張志建

（中國鐵路總公司 運(yùn)輸局車輛部，北京100844）

動車組車輛故障動態(tài)圖像檢測系統(tǒng)（TEDS）運(yùn)用研究

張志建

（中國鐵路總公司 運(yùn)輸局車輛部，北京100844）

動車組車輛故障動態(tài)圖像檢測系統(tǒng)（TEDS）是我國第一種在高鐵線路上安裝的車輛檢測設(shè)備，介紹了TEDS的設(shè)備研制、試驗(yàn)及運(yùn)用情況，針對設(shè)備特點(diǎn)及存在的問題提出相應(yīng)對策。

TEDS；研制；試驗(yàn)；運(yùn)用

動車組車輛故障動態(tài)圖像檢測系統(tǒng)（TEDS：Trouble of moving EMU Detection System）是在我國鐵路貨車TFDS（TFDS：Trucking Fault Dynamic image detection System）、客車TVDS（TVDS：Train coach machine Vision Detection System）成功運(yùn)用的基礎(chǔ)上，針對動車組結(jié)構(gòu)、管理模式及運(yùn)行組織特點(diǎn)，研發(fā)的在客運(yùn)專線及高速鐵路上安裝使用的動態(tài)圖像檢測設(shè)備。

TEDS設(shè)備可以安裝在高鐵線路上，也可以在動車段（所）入口處安裝，但兩者在運(yùn)用上有很大區(qū)別。本文重點(diǎn)闡述了高鐵線路安裝的TEDS設(shè)備研制、試驗(yàn)及運(yùn)用情況，針對設(shè)備特點(diǎn)及存在的問題提出相應(yīng)對策，以促進(jìn)TEDS系統(tǒng)的運(yùn)用。

1 TEDS及其運(yùn)用特點(diǎn)

我國鐵路的快速發(fā)展，推動了以“5T*”系統(tǒng)為代表的鐵路車輛運(yùn)行安全檢測技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，在線檢測技術(shù)已經(jīng)成為我國鐵路車輛運(yùn)行安全管理的重要組成部分。

其中，針對高速動車組運(yùn)用需求研發(fā)的TEDS集成了高清圖像采集、大容量圖像實(shí)時(shí)處理、精確定位、圖像識別、網(wǎng)絡(luò)及自動控制等技術(shù)，通過對動車組的外部進(jìn)行動態(tài)可視化檢測，采用自動和人機(jī)結(jié)合的方式發(fā)現(xiàn)突發(fā)故障、預(yù)報(bào)安全隱患，提高了動車組運(yùn)行安全防范能力。

為規(guī)范TEDS的開發(fā)、運(yùn)用，鐵路總公司組織專家研究制定了《動車組運(yùn)行故障圖像檢測系統(tǒng)（TEDS）設(shè)備暫行技術(shù)條件》（鐵總運(yùn)〔2013〕8號），統(tǒng)一了TEDS設(shè)備圖像采集、圖像識別自動報(bào)警、車號識別索引、雙向接車、外部數(shù)據(jù)交換、統(tǒng)計(jì)分析、自檢、抗環(huán)境干擾等基本功能及技術(shù)要求。

鑒于TEDS是我國第一種在高鐵線路上安裝的車輛檢測設(shè)備，為確保運(yùn)用安全，總公司在新建高鐵聯(lián)調(diào)聯(lián)試中，組織進(jìn)行了TEDS設(shè)備的專項(xiàng)安裝試驗(yàn)（如圖1所示）。對TEDS設(shè)備的安裝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、高速運(yùn)行列車對設(shè)備的空氣動力影響、設(shè)備安裝基礎(chǔ)緊固件的安全系數(shù)等進(jìn)行了測試、計(jì)算和評估。據(jù)此，鐵路總公司制定了《動車組運(yùn)行故障圖像檢測系統(tǒng)（TEDS）軌邊設(shè)備安裝暫行技術(shù)要求》，明確了各類高速鐵路對應(yīng)的TEDS軌邊設(shè)備安裝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)為確保動車組高速運(yùn)行安全，規(guī)定設(shè)備安裝位置限于列車通過速度80 km/h及以下地段。

