车辆检测技术---TPDS课件

1、第十三章货车运行状态地面安全监测系统 TPDS(Truck Performance Detection System)主要内容一、TPDS简介二、TPDS探测站设备三、TPDS的联网应用四、TPDS的验证与应用一、TPDS简介车辆安全防范预警系统“5T”系统货车滚动轴承早期故障轨边声学诊断系统TADS （Trackside Acoustic Detection System）货车运行故障动态检测系统TFDS （ Trouble of moving Freightcar Detection System)客车运行安全监控系统TCDS （Train Coach Running Safety Dia

2、gnosis System ）货车运行状态地面安全监测系统TPDS (Truck Performance Detection System）红外轴温探测系统THDS （Trace Hotbox Detection System） 货车运行状态地面安全监测系统TPDS货车运行状态地面安全监测系统TPDS是针对货车空车脱轨问题而开发的一种轨边监测系统。利用设在轨道上的检测平台，实时在线监测运行中货车轮轨间的动力学参数，并对其运行状态进行分级评判，在此基础上各TPDS探测站联网识别运行状态不良车辆。通过对运行状态不良车辆预警、追踪、处理，货车运行状态地面安全监测系统TPDS可以减少货车提速后空车脱轨

3、事故的发生。TPDS兼有货车超偏载报警和踏面损伤报警功能。随着铁路的不断提速，空载货车脱轨事故频频发生，由于我国货车采用转八A三大件转向架、空车抗菱刚度低 、回转阻尼矩不足 、加上踏面磨耗等原因，车辆的临界速度在70Km/h，状态不良的车辆甚至在60km/h左右，货车超过临界速度运行就会出现以下蛇行失稳的特征：轮轨间横向相互作用明显增大左右轮有明显的增减载现象车体横向加速度大增 1.1 TPDS研发背景货车蛇行失稳危害增加了直线脱轨的可能性 1997年南津浦线连续空车直线脱轨7次，济南局不得不将列车速度限制在60km/h以下加剧车辆零部件的磨耗 加剧对轨道结构的磨损TPDS的产生基于保障铁路行

4、车安全的需要，铁科院历经近十年探索与试验，研制出多功能全自动的轨边实时车辆运行状态地面安全监测系统TPDS (Truck Performance Detection System)。 1.2 TPDS主要功能识别运行状态不良的车辆识别车轮踏面损伤测量车辆装载的超偏载状态统计轨道负荷当量通过总重1.3 TPDS系统总体结构 1.4 TPDS研发历程1995年京山线轨道负荷监测装置（雏形）1999年12月2000年1月TPDS环形道验证试验（样机）2000年7月2001年8月京沪线镇江南两套TPDS探测站安装、联网、调试2001年10月11月 京沪线扣车验证试验2001年12月通过部产品鉴定200

5、2年铁道部运输局运装管验306号文公布了TPDS安装技术条件和联网业务方案2003年铁道部在京沪线的TPDS探测站推广至8套，并联网形成了京沪线的TPDS，构成了全路TPDS的雏形，奠定了全路TPDS建设的基础2003年铁道部运输局运装管验505号文 “关于建立全路车辆安全防范、预警系统（5T）的通知” ，提出了建立全路TPDS的规划 2004年部计划司安排进行TPDS等安全项目的工程可行性研究截至2006年底全路TPDS探测站推广至60多套，涵盖京沪、京广、京九、陇海、浙赣、京哈、大秦、青藏、胶济等线路。联网应用信息系统已投入运用，各级车辆运用及管理部门可及时获得货车运行状态、踏面损伤以及超

6、偏载等监测信息，对保障行车安全发挥了重要作用。二、TPDS探测站说明 TPDS探测站示意图垂直力测试原理2.1 测试原理横向力测试原理 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。 2.2 设备技术性能称重范围：最大轴重25t；适应列车运行速度范围：30120Km/h；自动计量动态轴重；超载检测误差： 3040Km/h时0.5, 4060Km

