现代铁路信息技术导论.pdf

Instructor Xianhai Tan EmailEmail xhtan An Introduction of Information An Introduction of Information Technologies for Modern RailwayTechnologies for Modern Railway 车辆运行安全防范系统车辆运行安全防范系统 5T系统系统 5T 概况 为了全面适应铁路跨越式发展的新形势 更好地为铁路运输安全提供可靠保障 及 时有效地防范和预警车辆事故的发生 铁 道部决定建立六大干线提速安全标准地对 车安全监控预警体系 即 5T 系统 5T 系统的定义系统的定义 地对车安全监控预警体系 由五个系统组成 地对车安全监控预警体系 由五个系统组成 1 红外线轴温探测系统 红外线轴温探测系统 THDS Trace ot box Detection System 2 货车滚动轴承早期故障轨边声学诊断系统 货车滚动轴承早期故障轨边声学诊断系统 TADS Trackside Acoustic Detection System 3 货车运行状态地面安全监测系统 货车运行状态地面安全监测系统 TPDS Truck Performance Detection System 4 货车运行故障动态图像检测系统 货车运行故障动态图像检测系统 TFDS Trouble of moving Freightcar Detection System 5 客车运行安全监控系统 客车运行安全监控系统 TCDS Train Coach Running Diagnosis System 以前还有 车辆轮对故障 尺寸动态检测系统 TWDS 一 红外线轴温探测系统 一 红外线轴温探测系统 THDS 1 系统概述 系统概述 由计算机网络联结的自动监测系统 自动探测各种 客 货 车辆的 热轴故障 并按微热 强热 激热分级预报 可自动判别列车 上 下行 运行方向 自动识别和排除机车 自动识别客 货车辆 自动测速 自动 识别滚动轴承和滑动轴承 自动计轴 计辆 同时 系统为其它检测设 备 如垂下品 热轮 平轮探测系统等提供了接口 系统主要由探测站 监测中心 复示站组成 根据需要可以设计成不 同的计算机网络 2 系统构成 系统构成 车上 车上 标签 安装在车辆的底架中梁上 标签 安装在车辆的底架中梁上 室外部分 室外部分 射频天线及卡具 同轴电缆及护套 射频天线及卡具 同轴电缆及护套 室内部分 室内部分 配套故障智能跟踪装置主机 标签数据传输电缆 在配套故障智能跟踪装置主机 标签数据传输电缆 在HTK主 机箱内加入一块 主 机箱内加入一块READ卡 外接一卡 外接一RF射频装置机箱 完成微波信号的发射 接收 解调 射频装置机箱 完成微波信号的发射 接收 解调 HTK 499型红外轴温探测系统 THDS 轨边探测设备 一 红外线轴温探测系统 一 红外线轴温探测系统 THDS 3 工作流程 工作流程 一 红外线轴温探测系统 一 红外线轴温探测系统 THDS 4 工作过程描述 工作过程描述 假定当前站报了一列热轴车 监测中心首先找到这辆车的车号 信息 记录下来 然后开始查找前方站 考虑热轴跟踪的适时性 从前方跟踪站的最后一列通过列车开始查找 共查 假定当前站报了一列热轴车 监测中心首先找到这辆车的车号 信息 记录下来 然后开始查找前方站 考虑热轴跟踪的适时性 从前方跟踪站的最后一列通过列车开始查找 共查25列 如果找到 同样的车号 就可以认为找到要跟踪的热轴车了 而且 前方站也 保留了其前方站的信息 就可以得到前方第二站的信息 依次类 推 实现全列跟踪 再根据热判标准进行热轴车的跟踪跃升 预报 列 如果找到 同样的车号 就可以认为找到要跟踪的热轴车了 而且 前方站也 保留了其前方站的信息 就可以得到前方第二站的信息 依次类 推 实现全列跟踪 再根据热判标准进行热轴车的跟踪跃升 