时应符合磁钢安装技术规定。A.根据钢轨的型号，使用相应的磁钢卡具，磁钢传感器安装时应注意防止车轮压伤，磁钢安装应注意钢轨型号，调整好技术尺寸，磁钢顶面与轨面距离：50Kg轨35±2mm；60Kg轨37±2mm；75Kg轨45±2mm，必须保证这一尺寸。B.对于电力区段,须把开机磁钢卡在非电网回路一侧钢轨上。磁钢安装标准轨边设备-监控设备设备采用实时监控系统，用来直接监控轨边探测站轨边设备的运行状态和过车情况，防止人为破坏设备。实时监控设备必须24小时运行，夜间无环境光源时也必须能够看到轨边设备，同时检测中心能24小时储存监控的录像信息，监控摄像机输出的视频也将通过网络发送到监测中心远程监控显示屏上。具有以下功能监控传输模式：网络通道；图像数据通过视频光端机经过光纤传输到值班室，视频解析度480TVLine；红外一体摄像头，红外距离可达30米；达到IP55标准，具有良好的防水、防雾、防尘性能；探测站设备主要用来完成货车图像信息的采集和处理，存储至服务器。轨边机房设备包括图像信息采集、处理、存储、和图像自动识别服务器、设备控制、设备检测、远程监控、数据传输、网络接入、防雷、空调、不间断电源等设备设施，配置专用机房。探测站设备-图像信息采集设备图像信息采集设备主要用来准确获取高速运行过程中货车车轮踏面轮廓图像经运算以数字形式，通过网络设备把数据传输至服务器。图像信息采集设备由四台高性能工业服务器构成。应符合下列条件：图像采集设备采用IPC工业服务器级计算机。探测站设备-PLC控制箱系统配置PLC控制箱，主要用来控制室外探测设备各种动作，采集磁钢中断信号判断车型、配合采集设备完成图像和车号信息的采集。装配高端PLC、光电耦合模块、外部接口等。选用标准4U机箱，各驱动件接口实现光电隔离。探测站设备-电源控制箱系统配置电源控制箱，装配门电机电源DC24V、吹尘电源DC12V、相机电源DC15V、驱动电源DC24V、交流接触器、外部接口。选用标准4U机箱轨边设备-KVM设备计算机名默认配置默认IP说明1#图像信息采集服务器金品服务器8核16G197.168.1.3；10.48.98.226负责横担一2组

摄相头的裁采集测量运算2#图像信息采集服务器金品服务器8核16G197.168.1.2；10.48.98.227负责横担一2组摄相头的裁采集测量运算；系统接车3#图像信息采集服务器金品服务器8核16G197.168.1.4；10.48.98.228负责横担三4组摄相头的裁采集测量运算4#图像信息采集服务器金品服务器8核16G197.168.1.5；10.48.98.229负责横担四2组摄相头的裁采集测量运算用于设备调试和检修时使用，KVM有四个通道，用于4台采集设备和控制计算机显示器屏幕切换，便于设备调试和检修。探测站设备-智能跟踪装置设备智能跟踪装置设备主要用来获取车辆车号信息，通过网络设备传输至服务器。轨边设备-防雷设备防雷设备根据铁道部综合防雷技术方案按运装管验〔2007〕633号文件执行。采用综合防雷方案。防雷设备包括电源防雷箱和信号防雷箱各一台。采用法国CITEL防雷设备。In：70KA，冲击电流（10/350μs）：Limp：15KA，保护水平：Up：≤2.5KV。用来减小轨边设备和轨边机房设备受到雷击的损害。标称放电电流（8/20μs）：电源防雷箱信号防雷箱探测站设备-智能磁钢采集装置轨边安装的磁钢有车轮通过的同时，该装置相应通道指示灯闪亮，可以判定该通道硬件均没问题。相反，磁钢可能损坏或线路问题及该通道自身故障。主要用来智能调理磁钢信号转换成TTL信号入PLC中断模块，用于精准计轴、计辆。轨边设备-网络传输设备系统配备网络传输设备一套，含交换机及光电接口各一台。网络传输设备用来将采集到的图像信息和车号信息传输到监控中心。网络传输设备的通道采用千兆光纤通道。交换机选用16口千兆交换机带电口功能。远程电源管理(PDU)，可通过网线连接远程计算机，用浏览器登录，可以查看功率电流，对主要电源进行远程断电，通电处理。可以远程控制4台计算机断电及TWDS轨边相机断电轨边设备-远程管理设备可以远程关闭和启动（含冷启动）机房设备功能，便于处理轨边紧急故障。远程管理箱(PDU)，可通过网线连接远程计算机，使用WEB浏览器登录，可以查电源看功率电流，对主要电源进行远程断电，通电处理。可以远程控制4台计算机断电及TWDS轨边相机断电轨边设备-远程管理设备WEB管理调度中心设备-数据存储与应用服务器服务器设备采用虚拟备份服务器技术，便于统一管理维护，数据可恢复。用于存储系统测量数据、图像、报表、故障信息等。采用IBM服务器虚拟阵列，使用虚拟高配技术，确保服务器高容错性和高可用性，为了便于系统能够快速、安全的联网进行信息的上传和复示以及和其它“5T”系统的ORACLE数据库进行信息交换。TWDS系统探测站采集的图像数据信息和车号信息在列车通过探测站后实时传输并存储到磁盘阵列柜中，非故障图像信息保存不少于30天（具体时间根据探测站车流密度及单列车平均图像数据量调整，软件可配置），存满后自动备份或删除。检测到的故障图片及相关信息在上传复示的同时保存在磁盘阵列柜中，故障图片及相关信息保存不少于两年。系统布线防护标准图像信号传输线采用千兆网；信号线采用聚氯乙烯绝缘7芯屏蔽电缆，型号为7X0.35mm；开机信号线采用4芯铠装电缆，型号为HYP23；电源线采用2芯防水电缆，型号为AVV2*1.0；相机触发线采用超5类标准安普防雷网线（带屏蔽），型号为：ANPU；TWDS轨边设备防护应符合如下标准：电源线与信号线均采用胶管防护；磁钢信号线通过高压胶管防护与其连接；磁钢信号线采用4芯铠装电缆，可直接埋入地沟0.8米，露出地面处采用高压胶管防护。监测中心设备监测中心主要用来浏览分析探测站采集的货车踏面