7、/h时1, 60120Km/h时3；具有自动识别车轮踏面损伤功能；自动识别运行状态不良车辆；自动识别列车车次、车号信息；具有系统运行状态自检及故障报警功能；适应钢轨轨型：50Kg/m、60Kg/m、75Kg/m；工作环境： 室内设备：温度0+45，湿度85%， 室外设备：温度-45+60湿度95%；电源：AC220V+15%（-20%）,50Hz；功率消耗：3KVA。 2.3 安装技术条件（1）线路技术要求货车正常运行速度在50120km/h的正线上； 来车方向前400m 、后100m应为直线段，线路坡度不超过3，困难区段不超过5，此区间不得有道岔、长大桥梁等，探测站前后80米区段避开短梁、短

8、涵、道口；避开不利的地理位置，如：洪水塌方、冻害等自然灾害地区 ；避开影响探测的干扰因素，如机车运行调速地段、电气化区段分相点、轨道电路回流点等 宜采用60kg/m钢轨的无缝线路，测试平台区段钢轨没有接头、焊缝和损伤；宜采用新轨，使用旧轨时其垂直磨耗小于5mm、侧磨小于6mm，无交替侧磨现象； 铺设区段应为或型混凝土枕，无轨枕失效； 安装区段及前后线路路基状态良好、边坡稳定，无路基病害； 安装位置及前后线路应保证有良好的轨道平顺性、等同的轨道结构强度、刚度和承载力； 供电、通信、巡视、防盗条件好。（2）探测站控制室要求 测试平台附近设置控制室，使用面积不小于12m2；与测试平台应尽量靠近，减少

9、信号衰减，避免感应雷电影响；控制室与接线箱间设置穿线管，埋深不小于路基面30cm，室内设出线孔；有可靠的220V电源及两组接地装置，并配备双路电源自动转换器，电源功率不小于3KVA；机房内配备空调设施 ；设置架空防静电地板或电缆沟槽；有防雨、防潮、隔热、通风、防盗、防鼠等功能；与外界具有128K信息传输通道及两端连接设备、专用电话一部。2.4 探测站设备构成测试平台与传感器：平台一套（22根轨枕，间距760mm)、传感器一套(8对剪力，12只二维板式传感器）、接线箱与接线盒、 信号电缆、雨量桶车号识别装置：开关磁钢、 计轴测速磁钢、 天线、电缆测试间设备：机柜、传感器信号调理单元、测试工控机、

10、 测点服务器、不间断电源、 车号识别主机、 数据远传单元、防雷箱、隔离电源、雨量计主机2.5 设备主要部件测试平台二维板式传感器不打孔式剪力传感器不打孔式剪力传感器车号识别设备天线与磁钢探测站控制机柜机柜设备配置显示器测点服务器测试工控机键盘、鼠标传感器信号调理单元数据远传单元雨量计主机车号识别主机不间断电源2.6 设备电器原理图 TPDS 采用两种传感器完成车辆与轨道相互作用的垂直力和横向力测试，即二维板式传感器和剪力传感器，两种传感器均为应变式、惠思登全桥自补偿测试电路。 传感器序号名称型号输入E+/E-输入电阻输出S+/S-输出电阻量程T灵敏度产地1剪力STS红/黑350绿/白35015

11、1.85mv/v美国2板式STS 红/黑700绿/白700152mv/v美国设备电气结构1、右轨道 2、左轨道 3、二维板式传感器 4、剪力传感器 5、放大器 6、模数转换器 7、接口电路 8、计算机 数据采集仪数据采集仪完成传感器信号的调理放大、滤波、偏移纠正、信号A/D转换及与计算机通讯。信号放大、滤波和偏移纠正由电位器和集成电路芯片完成，电位器1可调整放大倍数，电位器2可纠正信号偏移。调理后的信号输入A/D转换器，信号A/D转换由板载DSP完成，并按EPP并口通讯协议与计算机通讯。 采集仪线路板示意图 传感器编号 编号原则：以行车方向为准，左轨上的传感器以两位数表示，右轨上的以三位数表示

12、。编号的首数字代表传感器的类型。0横向力，1剪力，2压力。尾数代表列车通过传感器的顺序。采集仪各信号通道的中文标识 通道标识信号线标号中文含义通道标识信号线标号中文含义lq111左剪力一rq1181右剪力一lq212左剪力二rq2182右剪力二lq313左剪力三rq3183右剪力三lq414左剪力四rq4184右剪力四lc121+22左压力一rc1281+282右压力一lc223+24左压力二rc2283+284右压力二lc325+26左压力三rc3285+286右压力三lh101左横向力一rh1081右横向力一lh202左横向力二rh2082右横向力二lh303左横向力三rh3083右横向力

