劉彬

（中國(guó)鐵路總公司，北京 100844）

動(dòng)車組運(yùn)行故障圖像檢測(cè)系統(tǒng)（TEDS）運(yùn)用研究與思考

劉彬

（中國(guó)鐵路總公司，北京 100844）

動(dòng)車組運(yùn)行故障圖像檢測(cè)系統(tǒng)（TEDS）是動(dòng)車組運(yùn)用安全保障的重要輔助設(shè)備。介紹TEDS設(shè)備特點(diǎn)及具體聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方案，從設(shè)備自身方面和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用方面具體分析TEDS存在的問題，并提出下一步工作建議。

動(dòng)車組；TEDS；故障檢測(cè)；故障報(bào)警

動(dòng)車組運(yùn)行故障圖像檢測(cè)系統(tǒng)（Trouble of moving EMU Detection System，TEDS）是動(dòng)車組運(yùn)用安全保障的重要輔助設(shè)備，利用軌邊高速攝像頭對(duì)運(yùn)行動(dòng)車組車體底部、側(cè)部裙板、車端連接及轉(zhuǎn)向架等部位進(jìn)行圖像采集，通過數(shù)據(jù)傳輸、集中處理、自動(dòng)識(shí)別等信息化技術(shù)手段，將動(dòng)車組檢測(cè)圖像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至鐵路局監(jiān)控中心[1]，進(jìn)而對(duì)動(dòng)車組底部及側(cè)下部運(yùn)行技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查分析，對(duì)異常情況進(jìn)行及早判斷并處理。

1 TEDS設(shè)備組成

TEDS由探測(cè)站設(shè)備、監(jiān)控復(fù)示中心設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備3部分組成，其設(shè)備組成示意見圖1。

1.1 探測(cè)站設(shè)備

探測(cè)站設(shè)備主要包括軌邊設(shè)備和機(jī)房設(shè)備。

（1）軌邊設(shè)備分別安裝于軌道軌內(nèi)及軌外，用于對(duì)動(dòng)車組運(yùn)行信息及圖像進(jìn)行采集，結(jié)構(gòu)布置示意見圖2。動(dòng)車組通過時(shí)，由高速攝像頭對(duì)動(dòng)車組車底及兩側(cè)進(jìn)行圖像采集，工作示意見圖3。

（2）機(jī)房設(shè)備安裝于軌旁機(jī)房?jī)?nèi)，主要用于對(duì)軌邊設(shè)備采集的圖像進(jìn)行識(shí)別、增強(qiáng)及處理工作，形成動(dòng)車組兩側(cè)及底部檢查圖像信息、過車信息和檢測(cè)設(shè)備本身狀態(tài)信息等（見圖4）。

1.2 監(jiān)控復(fù)示中心設(shè)備

圖1 TEDS設(shè)備組成示意圖

圖2 軌邊設(shè)備布置示意圖

圖3 圖像采集示意圖

圖4 TEDS成像圖

監(jiān)控復(fù)示中心設(shè)備安裝于鐵路局動(dòng)車（車輛）段監(jiān)控中心，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備將探測(cè)站采集、處理數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控復(fù)示中心運(yùn)用管理平臺(tái)，分析人員通過對(duì)所轄TEDS監(jiān)控圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行人工分析判別，并將經(jīng)復(fù)核確認(rèn)的異常問題通過系統(tǒng)向上級(jí)部門報(bào)告并進(jìn)行處置。系統(tǒng)具有完整的監(jiān)控流程，實(shí)現(xiàn)動(dòng)車組故障的報(bào)警跟蹤、聯(lián)動(dòng)響應(yīng)；同時(shí)通過與動(dòng)車組管理信息系統(tǒng)等外部系統(tǒng)建立接口，和動(dòng)車組運(yùn)用檢修工作有機(jī)結(jié)合，將問題報(bào)警信息共享至配屬鐵路局動(dòng)車（車輛）段，實(shí)現(xiàn)TEDS問題報(bào)警信息的有效復(fù)核及閉合管理；此外，系統(tǒng)還具有完善的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析功能，可對(duì)過車數(shù)量、作業(yè)情況及系統(tǒng)本身數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.3 聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方案