预报 二 货车滚动轴承早期故障轨边声学诊断系统 二 货车滚动轴承早期故障轨边声学诊断系统 TADS 1 设计原理 设计原理 系统采用声学技术和计算机技术 对运行列车滚动轴承的内圈 外 圈及滚子等关键部件进行监测 进行早期故障预报 系统采用声学技术和计算机技术 对运行列车滚动轴承的内圈 外 圈及滚子等关键部件进行监测 进行早期故障预报 2 TADS组网方式及数据传输组网方式及数据传输 1 组网方式 组网方式 采用远程检测 数据集中 联网运行 信息共享的运 行模式 所有轨边设备联网运行 系统网络结构为四个层面 即一个信息 采集级和三个应用级 部 局 站段 组成 信息采集级轨边设备是 采用远程检测 数据集中 联网运行 信息共享的运 行模式 所有轨边设备联网运行 系统网络结构为四个层面 即一个信息 采集级和三个应用级 部 局 站段 组成 信息采集级轨边设备是TADS诊断系统的核心 具有数据采集 故障 判断等功能 诊断系统的核心 具有数据采集 故障 判断等功能 2 数据传输 数据传输 利用利用TMIS主干网实现互联 传输速率在主干网实现互联 传输速率在2Mb s以上 以上 二 货车滚动轴承早期故障轨边声学诊断系统 二 货车滚动轴承早期故障轨边声学诊断系统 TADS 3 TADS设备组成设备组成 1 轨边设备 轨边设备 车轮传感器 声音传感器阵 列 车轮传感器 声音传感器阵 列 AEI天线 数据采集主机 天线 数据采集主机 2 TADS站段服务器系统 站段服务器系统 3 站段应用级复示设备 站段应用级复示设备 4 路局服务器及查询系统 路局服务器及查询系统 5 铁道部中央数据库系统 铁道部中央数据库系统 注 注 AEI 车号自动识别设备车号自动识别设备 二 货车滚动轴承早期故障轨边声学诊断系统 二 货车滚动轴承早期故障轨边声学诊断系统 TADS 4 TADS的功能的功能 自动检测通过列车滚动轴承的滚子 内套 外套等故障 自动检测通过列车滚动轴承的滚子 内套 外套等故障 适应车速适应车速20 110km h 自动计轴 计辆和测速 自动计轴 计辆和测速 预报的故障轴承的车号和轴位的自动定位 预报的故障轴承的车号和轴位的自动定位 自动识别列车车次 车号信息 自动识别列车车次 车号信息 自动跟踪故障轴承的发展趋势 自动跟踪故障轴承的发展趋势 数据库统计功能 自动建立全路车辆滚动轴承运行状态数 据库和各种轴承故障档案数据库 根据大量数据 建立滚动 轴承早期故障诊断专家系统 自动调整系统判别模型 综合 评价各种轴承运行状态和质量 为车辆制造与检修提供科学 合理依据 数据库统计功能 自动建立全路车辆滚动轴承运行状态数 据库和各种轴承故障档案数据库 根据大量数据 建立滚动 轴承早期故障诊断专家系统 自动调整系统判别模型 综合 评价各种轴承运行状态和质量 为车辆制造与检修提供科学 合理依据 系统自检和远程维护 升级和监控功能 系统自检和远程维护 升级和监控功能 三 货车运行状态地面安全监测系统 三 货车运行状态地面安全监测系统 TPDS 1 设备构成 设备构成 测试平台与传感器 接线箱与接线盒 信号电缆 车号识别装置 测试平台与传感器 接线箱与接线盒 信号电缆 车号识别装置 测试间与监控机柜 传感器调理单元 监测工控机 测点服务器 不间 断 测试间与监控机柜 传感器调理单元 监测工控机 测点服务器 不间 断 UPS 电源 数据远传单元 电源 数据远传单元 雨量计 雨量计 2 室外设备 室外设备 1 轨道测试平台 轨道测试平台 保证线路的高平顺状态 消除线路对车辆走行性 能 轮载 保证线路的高平顺状态 消除线路对车辆走行性 能 轮载 动荷增量动荷增量 的影响 保证测量数据准确 装置稳定可靠 的影响 保证测量数据准确 装置稳定可靠 2 传感器 传感器 板式双向压力传感器板式双向压力传感器 同时测试轮轨作用的垂直力和横 向力 同时测试轮轨作用的垂直力和横 向力 12只只 和不打孔轨腰剪力传感器和不打孔轨腰剪力传感器 