铁路客车TVDS设备在曲线线路工况的应用研究

铁路客车TVDS设备在曲线线路工况的应用研究

龚睫凯

中铁四院集团广州设计院有限公司广东广州510600

摘要：铁路客车故障轨边图像检测系统（TVDS）在国内铁路路网布局，成效显著。本文基于TVDS设备在复杂路网曲线线路工况展开研究，希望为以后同类型项目提供一定借鉴。

关键词：铁路客车；TVDS；曲线；应用研究

1、概述

铁路作为国民经济大动脉，是国家重要的大众化交通工具，铁路车辆安全运行是铁路总公司的根本目标。随着我国铁路客车车辆装备的高速发展，运营安全保障工作越来越被中国铁路总公司高度重视，机检逐渐代替人检是我国铁路路网车辆装备发展之趋势。我国经过十多年的研发及运用实践，采用光学、图像等多种传感检测技术研发的客车运行故障动态图像检测系统（TVDS）已在国内铁路广泛应用，解决当下人工检车方式无法保证检修作业质量和作业效率等问题，为铁路客车运行安全保驾护航。

随着铁路客车TVDS设备在全国铁路路网的布局，华南区域TVDS设备建设由于路网条件复杂，建点存在一些争议，如无法满足《铁路客车故障轨旁图像检测系统（TVDS）探测站设备暂行技术条件》（铁总运[2015]243号）文件里描述的“……安装位置避开曲线、长大坡道……”要求，由此针对线路复杂的工况开展铁路客车TVDS设备轨边设备在曲线线路段安装的研究是十分必要的。

2、轨边设备在曲线线路段下的应用研究

2.1轨边设备的优化

基于复杂线路工况的背景，TVDS轨边设备核心部件侧箱、沉箱需具备适应曲线线路条件的能力，根据轨道高低调整轨枕的安装倾斜度，同步调整侧箱的高速相机拍照仰角与轨顶平面保持20°，沉箱的高速相机拍照方向与轨顶平面垂直；另每个高速相机可进行多自由度调整，可以沿钢轨和轨枕两个方向做位置调整，进一步确保在有误差的线路曲线段安装的高速相机与客车的相对位置和直线线路段安装模式一致。同时在线间距至少4.3米的情况下侧箱可根据实际线路状况进行适当优化，通过采用广角高速相机镜头来拍摄正常的视场基础上，调整侧箱与线路中心的距离的方法来解决轨边设备侧箱侵限的问题。曲线线路优化后的安装图及现场安装实况图如下所示。

曲线线路优化后的安装图在曲线线路段安装现场情况

2.2存在低速、停车、调车工况的策略研究

因传统磁钢灵敏度、测速采样点功能有限，会导致TVDS设备在铁路客车处于低速、停车、调车等场景下无法处理等问题。建议采用雷达测速的低速列车探测技术，在传统磁钢测速技术的基础上增加雷达测速技术，并结合磁钢对铁路客车进行记轴和测速作为行车方向判断和图像采集的基础数据，可以大大增加铁路客车测速频率，增大车速测量范围，更能准确的识别行车方向，最终能够很好解决低速、停车、调车等问题，尤其是在经常出入客整所线路咽喉路段的客车，TVDS系统能大大降低图像漏采率。低速、停车、调车工况下接车流程图如下所示。

低速、停车、调车工况下接车流程图

3、采集的图片数据结果对比分析

某客整所出口为曲线线路段，曲线半径在200-300m之间，超高在20-30mm之间，目前在该曲线段安装TVDS设备。曲线上和直线上采集的数据分别如下所示。

线路曲线段相机拍摄上侧线路直线段相机拍摄上侧

整个转向架范围整个转向架范围

《铁路客车故障轨旁图像检测系统（TVDS）探测站设备暂行技术条件》侧部相机拍摄范围标准

线路曲线段底中相机拍摄线路直线段底中相机拍摄两

两钢轨内侧范围钢轨内侧范围

《铁路客车故障轨旁图像检测系统（TVDS）

探测站设备暂行技术条件》底部相机拍摄范围标准

线路曲线段线路直线段

相机拍摄轮辋内侧至制动夹钳内侧范围

《铁路客车故障轨旁图像检测系统（TVDS）探测站设备暂行技术条件》底侧相机拍摄范围标准

上图显示的为曲线线路段TVDS和线路直线段TVDS设备采集的转向架底中和底侧图片对比。图片所示，曲线线路和直线线路安装的TVDS采集的转向架底中和底侧图片视场基本无差别，轮辋内侧至制动夹钳内侧范围内的部件均能完整的在图片中显示。另外，安装在曲线段引起的图片形变少，不影响TVDS监控中心正常作业。

4、结论

铁路客车TVDS设备安装在曲线线路段下采集的图片数据符合《铁路客车故障轨旁图像检测系统（TVDS）探测站设备暂行技术条件》（铁总运[2015]243号）文件的关于图像采集范围标准的要求。但TVDS设备原则上尽量在满足相关规范条件下建点，在综合条件无法满足既有相关规范时，才退一步考虑曲线线路段建点。

综上所述，TVDS设备在曲线线路段的实施，关键点在线路曲线段安装的所有高速相机与客车的相对位置，需和直线线路段安装模式一致。本文还进一步提出雷达测速的低速列车探测技术，以解决TVDS系统处于客车低速、停车及调车工况下丢失数据的问题，大大提高拍摄图像的质量和完整性。

参考文献：

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[3]韩朝.客车故障轨边图像检测系统（TVDS）的运用——对于检车作业模式的改变[J].工程技术：全文版.2016（1）；

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