13、三lh404左横向力四rh4084右横向力四lh505左横向力五rh5085右横向力五lh606左横向力六rh6086右横向力六横向力接线板剪力接线板压力接线板2.7 机柜中设备连接 测点服务器通过串口电缆与雨量计主机连接； 测点服务器通过网线经交换机或HUB将监测结果传至基层汇聚点或路局服务器；测试工控机通过网线经交换机或HUB与测点服务器连接； 测试工控机通过串口电缆与车号主机连接（Com1)； 测试工控机通过专用串口电缆与不间断电源UPS连接（Com3）； 数据采集仪与测试工控机通过专用并口电缆连接； 机柜设备连接图 2.8 测试工控机软件2.9 测点服务器软件2.10 二维板式传感器的

14、安装用起道机顶起钢轨，将橡胶垫板放在板式传感器的承轨槽内，用传感器替换铁垫板塞入钢轨与轨枕之间，使传感器正位，用普通扳手将高强度螺以150N.m的扭矩拧入轨枕。安装传感器导线的保护罩，使用专用电动扳手将连接传感器与A型轨枕间的高强度双头螺栓拧紧，螺母拧紧力矩600650N.m。2.11 剪力传感器的安装（1）定位（2）安装过程2.12 探测站设备标定程序 系统标定分横向力和垂直力标定两部分，横向力采用专用设备标定，垂直力用T6F或T7砝码车标定。垂直力标定在“天窗” 内进行。标定速度级分为40和70km/h，每个速度级有效标定次数不少于3次。垂直力标定列车编组：机车T6F砝码车，牵引方向为运营

15、列车运行方向。标定列车应匀速通过监测系统测试区，不得制动、加速，列车回推速度按“行规”规定办理。2.13 探测站设备检修设备维护检修的基本原则TPDS设备维护检修是保障系统正常运行的基础，其维护的基本原则是坚持日常维护与定期检修相结合的设备维修体制。建立网络监控、三层维护（现场维护、网络维护、系统维护）、三级支持（现场作业级、技术支持级、专家诊断级）的系统设备维护保障机制。网络监控铁路局监控中心负责对各TPDS设备进行实时监控，对设备故障自动集中报警，通报并协调有关部门和单位对故障进行处理，保障系统设备的正常运行。三层维护体系现场维护：以车辆段为主，处理常见故障，进行定期检查检测。网络维护：通

16、过网络对探测站设备自检数据集中分析，掌握设备运行状况，进行故障诊断和故障跟踪。系统维护：以设备生产厂家为主，对系统软件进行升级，改善系统性能。三级支持模式现场作业级：以车辆段为主，主要承担探测站设备、列检复示设备故障的快速处理和日常维护。技术支持级：以铁路局车辆检测所为主，主要承担复杂故障的处理和提供技术支持，了解掌握设备运行情况。专家诊断级：以设备生产厂家为主，主要承担系统疑难故障的分析和解决。检修分类设备检修分日常维护和定期检修。日常维护包括故障抢修、月检和春秋季整修。定期检修分为年修和大修。检修周期年修1年，大修6年。设备定期检修必须严格按规定的修程周期进行，确保设备不失修。月检-室外项

17、目检修标准测试条件备注1.板式传感器1）清洁、无锈蚀、无破损2）固定螺栓紧固,拧紧力矩6065kgf.m3）绝缘胶块无窜出4)扣件弹条紧固5)传感器与钢轨间无渣石挤压6)传感器零点范围介于-600010000 1）清扫，除锈涂油2）用测力扳手紧固3）传感器零点在室内测试工控机上的Jcxt监控软件中显示4）直观检查2.剪力传感器1) 保护罩清洁、无锈蚀、无破损2) 定位无移动, 同股钢轨相邻两传感器间距16005mm 3) 信号线保护管无破损4) 卡轨器不受渣石挤压5) 卡轨器紧固6) 传感器零点范围介于 清扫，除锈涂油，紧固2) 卷尺测量3)传感器零点在室内测试工控机