圖1 在高速鐵路上進(jìn)行專項(xiàng)安裝試驗(yàn)的TEDS設(shè)備

由于高鐵動車組運(yùn)行速度快、運(yùn)行密度高，這使得TEDS與監(jiān)測原理相近的貨車TFDS、客車TVDS有所不同，在高鐵上應(yīng)用具有以下特點(diǎn)：

（1）TEDS采集圖片數(shù)量大、清晰度高

為適應(yīng)動車組運(yùn)行速度快的特點(diǎn)，TEDS設(shè)備采用了高速攝像頭；為了保證圖像清晰、滿足自動識別的要求，圖片采集的有效像素不低于200萬（一般采用400萬像素相機(jī)）；對8輛編組動車組，一次監(jiān)測拍攝圖片約2 000～3 000張，采用線、面結(jié)合的設(shè)備圖片數(shù)量還要多，數(shù)據(jù)量很大。

（2）數(shù)據(jù)傳輸量大、時(shí)間要求高

為保證動車組通過TEDS 設(shè)備后能夠及時(shí)對動車組進(jìn)行技術(shù)檢查，在各動車段（所）設(shè)立了TEDS集中監(jiān)控中心，需將相關(guān)圖片和信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。這要求，探測站設(shè)備聯(lián)入鐵路廣域網(wǎng)絡(luò)傳輸速率不低于8 Mb/s；動車組通過探測站后，自動識別2 min內(nèi)完成，10 s內(nèi)軟件界面即能瀏覽動車組信息。為保證傳輸時(shí)間要求，設(shè)備生產(chǎn)單位普遍采用了圖像加速技術(shù)。

（3）TEDS檢查作業(yè)時(shí)間要求高

TEDS設(shè)備對動車組技術(shù)檢查的范圍主要包括底部可視部件（車體底部及轉(zhuǎn)向架制動裝置、傳動裝置、牽引裝置、輪軸、車鉤裝置、電務(wù)車載設(shè)備車底部件及車底部其他可視部位）、側(cè)部可視部件（側(cè)部裙板、轉(zhuǎn)向架及軸箱、車端連接部等可視部位）。盡管采用圖象識別自動報(bào)警的技術(shù)，并按照每列動車組3人同時(shí)作業(yè)配置人員，但是每組上千張疑似故障圖像進(jìn)行檢查作業(yè)的時(shí)間仍然需要很長。

（4）故障信息預(yù)報(bào)影響大、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)高

目前，在哈大、京滬、京廣等高鐵一般區(qū)段列車通過都在60～70對左右，部分區(qū)段達(dá)到90對以上，實(shí)際運(yùn)行列車間隔大約10～15 min?？紤]到TEDS發(fā)現(xiàn)故障并按規(guī)定預(yù)報(bào)列車停車或限速運(yùn)行將對高鐵運(yùn)行秩序產(chǎn)生明顯影響，TEDS需要有較高的設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

TEDS的這些運(yùn)用特點(diǎn)，決定了TEDS需要根據(jù)實(shí)際運(yùn)用情況進(jìn)行改進(jìn)、完善，逐步實(shí)現(xiàn)運(yùn)用需求。

2 TEDS設(shè)備應(yīng)用狀況及存在的問題

在完成TEDS專項(xiàng)試驗(yàn)、制定相關(guān)技術(shù)規(guī)范之后，鐵路總公司在哈大、京滬和京廣北段的高速鐵路上安裝了TEDS設(shè)備，對動車組進(jìn)行動態(tài)故障檢測，對冬季冰雪天氣對動車組運(yùn)行安全影響進(jìn)行監(jiān)測。受通過速度80 km/h的限制，目前安裝的31套TEDS設(shè)備（如圖2），除高鐵線路的端頭站外，其他均安裝在高鐵車站正線進(jìn)站道岔外的線路上并使其覆蓋盡可能多的到發(fā)線。

