刑喜軍,馬學(xué)濤

(1.新包神鐵路有限責(zé)任公司,呼和浩特 010050； 2.中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司機(jī)械動(dòng)力設(shè)計(jì)研究院,北京 100055)

1 “5T”系統(tǒng)功能概述

鐵路車輛安全防范預(yù)警系統(tǒng)(簡稱“5T”系統(tǒng))主要由車輛軸溫智能探測(cè)系統(tǒng)(THDS)、車輛運(yùn)行品質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPDS)、車輛滾動(dòng)軸承故障軌邊聲學(xué)診斷系統(tǒng)(TADS)、貨車故障動(dòng)態(tài)圖像檢測(cè)系統(tǒng)(TFDS)、客車運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)(TCDS)組成[1]。

1.1 車輛軸溫智能探測(cè)系統(tǒng)(THDS)

車輛軸溫智能探測(cè)系統(tǒng)(THDS)利用軌邊紅外線高速探頭和智能跟蹤裝置,實(shí)時(shí)檢測(cè)運(yùn)行車輛的軸承溫度,進(jìn)行跟蹤報(bào)警,是發(fā)現(xiàn)車輛熱軸、防止熱切軸、保證鐵路運(yùn)輸安全的重要設(shè)施,是提高運(yùn)輸效率的重要保障。

1.2 車輛運(yùn)行品質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPDS)

車輛運(yùn)行品質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPDS)通過設(shè)在軌道上的測(cè)試平臺(tái),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別運(yùn)行品質(zhì)不良車輛、超偏載車輛、車輪踏面損傷車輛功能的設(shè)備。該設(shè)備可自動(dòng)將監(jiān)測(cè)信息發(fā)送至指定地點(diǎn),并可對(duì)嚴(yán)重的監(jiān)測(cè)結(jié)果隨時(shí)報(bào)警[8]。

1.3 車輛滾動(dòng)軸承故障軌邊聲學(xué)診斷系統(tǒng)(TADS)

車輛滾動(dòng)軸承故障軌邊聲學(xué)診斷系統(tǒng)(TADS)通過對(duì)運(yùn)行中貨車軸承噪聲信號(hào)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),可發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)部的早期故障。它與THDS相結(jié)合,可以共同構(gòu)成貨車軸承的故障檢測(cè)體系,能更加有效地防止切軸和脫軌,使列檢對(duì)滾動(dòng)軸承的檢查,從人判為主逐步過渡到人機(jī)結(jié)合、機(jī)判為主的階段[8]。

1.4 貨車故障動(dòng)態(tài)圖像檢測(cè)系統(tǒng)(TFDS)

貨車故障動(dòng)態(tài)圖像檢測(cè)系統(tǒng)(TFDS)以高速連續(xù)數(shù)字?jǐn)z相等技術(shù),自動(dòng)抓拍運(yùn)行中的車輛的關(guān)鍵部位(走行部、制動(dòng)梁、懸吊件、枕簧、鉤緩等),并經(jīng)過數(shù)字化處理,傳送至室內(nèi)信息終端計(jì)算機(jī),通過人機(jī)結(jié)合的方式進(jìn)行故障判別,并及時(shí)通知室外檢車員進(jìn)行處理[8]。

1.5 客車運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)(TCDS)

客車運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)(TCDS)通過車載安全監(jiān)控系統(tǒng),監(jiān)測(cè)列車運(yùn)行中危及行車安全的主要設(shè)備(供電系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、車下電源、車門、煙火報(bào)警、軸溫報(bào)警器、防滑器、制動(dòng)系統(tǒng)、車體、轉(zhuǎn)向架動(dòng)力學(xué)性能、輪對(duì)狀態(tài)等)的工作及安全狀態(tài),分散檢測(cè),集中顯示報(bào)警,確保行車安全,并通過無線通信設(shè)備將監(jiān)測(cè)信息實(shí)時(shí)發(fā)送至地面,實(shí)現(xiàn)地面指揮中心對(duì)運(yùn)行中客車的遠(yuǎn)程監(jiān)控[8]。

