TCDS客車運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念 及在生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用分析 鄭州

1、TCDS（客車運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)）設(shè)計(jì)理念及在生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用分析鄭州客車車輛段技術(shù)科 冀要星摘要：TCDS維護(hù)和使用人員是TCDS的直接使用者，如果這些人員不能很好的掌握和應(yīng)用TCDS知識，就無法維護(hù)TCDS服務(wù)器和操作TCDS客戶端，就不能及時發(fā)現(xiàn)和排除故障。關(guān)鍵詞：TCDS 設(shè)計(jì)理念 實(shí)際應(yīng)用 分析1、TCDS系統(tǒng)簡介近年來，隨著我國鐵路大范圍提速和鐵路局直管站段生產(chǎn)力布局的調(diào)整，對我國客車安全運(yùn)行的要求也越來越高。客車運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)（Train Coach Running Diagnosis System，簡稱TCDS）就是為適應(yīng)這種新變化、新要求而開發(fā)的一種新型客車安全監(jiān)控系統(tǒng)。它通過

2、車載安全監(jiān)控設(shè)備，對客車運(yùn)行關(guān)鍵部件進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和診斷，并通過GPRS、WLAN等通訊技術(shù)，將監(jiān)控信息向地面?zhèn)鬏?、匯總，形成實(shí)時的客車運(yùn)行安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，使各級車輛管理部門及時掌控客車運(yùn)行及安全情況。TCDS作為5T系統(tǒng)（THDS、TADS、TPDS、TFDS、TCDS）的重要組成部分，通過對客車運(yùn)行中的供電、車下電源、空調(diào)、軸溫報(bào)警器、防滑器、制動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向架動力學(xué)性能等影響新車安全的因素進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，通過地面監(jiān)控設(shè)施的建立，實(shí)時掌握客車的運(yùn)行安全狀況，并在車輛進(jìn)庫后指導(dǎo)故障檢修，動態(tài)控制客車應(yīng)用質(zhì)量狀態(tài)，切實(shí)保障客車運(yùn)行安全。2、TCDS設(shè)計(jì)理念2.1工作原理TCDS主要包括四個子系統(tǒng):車載

3、信息無線傳輸裝置（主要包括GPRS通訊設(shè)備、GPS裝置、CPU板塊）、客列檢WLAN聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)工控機(jī)和地面服務(wù)器。對列車運(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、制動系統(tǒng)、車體、轉(zhuǎn)向架動力學(xué)性能、輪對狀態(tài)等）的工作狀態(tài)，通過車載無線傳輸裝置中的GPRS通訊設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；通過車上GPS裝置實(shí)時向地面報(bào)告列車運(yùn)行位置信息。車站到站后通過WLAN與地面聯(lián)網(wǎng)，自動下載數(shù)據(jù)，并通過地面專家系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷和分析，定位故障，指導(dǎo)檢修，消除安全隱患；通過WEB終端查詢系統(tǒng)行車車輛段、路局、鐵道部三級監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)車輛的安全運(yùn)用、維修、管理和監(jiān)

4、督。2.2組網(wǎng)方式及數(shù)據(jù)傳輸流程TCDS嚴(yán)格按照5T系統(tǒng)的組網(wǎng)要求，充分體現(xiàn)“分散檢測、集中報(bào)警、聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測、信息共享”原則，建立三級聯(lián)網(wǎng)、三級應(yīng)用管理模式。其中三級聯(lián)網(wǎng)模式為：客車與車輛段監(jiān)控中心聯(lián)網(wǎng)、車輛段與路局監(jiān)控中心聯(lián)網(wǎng)、路局與鐵道部查詢中心聯(lián)網(wǎng)；三級應(yīng)用管理模式為：車輛段級應(yīng)用、路局級應(yīng)用、鐵道部級應(yīng)用。TCDS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸流程為：車載實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)將運(yùn)行中的監(jiān)測診斷結(jié)果傳輸?shù)搅熊嚰壷鳈C(jī)集中顯示報(bào)警，并將實(shí)時故障報(bào)告及列車狀態(tài)信息通過車載信息無線傳輸裝置，以GPRS（通用分組無線業(yè)務(wù)）方式傳輸至車輛段；列車到站時，在客列檢以WLAN（無線局域網(wǎng)）方式下載列車運(yùn)行過程所記錄的數(shù)據(jù)，再傳輸

5、到客車整備所及車輛段，車輛段/客車整備所對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、分析、處理。同時通過部辦公網(wǎng)，按故障共享級別傳輸?shù)借F路局和鐵道部。TCDS聯(lián)網(wǎng)方案為：車輛段、客車整備所、客列檢之間采用2Mbps以上專用通道實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)；車輛段與基層數(shù)據(jù)匯聚中心之間的通道速率要求在128Kbps。其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖為：3、TCDS在我段（鄭州客車車輛段）的實(shí)際應(yīng)用3.1地面設(shè)備的布施情況WLAN網(wǎng)絡(luò)布局我段是鄭州鐵路局唯一一個客車車輛段，包括三個客車整備所：鄭州客車整備所、洛陽客車整備所和新鄉(xiāng)客車整備所。根據(jù)TCDS“車地”工作特點(diǎn)，結(jié)合我段網(wǎng)絡(luò)布局的實(shí)際情況，在三個客車整備所進(jìn)行WLAN網(wǎng)絡(luò)施建的過程中進(jìn)行了不同的設(shè)計(jì)。其