圖2 在高鐵車站安裝的TEDS設(shè)備

與此同時(shí)，各鐵路局和鐵路局車輛處加強(qiáng)了對TEDS集中監(jiān)控中心的建設(shè)、運(yùn)用和管理的指導(dǎo)，使用統(tǒng)一組織開發(fā)的監(jiān)控平臺軟件進(jìn)行圖像分析和檢查監(jiān)控的組織工作；動車段在集中監(jiān)控中心設(shè)備安裝調(diào)試、人員選拔培訓(xùn)、管理制度建設(shè)等方面做了大量工作，設(shè)置了TEDS人員和班組，建立了基本管理制度，TEDS系統(tǒng)進(jìn)入試運(yùn)用階段。

目前，已通過TEDS系統(tǒng)監(jiān)控發(fā)現(xiàn)吸污口和注水口未關(guān)閉到位、車底螺栓防松鐵絲折斷等各類故障10多件；利用TEDS設(shè)備監(jiān)控動車組積雪情況，成功實(shí)現(xiàn)根據(jù)冰雪集結(jié)狀況調(diào)換動車組等運(yùn)用。

TEDS的運(yùn)用取得了初步成效，但還存在一些問題，主要集中在設(shè)備性能、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、作業(yè)管理、技術(shù)管理等4個(gè)方面。

設(shè)備性能方面：（1）TEDS設(shè)備故障自動識別報(bào)警數(shù)量過高。以8輛編組動車組為例，系統(tǒng)自動識別報(bào)警故障達(dá)2 500多件。（2）TEDS設(shè)備存在漏報(bào)及誤報(bào)情況。人工發(fā)現(xiàn)的裙板蓋板缺失、防松鐵絲丟失的故障，TEDS系統(tǒng)未能自動識別。（3）動車組車體及車底方位無法顯示或顯示錯(cuò)誤。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面：（1）網(wǎng)絡(luò)傳輸較慢。圖片傳輸嚴(yán)重滯后，有的傳輸延時(shí)長達(dá)30 min，個(gè)別的造成系統(tǒng)停止運(yùn)行，只能重新啟機(jī)恢復(fù)。（2）在用的系統(tǒng)平臺與各TEDS設(shè)備廠家系統(tǒng)不匹配。系統(tǒng)平臺經(jīng)常出現(xiàn)對比圖像調(diào)閱、圖像拼接錯(cuò)誤，無法實(shí)現(xiàn)人工對比檢查。（3）派工系統(tǒng)功能不夠全面。

作業(yè)管理方面：（1）作業(yè)指導(dǎo)書還有待進(jìn)一步完善。（2）崗位作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)摸索經(jīng)驗(yàn)，盡快完善。（3）設(shè)備管理及維護(hù)有待進(jìn)一步明確。（4）TEDS分析人員和維修人員業(yè)務(wù)素質(zhì)需盡快提高。

技術(shù)管理方面：（1）TEDS設(shè)備信息攔停、限速后，局內(nèi)調(diào)度、跨鐵路局間動車調(diào)度信息傳遞缺乏具體標(biāo)準(zhǔn)。（2）動車組故障監(jiān)控及雪后監(jiān)控圖片信息的運(yùn)用缺少具體辦法。（3）TEDS設(shè)備安裝覆蓋到發(fā)線數(shù)量與車站實(shí)際使用不符，實(shí)際覆蓋到發(fā)動車組比例不高。

TEDS設(shè)備在試運(yùn)用中出現(xiàn)的問題，需要根據(jù)實(shí)際情況盡快解決。

3 建議及措施

針對TEDS在試運(yùn)用中反映的問題、根據(jù)TEDS的運(yùn)用特點(diǎn)，提出以下建議及措施：

（1）提高設(shè)備技術(shù)性能，統(tǒng)一主要技術(shù)指標(biāo)