测量钢轨剪切力 测量钢轨剪切力 8只 只 两套 传感器合成得到完整的轮轨作用力大小和波形特征 两套 传感器合成得到完整的轮轨作用力大小和波形特征 三 货车运行状态地面安全监测系统 三 货车运行状态地面安全监测系统 TPDS 3 AEI地面天线和车轮传感器地面天线和车轮传感器 负责获取通过列车的过车信息 机车和车辆的标签信息 并传至负责获取通过列车的过车信息 机车和车辆的标签信息 并传至 AEI主机 车轮传感器用来检测列车到达和通过信息 同时采集列车车速 轴距等信息 主机 车轮传感器用来检测列车到达和通过信息 同时采集列车车速 轴距等信息 4 室内设备 室内设备 1 测试工控机 测试工控机 完成与数据采集仪通讯 实时判轴测速计辆 车辆 动力学指标计算 超偏载计算 车轮踏面擦伤识别和读取车号 完成与数据采集仪通讯 实时判轴测速计辆 车辆 动力学指标计算 超偏载计算 车轮踏面擦伤识别和读取车号 2 测点服务器 测点服务器 实时接收测试工控机检测结果文件 车辆运行状态 综合评判 车辆装载超偏载评判 采集雨量计信息 通过局域网将数据和 报警信息上传至站段服务器 实时接收测试工控机检测结果文件 车辆运行状态 综合评判 车辆装载超偏载评判 采集雨量计信息 通过局域网将数据和 报警信息上传至站段服务器 3 信号调理单元与数据采集仪 信号调理单元与数据采集仪 AEI主机 雨量计主机 数据远传 单元 主机 雨量计主机 数据远传 单元 UPS不间断电源 防雷组件 不间断电源 防雷组件 四 货车运行故障动态图像检测系统 四 货车运行故障动态图像检测系统 TFDS TFDS 2型货车故障轨边图像检测系统设备 是一套集高速数字图像采集 大容量图像 数据实时处理精确定位技术 模式识别技 术 智能化 网络化和信息化技术 自动 控制技术于一体的智能系统 能对货车隐 蔽和常见故障进行动态检测 四 货车运行故障动态图像检测系统 四 货车运行故障动态图像检测系统 TFDS 系统通过布置于钢轨之间的高速相机阵列 拍摄 通过列车整车车底 侧下部的图像 存储于计算 机 通过分析与处理 计算出通过列车的一系列 相关信息 包括 1 过车信息 2 车辆位置信息 3 车辆轴距信息 4 车号信息 5 图像信息 拍摄的整车车底和侧下部的所有可视信息 经数 字化处理后显示于监视器上 可以实现对整车车 底和侧下部的检测 四 货车运行故障动态图像检测系统 四 货车运行故障动态图像检测系统 TFDS 室内检车员对采集的图像通过人机结合的方式进行 分析 关键部件故障计算机自动识别 发现故障及 时向列检值班员汇报 通知室外检车员进行处理 可预防车钩分离 制动闸件脱落 摇枕 侧架 基 础制动装置发生裂折等危及行车安全的故障 有效 的缩短技检时间 提高车辆的检修质量 减轻检车 员的劳动强度 保证货物列车安全运行 实现过车 信息 故障及其图像 检修处理信息和车辆部件图 像等数据的精确采集和及时上报 保证列车安全运 行 四 货车运行故障动态图像检测系统 四 货车运行故障动态图像检测系统 TFDS 1 探测站设备组成 探测站设备组成 1 轨边设备 轨边设备 a 钢枕设备 钢枕设备 包括高速数字相机阵列 补偿光源和防护设备 准确抓 拍货车车底图像 包括高速数字相机阵列 补偿光源和防护设备 准确抓 拍货车车底图像 b 侧箱 侧箱 包括高速数字相机阵列 补偿光源和防护设备 准确抓拍货 车侧面和侧下部图像 包括高速数字相机阵列 补偿光源和防护设备 准确抓拍货 车侧面和侧下部图像 c 室外信号分线箱 室外信号分线箱 AEI地面天线 车轮传感器 地面天线 车轮传感器 2 轨边机房 图像信息采集设备 车辆信息采集设备 光纤收发器 交换机 轨边机房 图像信息采集设备 车辆信息采集设备 光纤收发器 交换机 UPS不间断电源 电源防雷箱 不间断电源 电源防雷箱 四 货车运行故障动态图像检测系统 四 货车运行故障动态图像检测系统 TFDS 2 检测中心设备组成 检测中心设备。