6、中，鄭州客車整備所、洛陽客車整備所和新鄉(xiāng)客車整備所的WLAN網(wǎng)絡(luò)布局分別如下列圖所示： 鄭州客車整備所WLAN網(wǎng)絡(luò)布局 洛陽客車整備所WLAN網(wǎng)絡(luò)布局 新鄉(xiāng)客車整備所WLAN網(wǎng)絡(luò)布局當(dāng)我段配屬TCDS改造車返回鄭州車站（針對鄭州客車整備所）或入庫時（針對洛陽客車整備所和新鄉(xiāng)客車整備所），TCDS車載故障數(shù)據(jù)通過車載無線傳輸裝置的WLAN設(shè)備與地面WLAN網(wǎng)絡(luò)無線接口傳輸?shù)降孛嬖O(shè)備的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)工控機(jī)上，然后通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)脚c數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)工控機(jī)相對應(yīng)的TCDS雙機(jī)熱備份服務(wù)器上及其上層網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)三級監(jiān)控及查詢。雙機(jī)熱備份服務(wù)器和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)工控機(jī)的布施情況根據(jù)TCDS的設(shè)計(jì)原則，TCDS車載故障數(shù)據(jù)通

7、過WLAN無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)工控機(jī)后，再分別通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)饺齻€客車整備所各自的TCDS雙機(jī)熱備份服務(wù)器上，然后三個客車整備所TCDS雙機(jī)熱備份服務(wù)器上的數(shù)據(jù)再匯總到段的TCDS雙機(jī)熱備份服務(wù)器上。因此根據(jù)我段的客車整備所分布情況，我段共有四臺TCDS雙機(jī)熱備份服務(wù)器和三臺數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)工控機(jī)。其中，鄭州客車整備所、洛陽客車整備所和新鄉(xiāng)客車整備所分別一套TCDS雙機(jī)熱備份服務(wù)器和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)工控機(jī)（鄭州整備所的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)工控機(jī)位于鄭州客列檢），還有一臺TCDS雙機(jī)熱備份服務(wù)器匯總各個客整所的數(shù)據(jù)，并通過這臺服務(wù)器把數(shù)據(jù)傳給局TCDS服務(wù)器上。其網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)圖為：洛陽客車整備所數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)工控機(jī)洛陽客車整備所

8、TCDS服務(wù)器局TCDS服務(wù)器段TCDS服務(wù)器新鄉(xiāng)客車整備所TCDS服務(wù)器新鄉(xiāng)客車整備所數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)工控機(jī)鄭州客車整備所數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)工控機(jī)鄭州客車整備所TCDS服務(wù)器3.2車載設(shè)備的改造和安裝情況TCDS車載無線傳輸裝置主要包括KAX1車載監(jiān)控系統(tǒng)、CPU板卡、GPS板卡、GPRS板卡和WLAN板卡以及GPS、GPRS、WLAN天線等設(shè)備。KAX1車載監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是獲取監(jiān)測部位的信息，CPU的主要功能是對信息進(jìn)行處理和存儲，GPS的主要功能是對列車位置進(jìn)行定位，GPRS的主要功能是對列車實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。TCDS車載無線傳輸裝置采用LonWorks網(wǎng)絡(luò)將各個車廂信息點(diǎn)的信息傳輸?shù)搅熊嚈C(jī)主機(jī)。列車

9、機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理器采用冗余設(shè)計(jì)，保障全列信息的完整性。在TCDS車輛改造中根據(jù)車型的不同，采用不同類型的車載無線傳輸裝置及軟件。目前，我段共有52輛TCDS改造車，其中發(fā)電車有46輛（鄭州客車整備所32輛，洛陽客車整備所12輛，新鄉(xiāng)客車整備所2輛），DC600V有6輛（鄭州客車整備所4輛，洛陽客車整備所2輛），在這些改造車中，車載無線傳輸裝置的主要安裝類型為TC-CZ3、TC-CZ5和TC-CZ7。同時，由于車種車型的不同，TCDS車載無線傳輸裝置的監(jiān)控功能不能全部實(shí)現(xiàn)，在TCDS車載監(jiān)控系統(tǒng)的主要監(jiān)控功內(nèi)容（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、制動系統(tǒng)等）中，我段改造