從現(xiàn)場反映的設(shè)備性能問題，主要原因是各TEDS設(shè)備廠家標(biāo)準(zhǔn)不同，與TEDS作業(yè)平臺接口問題較多；不同廠家設(shè)備存在圖像顯示差異，影響分析人員對圖像進(jìn)行故障檢查。建議鐵路總公司組織細(xì)化TEDS系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一主要部件技術(shù)指標(biāo)，統(tǒng)一產(chǎn)品制式和圖像格式標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一系統(tǒng)接口條件，統(tǒng)一顯示模式，進(jìn)而優(yōu)化系統(tǒng)平臺，提高TEDS系統(tǒng)使用效能。

（2）提高動車組故障自動識別率，實(shí)現(xiàn)智能化報(bào)警

建議組織設(shè)備廠家、動車制造企業(yè)、動車組運(yùn)用單位對動車組故障檢查內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)研究。一是建立動車組重點(diǎn)故障明細(xì)范圍，確定重點(diǎn)故障識別對象，提高識別效率。二是采用標(biāo)準(zhǔn)圖像、前次過車圖像進(jìn)行對比識別，借鑒人臉識別等技術(shù)，提高故障識別準(zhǔn)確率。三是通過確定動車組運(yùn)行安全重點(diǎn)部位重點(diǎn)監(jiān)控，明確車體方位，提高智能化程度，便于隨車機(jī)械師對停車故障的查找以及調(diào)度應(yīng)急指揮的實(shí)施。

（3）充分利用TEDS系統(tǒng)故障預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，提高動車組維修作業(yè)質(zhì)量

建議鐵路總公司和鐵路局加強(qiáng)TEDS數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)的故障數(shù)量和種類統(tǒng)計(jì)分析和應(yīng)用，通過實(shí)際動車組運(yùn)用的質(zhì)量狀況，指導(dǎo)動車所加強(qiáng)動車組關(guān)鍵和重點(diǎn)部位的檢修維護(hù)。

（4）明確職責(zé)，規(guī)范TEDS系統(tǒng)作業(yè)

要進(jìn)一步完善TEDS系統(tǒng)的作業(yè)指導(dǎo)書，制定TEDS系統(tǒng)的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，明確TEDS系統(tǒng)作業(yè)人員崗位職責(zé)，加強(qiáng)對TEDS系統(tǒng)分析員管理，提高人員作業(yè)質(zhì)量。

（5）完善TEDS系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)管理

加強(qiáng)TEDS應(yīng)用管理，細(xì)化運(yùn)用管理要求和標(biāo)準(zhǔn)；結(jié)合TEDS運(yùn)用的經(jīng)驗(yàn)和體會，逐步建立作業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；完善TEDS系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范和設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，解決使用中存在的問題；健全TEDS設(shè)備檢修和維護(hù)的規(guī)章、標(biāo)準(zhǔn)。

TEDS系統(tǒng)設(shè)備是新開發(fā)的設(shè)備，在高鐵動車組運(yùn)用是新事物，監(jiān)控中心的分析員是新人員，動車段動態(tài)監(jiān)測分析管理屬于新管理，因此要加強(qiáng)指導(dǎo)，集中組織對設(shè)備問題進(jìn)行改進(jìn)，提高設(shè)備性能，規(guī)范管理標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)督導(dǎo)落實(shí)，發(fā)揮TEDS系統(tǒng)的安全保證作用。

Application Research on Trouble of Moving EMU Detection System

ZH ANG Zhijian
（Car Section of Transportation Bureau，China Railway Corporation，Beijing 100844，China）

Trouble of moving EMU detection system（TEDS）is the first kind of vehicle detection system which is installed on china high speed railway.The research，test and application of TEDSare introduced in paper，and advice is also proposed based on the characteristics and existing problems of the equipment.

TEDS；research；test；application

U266

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.04.19

1008－7842（2014）04－0082－03

*5T：車輛運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)：TADS：貨車滾動軸承早期故障軌邊聲學(xué)診斷系統(tǒng)；TFDS：貨車運(yùn)行故障動態(tài)圖像檢測系統(tǒng)；THDS：紅外線軸溫探測系統(tǒng)；TPDS：貨車運(yùn)行狀態(tài)地面安全監(jiān)測系統(tǒng)；TCES：客車運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)。

8—）男，高級工程師（

2014－03－20）