18、上的Jcxt监控软件中显示4)直观检查3.测试平台1) 清洁、无锈蚀、无破损2) 绝缘胶块无窜出3) 纵向连接板无松动, 拧紧力矩6065kgf.m4) 扣件弹条紧固5) 轨道几何状态良好6) 道床稳定无空吊、道渣饱满1）清扫，除锈涂油，紧固 2）用铁路线路测量仪测量轨道几何尺寸3）直观检查由工务部门负责4.接线箱1) 埋设牢固、无破损、无锈蚀2) 内部清洁、接线紧固、接触良好3) 信号线引入、引出保护管无破损清扫，除锈刷漆，紧固5.雨量桶1）雨量桶中无杂物2）雨量桶内翻斗翻转灵活3）信号线连接牢固直观检查6.配套车号设备设备的检查内容见部颁铁路车号自动识别系统AEI设备管理检修运行规程月检-

19、室内室内部分项目检修标准测试条件备注1.机柜1) 清洁2) 风扇运转正常、无异响直观检查2.测试工控机1) 清洁主机、显示器、键盘、鼠标2) 键盘各键动作可靠，接触良好，鼠标工作正常3) 观察12列货车通过时屏幕显示的监控软件工作流程正确4) 接收的车号数据正确5) 数据传输正常1) 用毛刷或吹尘器2) 在主机C:CPSPREP目录下查看Daei.dat，是否正确接收车号信息3）登陆铁路局监控中心网址核对通过列车过车数据3.测点服务器1) 清洁主机、键盘、鼠标2) 键盘各键动作可靠，接触良好，鼠标工作正常3) 监控软件工作状态正常1)用毛刷或吹尘器2)直观检查4.雨量计主机1）清洁2）液晶显示

20、屏显示状态正常直观检查5.数据采集仪1) 清洁2) 观察电源指示灯状态正常3) 通道信号调理零飘在允许范围1) 清扫2) 直观检查3)通道零飘通过调整零飘电位计恢复正常状态6.网络设备1) 清洁2) 指示灯状态正常3) 网络通畅1）清扫2）直观检查3）用“ping”命令测试7.配套车号设备设备的检查内容见部颁铁路车号自动识别系统AEI设备管理检修运行规程8.电源部分1）清洁2）输入电压符合AC22015%20%, 50Hz3）双路电源转换装置工作正常4）UPS工作正常，输出电压AC220 V 5%1) 清扫2）关闭输入电源，观察UPS输出情况3）用数字万用表测量4）直观检查9.电源电涌保护设备

21、1）清洁2）接地电阻43）各模块技术参数符合测试标准4）空气开关闭合1）清扫2）用接地电阻测试仪测量3）用专用检测仪测试4）直观检查10.各连接线缆1）无破损、插头插座无氧化，连接牢固直观检查序号故障设备故障现象可能原因处理方法1压力传感器零点大于10000或小于-6000传感器损坏或620、712芯片损坏在室外接线板上用万用表测量传感器阻值及输出电压；用模拟器检查通道芯片零点波动瞬间过百接线板上防雷组件故障或传感器损坏用万用表测量传感器输出端及信号八芯电缆端对应通道输出变化或对调相邻通道的传感器信号线，观察现象是否依旧，如依旧说明防雷组件有问题，将防雷组件的二极管、三极管剪掉或更换接线板；否

22、则检查传感器阻值及输出电压2剪力传感器零点大于17000或小于-13000传感器损坏或620、712芯片损坏在室外接线板上用万用表测量传感器阻值及输出电压；用模拟器检查通道芯片零点波动瞬间过百接线板上防雷组件故障或传感器损坏用万用表测量传感器输出端及信号八芯电缆端对应通道输出变化或对调相邻通道的传感器信号线，观察现象是否依旧，如依旧说明防雷组件有问题，将防雷组件的二极管、三极管剪掉或更换接线板；否则检查传感器阻值及输出电压3显示器无信号输出电源线松动或硬件故障检查接情况或更换4测试工控机死机或无法启动系统或计算机硬件问题死机重启计算机； 无法启动用现场配备的ghost光盘进行系统恢复，仍然不行更换；5测点服务器死机或无法启动系统或计算机硬件问题死机重启计算机； 无法启动更换；2.14 TPDS可能发生故障列表6数据采集仪电源指示灯不亮电源线松脱、