單機(jī)TEDS設(shè)備在加強(qiáng)綜合聯(lián)動(dòng)監(jiān)控、提高故障實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與處理方面表現(xiàn)略顯不足。為使全路各TEDS作用發(fā)揮最大化，加強(qiáng)TEDS數(shù)據(jù)集中統(tǒng)一管理，在統(tǒng)一各型TEDS設(shè)備接口、應(yīng)用界面和預(yù)報(bào)處置流程的基礎(chǔ)上，中國(guó)鐵路總公司（簡(jiǎn)稱總公司）對(duì)全路TEDS設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、集中監(jiān)控，建成了總公司、鐵路局、動(dòng)車段監(jiān)控中心三級(jí)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控平臺(tái)，形成了集檢測(cè)、監(jiān)控、管理決策于一體的動(dòng)車組行車安全監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方案見圖5。

2 TEDS運(yùn)用存在的問題

TEDS自2013年底投入使用以來，在保證動(dòng)車組運(yùn)用安全方面發(fā)揮了重要作用，為運(yùn)行情況下的動(dòng)車組狀態(tài)監(jiān)控提供了又一有力技術(shù)手段，進(jìn)一步強(qiáng)化了動(dòng)車組運(yùn)行安全控制保障能力。經(jīng)過3年多的發(fā)展，TEDS從無到有、從試驗(yàn)驗(yàn)證到聯(lián)網(wǎng)運(yùn)用，其設(shè)備性能和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用都得到了不斷改進(jìn)和提高，但還存在一些問題值得進(jìn)一步深思和改進(jìn)。

2.1 設(shè)備方面

2.1.1 探測(cè)站設(shè)備

為加強(qiáng)TEDS設(shè)備管理，總公司印發(fā)了《動(dòng)車組運(yùn)行故障圖像檢測(cè)系統(tǒng)（TEDS）探測(cè)站設(shè)備暫行技術(shù)條件》（鐵總運(yùn)〔2015〕242號(hào)），對(duì)探測(cè)站設(shè)備組成、功能、技術(shù)參數(shù)、結(jié)構(gòu)性能及安裝條件進(jìn)行規(guī)范[2]。但從現(xiàn)場(chǎng)使用情況來看，仍存在圖像曝光、光分布不均，探頭位置不正確，圖片色澤泛白（過黑）及圖像失真、拼接錯(cuò)誤等問題（見圖6），雖然此類問題所占比例較低，但仍給及時(shí)發(fā)現(xiàn)動(dòng)車組運(yùn)行安全隱患造成一定阻礙。此外，也不同程度存在設(shè)備系統(tǒng)故障死機(jī)、車號(hào)無法識(shí)別及雨雪天氣對(duì)軌邊探頭影響導(dǎo)致圖片拍攝效果欠佳等問題。

2.1.2 故障自動(dòng)識(shí)別報(bào)警

為降低鐵路局現(xiàn)場(chǎng)TEDS作業(yè)分析人員工作量，總公司組織開展了TEDS故障自動(dòng)識(shí)別報(bào)警功能研究，按照動(dòng)車組車體底部、側(cè)部裙板、車端連接及轉(zhuǎn)向架4個(gè)部位分車型分別組織進(jìn)行數(shù)據(jù)建模、試驗(yàn)驗(yàn)證、結(jié)構(gòu)改進(jìn)。通過不斷總結(jié)優(yōu)化，TEDS故障自動(dòng)識(shí)別報(bào)警功能研究取得較大進(jìn)展。從目前試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果分析看，尤其是在車端連接部位和側(cè)部裙板部位的故障識(shí)別準(zhǔn)確率研究方面取得較大進(jìn)展，但車體底部和轉(zhuǎn)向架部位還有較大上升空間；同時(shí)故障報(bào)警準(zhǔn)確率研究也需進(jìn)一步優(yōu)化，還應(yīng)進(jìn)一步改進(jìn)優(yōu)化故障識(shí)別模型，在確保故障識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)到100%的基礎(chǔ)上，不斷提高故障報(bào)警準(zhǔn)確率，并及早投入現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)降低分析人員工作量的目的。