2 “5T”系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成

2.1 車輛軸溫智能探測(cè)系統(tǒng)(THDS)

車輛軸溫智能探測(cè)系統(tǒng)由探測(cè)站、復(fù)示站、鐵路局監(jiān)測(cè)站組成。探測(cè)站主要完成數(shù)據(jù)的采集、處理、傳輸,對(duì)通過列車進(jìn)行機(jī)車、客車、貨車識(shí)別，車號(hào)智能識(shí)別等以及自檢等多種功能。

2.2 車輛運(yùn)行品質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPDS)

車輛運(yùn)行品質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由探測(cè)站、復(fù)示站、鐵路局監(jiān)測(cè)站、鐵道部查詢中心3級(jí)組成,各級(jí)之間通過鐵路通信網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)。

2.3 車輛滾動(dòng)軸承故障軌邊聲學(xué)診斷系統(tǒng)(TADS)

車輛滾動(dòng)軸承故障軌邊聲學(xué)診斷系統(tǒng)主要由探測(cè)站、復(fù)示站、鐵路局監(jiān)測(cè)站、鐵道部查詢中心組成。

2.4 貨車故障動(dòng)態(tài)圖像檢測(cè)系統(tǒng)(TFDS)

貨車故障動(dòng)態(tài)圖像檢測(cè)系統(tǒng)主要由探測(cè)站、列檢動(dòng)態(tài)檢車室、鐵路局監(jiān)測(cè)站、鐵道部查詢中心等構(gòu)成。

2.5 客車運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)(TCDS)

TCDS由TCDS無線數(shù)據(jù)下載站、客車整備所監(jiān)測(cè)站、車輛段監(jiān)測(cè)站、鐵路局監(jiān)控站、鐵道部查詢中心以及各級(jí)中心的聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用組成。

3 “5T”系統(tǒng)在包西鐵路通道中的布局及原則

包西通道包頭至大保當(dāng)段線路起于包頭樞紐包頭站西端,止于神延線大保當(dāng)站神木端,線路先后經(jīng)過內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市、鄂爾多斯市的達(dá)拉特旗、東勝區(qū)、伊金霍洛旗,陜西省榆林市神木縣,線路全長243.26 km。全線設(shè)車站11座,其里程及站間距詳見表1。

表1 車站里程及間距

全線在新街及神木西站設(shè)主要列檢所各1處,罕臺(tái)川站設(shè)裝卸檢修所1處。本線及相鄰線車輛設(shè)備的分布、性質(zhì)和規(guī)模詳見圖1。

圖1 本線及相鄰線車輛設(shè)備的分布、性質(zhì)和規(guī)模

3.1 車輛軸溫智能探測(cè)系統(tǒng)布點(diǎn)

根據(jù)《鐵路車輛運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡稱《規(guī)范》),車輛軸溫智能探測(cè)系統(tǒng)探測(cè)站應(yīng)設(shè)在編組站、區(qū)段站、有列檢作業(yè)的車站及特殊需要的車站。根據(jù)需要,可設(shè)置在沿線車站或線路區(qū)間。

探測(cè)站的間距應(yīng)結(jié)合車站位置、線路平縱斷面、長大隧道、橋梁、貨車進(jìn)入兼顧貨運(yùn)的客運(yùn)專線的作業(yè)站等因素綜合考慮,一般情況下,宜為30 km,并不得超過35 km。

復(fù)示站應(yīng)設(shè)在局(公司)車輛檢測(cè)所、車輛段、列檢作業(yè)場及特殊需要的處所。

根據(jù)以上布置原則,結(jié)合本線車站的站間距,在包頭南、達(dá)拉特西、大塔、罕臺(tái)川、東勝西、鄂爾多斯、新街、中雞、神木西9個(gè)車站新建紅外線軸溫探測(cè)站,每個(gè)車站上下行各設(shè)置探測(cè)站1處,共計(jì)18處。