10、車主要能夠?qū)崿F(xiàn)的監(jiān)控為軸報(bào)的監(jiān)測，部分DC600V的改造車可以實(shí)現(xiàn)軸報(bào)、車下電源、供電系統(tǒng)等部位的監(jiān)控。3.3TCDS系統(tǒng)在運(yùn)用和檢修方面作用發(fā)揮情況TCDS系統(tǒng)的主要功能是對運(yùn)行中的客車進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，并對客車運(yùn)用狀態(tài)的動態(tài)檢修進(jìn)行指導(dǎo)與管理，提高客車運(yùn)用維護(hù)質(zhì)量，保障客車的安全運(yùn)行。為保證TCDS系統(tǒng)功能的充分發(fā)揮，我段制定了嚴(yán)格的規(guī)章制度和專人負(fù)責(zé)制度，對運(yùn)行中的車輛進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，如果TCDS監(jiān)控車在運(yùn)行途中出現(xiàn)故障報(bào)警，就及時通知車輛乘務(wù)人員進(jìn)行檢查，排除故障。入庫后，根據(jù)TCDS軟件記錄，進(jìn)行故障數(shù)據(jù)的對比、分析，對故障進(jìn)行確認(rèn)和消除工作。同時，充分利用TCDS電子地圖監(jiān)測功能，了解車

11、輛運(yùn)行動態(tài)，掌握車輛運(yùn)行情況。在2008年春節(jié)冰雪自然災(zāi)害中，TCDS系統(tǒng)對于我段及時掌握車輛位置和運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行車輛調(diào)度，發(fā)揮了重要作用。而且，我段每月利用TCDS系統(tǒng)的WEB查詢和地面專家系統(tǒng)等軟件，對本月車輛的運(yùn)行情況進(jìn)行匯總和分析，讓車輛檢修部門掌握故障情況，這對于指導(dǎo)檢修、消除車輛故障發(fā)揮了重要作用。3.4 TCDS系統(tǒng)在使用過程中發(fā)現(xiàn)的一些問題TCDS系統(tǒng)是一個復(fù)雜和龐大的綜合信息系統(tǒng)，在生產(chǎn)應(yīng)用中發(fā)揮了重要作用。但是有諸多因素限制著TCDS系統(tǒng)作用的發(fā)揮，這些因素主要有這幾個方面。一是網(wǎng)絡(luò)狀況的好壞。由于TCDS系統(tǒng)是建立在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)幕A(chǔ)上的，如果網(wǎng)絡(luò)狀況不好，經(jīng)常出現(xiàn)中斷等情況

12、，就會影響實(shí)時數(shù)據(jù)和到站后下載數(shù)據(jù)；二是設(shè)備運(yùn)行情況。TCDS系統(tǒng)中任何一臺設(shè)備出現(xiàn)故障，都會影響到整個TCDS系統(tǒng)，出現(xiàn)數(shù)據(jù)的中斷或?qū)е峦耆珱]有數(shù)據(jù)；三是TCDS維護(hù)和使用人員對TCDS系統(tǒng)知識的掌握程度。TCDS維護(hù)和使用人員是TCDS的直接使用者，如果這些人員不能很好的掌握和應(yīng)用TCDS知識，就無法維護(hù)TCDS服務(wù)器和操作TCDS客戶端，就不能及時發(fā)現(xiàn)和排除故障。根據(jù)這些狀況，我段大力改善網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在原因無線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，對TCDS使用車間全部改造為光纖專線，改變了原來無線AP時常中斷的情況，極大提高了TCDS運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。同時加強(qiáng)了設(shè)備維護(hù)，改造用電環(huán)境，提供雙路供電，加強(qiáng)避雷設(shè)施和

13、電涌改造，提高了設(shè)備運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行質(zhì)量。加強(qiáng)對TCDS維護(hù)和使用人員的資格考試和知識培訓(xùn)，不斷提高他們處理故障的能力。通過這些主觀努力，使我段的TCDS系統(tǒng)運(yùn)行狀況良好，在每月全路的運(yùn)行情況通報(bào)中連續(xù)多次獲得部、局的表揚(yáng)。當(dāng)然，目前TCDS系統(tǒng)本身還存在一定的問題，使得TCDS的作用受到一定限制，這些問題主要包括幾個方面。一是誤報(bào)現(xiàn)象嚴(yán)重。我段的TCDS改造車主要功能是監(jiān)測軸溫，但是有時通過TCDS監(jiān)測軟件監(jiān)測到軸溫報(bào)警后及時同時乘務(wù)人員進(jìn)行檢查，通過手摸軸溫和點(diǎn)溫計(jì)測量后都沒問題，入庫后通過軸報(bào)讀卡器所讀得數(shù)據(jù)也在正常軸溫范圍內(nèi)，此種問題已多次出現(xiàn)；二是“地車”數(shù)據(jù)更新滯后。當(dāng)車輛改編換編后，通過TCDS編組信息維護(hù)軟件更改并同步后，后臺數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)不能及時更新，導(dǎo)致掛有換編后的TCDS改造車次在運(yùn)行出現(xiàn)多于實(shí)際編組車輛數(shù)，甚至一輛車同時出現(xiàn)在兩列車次中情況；三是TCDS雙機(jī)熱備份服務(wù)器后臺軟件經(jīng)常脫機(jī)運(yùn)行。這會導(dǎo)致車輛的全部離線，不能查看實(shí)時數(shù)據(jù)，有時