圖6 TEDS成像問題示例

2.2 運(yùn)用方面

2.2.1 人員配備

為能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)TEDS探測(cè)安全問題，總公司在《動(dòng)車組運(yùn)行故障圖像檢測(cè)系統(tǒng)（TEDS）運(yùn)用管理辦法》（鐵總運(yùn)〔2016〕62號(hào)）中規(guī)定，分析人員的配備必須“保證通過TEDS動(dòng)車組監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)15 min內(nèi)完成分析確認(rèn)”[3]。但由于動(dòng)車組通過TEDS探測(cè)站時(shí)段分布不均且鐵路局監(jiān)控中心所轄探測(cè)站數(shù)量不固定，造成不同時(shí)段作業(yè)量分布不均。據(jù)統(tǒng)計(jì)，個(gè)別鐵路局監(jiān)控中心在動(dòng)車組密集通過TEDS探測(cè)站時(shí)間段時(shí)，同一時(shí)段作業(yè)車組數(shù)有時(shí)達(dá)到20組左右，給現(xiàn)場(chǎng)分析人員合理配備帶來困難。

2.2.2 人員培訓(xùn)

由于動(dòng)車組運(yùn)行里程長(zhǎng)、運(yùn)行區(qū)域范圍較大，且根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況鐵路局所配屬的動(dòng)車組車型并不一致，造成鐵路局監(jiān)控中心分析數(shù)據(jù)可能存在并非本局配屬的動(dòng)車組車型，分析人員不熟悉檢測(cè)車組基本構(gòu)造，易造成作業(yè)漏檢，無法有效杜絕動(dòng)車組運(yùn)行安全隱患。同時(shí)，如果分析人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)車組部件加改和結(jié)構(gòu)改進(jìn)未能及時(shí)掌握和了解，也易造成錯(cuò)判、漏判。

2.2.3 預(yù)報(bào)方式

目前通過TEDS分析發(fā)現(xiàn)安全隱患的車輛位置預(yù)報(bào)方式主要有以線路中車輛運(yùn)行方向位數(shù)為基準(zhǔn)和以《鐵路動(dòng)車組運(yùn)用維修規(guī)則》中規(guī)定現(xiàn)車位數(shù)為基準(zhǔn)2種方式，且由于預(yù)報(bào)簡(jiǎn)單便捷的原因，現(xiàn)場(chǎng)更多使用第1種方式。但采用第1種預(yù)報(bào)方式同時(shí)也存在一定弊端，即當(dāng)動(dòng)車組列車經(jīng)過換端、折返后，隨車機(jī)械師在核查TEDS預(yù)報(bào)故障時(shí)易弄錯(cuò)車輛位置，造成已預(yù)報(bào)的安全隱患無法及時(shí)被發(fā)現(xiàn)，這種問題尤其在需要頻繁換端的城際動(dòng)車組列車中更為明顯，因此建議現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用中盡可能采取第2種預(yù)報(bào)方式。此外，TEDS系統(tǒng)故障庫(kù)故障名稱尚需進(jìn)一步完善，致使分析人員預(yù)報(bào)故障時(shí)主觀性占據(jù)主導(dǎo)位置，可能出現(xiàn)同一故障但預(yù)報(bào)名稱不同的情況，不便于后續(xù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。

3 下一步工作建議

3.1 完善設(shè)備功能

進(jìn)一步組織研究完善TEDS設(shè)備功能，徹底解決圖像曝光、失真、錯(cuò)位等問題，并進(jìn)一步加強(qiáng)設(shè)備抗環(huán)境干擾能力，提高雨雪天氣圖像拍攝質(zhì)量。同時(shí)加快推進(jìn)TEDS自動(dòng)報(bào)警功能驗(yàn)證，對(duì)側(cè)部裙板、車端連接處自動(dòng)識(shí)別準(zhǔn)確率較高的部位可優(yōu)先開展，待運(yùn)用成熟后再進(jìn)一步推進(jìn)轉(zhuǎn)向架和底板部位的自動(dòng)報(bào)警功能研究驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合高鐵路網(wǎng)完善，進(jìn)一步優(yōu)化TEDS設(shè)備布局，實(shí)現(xiàn)“設(shè)備配置最優(yōu)、作用發(fā)揮最大”。

3.2 加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)用管理

（1）業(yè)務(wù)培訓(xùn)方面。針對(duì)新車型、新技術(shù)、新工藝定期組織TEDS分析人員進(jìn)行培訓(xùn)，要定期、定量組織TEDS分析人員到作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行學(xué)習(xí)培訓(xùn)，做到理論結(jié)合實(shí)際。同時(shí)，建議編制各型動(dòng)車組TEDS圖冊(cè)，按作業(yè)界面圖示列出各部位TEDS圖樣及重點(diǎn)部位和典型故障圖示，使分析人員有所對(duì)比掌握。