本線車站站間距設(shè)置比較均勻,大部分站間距可滿足不超過35 km的要求,只是本線北端包頭南站與既有線接軌,是分析探測(cè)站布置的終點(diǎn)和難點(diǎn)。包頭南站下行來車有2個(gè)方向,分別為包頭與包頭西方向,包頭與包頭西站上下行均已布置有紅外線探測(cè)站,其中包頭站距達(dá)拉特西站未超過35 km,而包頭站距達(dá)拉特西站超過35 km,因此包頭南站下行僅在包頭來車方向設(shè)置探測(cè)站1處。

《規(guī)范》規(guī)定探測(cè)站在站場的位置應(yīng)符合以下條件：

(1)具有可靠的供電、通信設(shè)施和必要的交通條件；

(2)多方向列車進(jìn)入車站的咽喉區(qū)的外側(cè)；

(3)在探頭來車前方宜有不小于50 m的直線段；條件困難時(shí),最小曲線半徑不宜小于800 m；探頭距離最近道岔岔尖不應(yīng)小于30 m；

(4)宜避開長大下坡道；

(5)應(yīng)避開電氣化區(qū)段分相點(diǎn)、軌道電路回流點(diǎn)等。

根據(jù)以上要求,各站探測(cè)站里程詳見表2。

表2 探測(cè)站里程

包頭南、達(dá)拉特西、大塔、罕臺(tái)川、東勝西、鄂爾多斯、新街7個(gè)站屬于呼和浩特鐵路局,因此紅外信息傳輸至呼和浩特鐵路局監(jiān)測(cè)站；中雞、神木西2站屬于西安鐵路局,紅外信息傳輸至西安鐵路局監(jiān)測(cè)站。紅外線軸溫探測(cè)系統(tǒng)信息傳輸示意詳見圖2、圖3。

圖2 呼和浩特局管內(nèi)紅外線軸溫探測(cè)系統(tǒng)信息傳輸示意

圖3 西安局管內(nèi)紅外線軸溫探測(cè)系統(tǒng)信息傳輸示意

由于呼和浩特鐵路局管內(nèi)增加紅外線設(shè)備較多,因此呼和浩特鐵路局監(jiān)測(cè)站增加主機(jī)2臺(tái)(1主1備)。

在新街、神木西主要列檢所內(nèi)各設(shè)紅外線復(fù)示站1處。

3.2 貨車故障動(dòng)態(tài)圖像檢測(cè)系統(tǒng)(TFDS)

從TFDS的功能可以看出,實(shí)際上它是部分代替列檢中人工檢車作業(yè)方式的高科技設(shè)施,所以其探測(cè)站應(yīng)安裝在到達(dá)列車較多的、有列檢作業(yè)的車站,通過TFDS探測(cè)可以實(shí)現(xiàn)列檢作業(yè)從人檢向機(jī)檢、由靜態(tài)檢測(cè)向動(dòng)態(tài)檢測(cè)的重大轉(zhuǎn)變,以降低工人的列檢作業(yè)強(qiáng)度,提高列檢作業(yè)效率[2]。

本線在新街、神木西2個(gè)設(shè)有列檢所的車站空車到達(dá)端各設(shè)TFDS設(shè)備機(jī)房1處。探測(cè)信息傳至當(dāng)站列檢所列檢動(dòng)態(tài)檢車室,再上傳至呼和浩特鐵路局監(jiān)測(cè)站,TFDS信息傳輸示意詳見圖4。隨著運(yùn)輸組織的變化及長交路直通貨物列車的大量開行,列檢平均保證距離已由300 km提高到了500 km[2],以上TFDS探測(cè)站的設(shè)置,有效保證了列檢質(zhì)量。

《規(guī)范》規(guī)定探測(cè)站在站場的位置應(yīng)符合以下條件：

(1)具有可靠的供電、通信設(shè)施和必要的交通條件；

(2)多方向列車進(jìn)入車站的咽喉區(qū)的外側(cè)；

(3)在探頭來車前方宜有不小于50 m的直線段；條件困難時(shí),最小曲線半徑不宜小于800 m,且此區(qū)段不得有道岔；

(4)宜避開長大下坡道和列車調(diào)速停車區(qū)段。

此外,應(yīng)特別注意由于探測(cè)站的探測(cè)信息是由大量圖片組成的,從收到信息到發(fā)現(xiàn)列車故障需要一段反應(yīng)時(shí)間,因此探測(cè)站不應(yīng)直接設(shè)置在有列檢作業(yè)的車站,而是設(shè)置在前方車站或前方區(qū)間。新街站和神木西站距前方車站均較遠(yuǎn)(30 km左右),因此2個(gè)TFDS探測(cè)站均設(shè)置在前方區(qū)間,里程分別為DK157+850和DK212+000處。

圖4 TFDS信息傳輸示意

3.3 車輛運(yùn)行品質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPDS)、車輛滾動(dòng)軸承故障軌邊聲學(xué)診斷系統(tǒng)(TADS)

《規(guī)范》規(guī)定TPDS應(yīng)結(jié)合編組站設(shè)置情況,以有站修作業(yè)場的到達(dá)列檢和盡頭列檢為主設(shè)置。TADS布點(diǎn)應(yīng)結(jié)合編組站和列檢所情況設(shè)置,這樣做的目的一是可以確保TADS預(yù)報(bào)的軸承故障在有停車技術(shù)作業(yè)的列檢作業(yè)場進(jìn)行人工檢查,減少對(duì)運(yùn)輸?shù)母蓴_；二是可以便于TADS設(shè)備的維護(hù)[2]。

本線范圍內(nèi)未設(shè)有編組站或站修所,故TPDS及TADS探測(cè)站均未設(shè)置。

3.4 客車運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)(TCDS)

TCDS覆蓋所有的客車車輛段、客車整備所,以及有始發(fā)或終到客車的客車列檢所、集中軸報(bào)監(jiān)測(cè)的客車車輛。

本線范圍內(nèi)無始發(fā)終到客車,也未設(shè)置列檢所,因此未設(shè)置TCDS探測(cè)站。

4 結(jié)語

綜上所述,“5T”系統(tǒng)設(shè)備在線路中是安全保障體系的重要組成部分。它的設(shè)置將為包西鐵路通道安全裝備現(xiàn)代化,運(yùn)輸安全持續(xù)穩(wěn)定和構(gòu)建和諧鐵路提供可靠保障。在“5T”系統(tǒng)布局時(shí)應(yīng)充分考慮線路條件、車站設(shè)置、車輛設(shè)施設(shè)置等情況,并結(jié)合文中提出的布局原則,分析確定線路中“5T”系統(tǒng)的布局。

[1] 中華人民共和國鐵道部.TB10057—2010 鐵路車輛運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京：中國鐵道出版社,2010．

[2] 中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司.新建鐵路包西通道包頭至大保當(dāng)段 第十四篇 車輛設(shè)備[Z].北京：中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司,2009．

[3] 中華人民共和國鐵道部.TB10031—2009 鐵路貨車車輛設(shè)備設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國鐵道出版社,2009．

[4] 中華人民共和國鐵道部.TB10029—2009 鐵路客車車輛設(shè)備設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國鐵道出版社,2009．

[5] 中華人民共和國鐵道部.TB10004—2008 鐵路機(jī)務(wù)設(shè)備設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國鐵道出版社,2008．

[6] 中華人民共和國鐵道部.TB10016—2006 鐵路工程節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國鐵道出版社,2006．

[7] 中華人民共和國鐵道部.TPDS、TADS、TFDS設(shè)備檢修維護(hù)管理規(guī)程[S].北京：中國鐵道出版社,2007.

[8] 鐵道第三勘察設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司.全路“5T”系統(tǒng)布局規(guī)劃研究[R].天津：鐵道第三勘察設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司,2008．

[9] 中華人民共和國鐵道部.鐵路技術(shù)管理規(guī)程[S].北京：中國鐵道出版社,2006．

[10] 鐵道第四勘察設(shè)計(jì)院.中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.鐵路工程設(shè)計(jì)手冊(cè)·站場及樞紐[M].北京：中國鐵道出版社,2006.