（2）預(yù)報(bào)處置方面。從車輛位置、故障類別、故障名稱等方面進(jìn)一步進(jìn)行統(tǒng)一，并加強(qiáng)故障預(yù)報(bào)聯(lián)動(dòng)機(jī)制管理，發(fā)現(xiàn)隱患后各鐵路局相互協(xié)作、跟蹤處置，力爭(zhēng)將安全隱患消除。此外，《動(dòng)車組運(yùn)行故障圖像檢測(cè)系統(tǒng)（TEDS）運(yùn)用管理辦法》對(duì)不同部位典型問題預(yù)報(bào)處置方式進(jìn)行了逐項(xiàng)明確，建議在今后工作中對(duì)各類預(yù)報(bào)問題及其處置方式進(jìn)行定期總結(jié)、增補(bǔ)和刪改，不斷完善TEDS發(fā)現(xiàn)隱患預(yù)報(bào)處置工作。

（3）作業(yè)方式方面。組織開展人機(jī)分工可行性研究，減少TEDS分析作業(yè)和現(xiàn)場(chǎng)檢修作業(yè)重復(fù)部分，進(jìn)一步優(yōu)化一級(jí)檢修作業(yè)內(nèi)容，降低現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)在確保安全的前提下效益最大化。

3.3 強(qiáng)化數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

優(yōu)化報(bào)警故障庫(kù)，規(guī)范故障預(yù)報(bào)名稱，將TEDS故障預(yù)報(bào)和動(dòng)車組系統(tǒng)分類、故障字典有機(jī)結(jié)合；同時(shí)基于TEDS檢測(cè)大數(shù)據(jù)，做好密集作業(yè)時(shí)間段及故障發(fā)生部位、時(shí)期、運(yùn)行區(qū)段等數(shù)據(jù)內(nèi)容的統(tǒng)計(jì)分析，重點(diǎn)做好故障發(fā)生概率統(tǒng)計(jì)，明確什么時(shí)段什么線路易出現(xiàn)什么類別故障隱患問題，并提前提出預(yù)警，做到真正服務(wù)于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)運(yùn)用。此外，通過作業(yè)時(shí)段統(tǒng)計(jì)分析進(jìn)一步優(yōu)化TEDS分析人員配備，不斷優(yōu)化解決TEDS分析作業(yè)工作量分配問題。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)高鐵的不斷發(fā)展，作為動(dòng)車組運(yùn)用安全保障技術(shù)手段之一的TEDS也將發(fā)揮更大作用，要不斷優(yōu)化設(shè)備系統(tǒng)布局、改進(jìn)設(shè)備性能結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)設(shè)備使用管理，最終實(shí)現(xiàn)動(dòng)車組運(yùn)行質(zhì)量全面自動(dòng)檢測(cè)，切實(shí)確保動(dòng)車組安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。

[1]馬千里．中國(guó)鐵路車輛運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃研究[J]．中國(guó)鐵路，2015(10)：1-7．

[2]鐵總運(yùn)〔2015〕242號(hào) 動(dòng)車組運(yùn)行故障圖像檢測(cè)系統(tǒng)（TEDS）探測(cè)站設(shè)備暫行技術(shù)條件[S]．

[3]鐵總運(yùn)〔2016〕62號(hào) 動(dòng)車組運(yùn)行故障圖像檢測(cè)系統(tǒng)（TEDS）運(yùn)用管理辦法[S]．

Research and Thought on Trouble of moving EMU Detection System（TEDS）

LIU Bin
（CHINA RAILWAY，Beijing 100844，China）

TEDS is an important auxiliary equipment to safeguard EMU operation. In this paper, the characteristics and detailed networking plan of TEDS equipment are explained, problems existed are analyzed in two aspects as equipment and fi eld application, and suggestions are put forward for the coming works.

EMU；TEDS；failure diagnosis；failure alarm

U279.2

A

1001-683X（2017）12-0061-05

10.19549/j.issn.1001-683x.2017.12.061

劉彬（1981—），男，工程師。

E-mail：liubin@china-railway.com.cn

責(zé)任編輯 高紅義

2017-11-01