機車檢測與監(jiān)測技術 課件 項目6 鐵路車號自動識別系統(tǒng)

《機車檢測和監(jiān)測技術》項目6目錄CONTENTS任務一 鐵路車號自動識別系統(tǒng)（

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在機車上的應用鐵路小故事復習思考題任務一鐵路車號自動識別系統(tǒng)（ATIS）一、結構組成ATIS由電子標簽、地面識別設備（AEI）、集中控制管理計算機系統(tǒng)及復示終端設備、車站CPS設備、信息跟蹤查詢終端設備、標簽編程系統(tǒng)、國鐵集團中央數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、分局AEI監(jiān)控中心設備等部分組成。（一）電子標簽（TAG）鐵路電子標簽有機車車輛標簽、機車標簽和集裝箱標簽。電子標簽相當于每輛車的“身份證”，外形如圖所示，標簽內存儲器中存有車號信息和機車車輛技術參數(shù)。（a）電子標簽1（b）電子標簽2機車電子標簽（TAG）一、結構組成（二）地面識別設備（AEI）AEI由安裝在軌道間的地面天線、車輪傳感器、環(huán)路線圈及安裝在探測機房的RF微波射頻裝置、讀出計算機（工控機）等部分組成，如圖所示，安裝在鐵路干線運行區(qū)間站，局、分局交界口，編組站，對運行的機車及機車車輛進行準確的識別AEI一、結構組成（1）地面天線。地面天線如圖所示，安裝在兩軌枕之間。地面天線的作用是發(fā)射微波信號和接收標簽反射回來的調制信號，能夠實時準確地完成對列車及機車車輛標簽信息的采集，并將采集的信息進行處理，通過專線傳至車站CPS設備。地面天線一、結構組成（2）讀出計算機。讀出計算機用于采集標簽信息、測速、計軸、計輛、標簽定位與車站CPS設備通信、自檢。（4）車輪傳感器。車輪傳感器如圖所示。車輪傳感器又稱為磁鋼，實質上它是一種接近開關，它安裝在機車車輛進入和駛出識別區(qū)段的線路上，主要作用是采集車輪信號，能檢測線路是否有機車車輛通過。車輪傳感器（磁鋼）一、結構組成（三）集中控制管理計算機系統(tǒng)及復示終端設備集中控制管理計算機系統(tǒng)及復示終端設備由計算機、打印機、通信模塊及軟件構成，安裝于編組站、交界口車站及列檢所等場所，完成對列車標簽信息的顯示功能，并提交各個有關部門使用。（四）信息跟蹤查詢終端設備信息跟蹤查詢終端設備設在分局、路局機車車輛調度中心，可以查詢機車車輛跟蹤管理信息、機車車輛的運行區(qū)間位置、機車車輛檢修狀況信息報告、交界口車流統(tǒng)計結果等。一、結構組成（五）標簽編程系統(tǒng)在機車車輛標簽安裝前，利用標簽編程系統(tǒng)將機車車輛信息寫入標簽內存裝置，可在機車車輛段或工廠進行編程寫入，操作數(shù)據(jù)對用戶開放。（六）國鐵集團中央數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)國鐵集團中央數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是全路標簽編程站的總指揮部。把標簽編程站申請的每批車號與中央車號數(shù)據(jù)庫進行核對，對重車號重新分配新車號，再向標簽編程站返回批復的車號信息。它既是集中統(tǒng)一處理、分配和批復車號信息的中心，又是信息管理和信息查詢的中心。二、工作原理（一）地面識別技術的關鍵——微波反射技術（1）當列車即將進站時，列車的第一個輪子壓過開機磁鋼時開始計數(shù)，大于等于6此時開啟微波射頻裝置（RF），微波射頻裝置在沒有列車通過時保持關閉狀態(tài)。微波射頻裝置開啟后，安裝在軌道的地面天線開始工作，向每輛車底部的電子標簽發(fā)射微波載波信號，激活標簽，識別標簽。（2）標簽在微處理器的控制下，將標簽內信息通過編碼器進行編碼，通過調制器控制微帶天線（在一個薄介質基片上，一面附上金屬薄層作為接地板，另一面用光刻腐蝕方法制成一定形狀的金屬貼片，利用微帶線或同軸探針對貼片饋電構成的天線），開始向地面發(fā)射信息。（3）地面天線立即接收發(fā)射回的標簽內信息，并傳送到鐵路旁的探測機房。（4）由機房內無人值守的地面讀出計算機將接收到的已調波信號進行解調、譯碼、處理和判別。（5）然后將處理后的信息送入車站機房的集中管理系統(tǒng)（CPS）。（6）當列車的最后一輛車的輪子壓過關門磁鋼時，關閉射頻裝置，準備下次機車車輛到來時工作。二、工作原理（二）信息處理技術的關鍵——CPS多線程、多目標、存儲轉發(fā)技術CPS具有多線程多目標存儲轉發(fā)機制的特點，可以同時向多個目標發(fā)送報文，具有較高的發(fā)送效率。CPS轉發(fā)程序具有準確無誤、不丟失報文的特點，有一定的實時性，是一個存儲轉發(fā)裝置。當CPS收到AEI報文時，轉發(fā)程序立刻向各個預定義目標發(fā)送報文，如果此時到達某個目標的網(wǎng)絡線路不通，轉發(fā)程序會把未成功發(fā)送的報文存儲起來，等線路通時，轉發(fā)程序自動把以前未成功發(fā)送的報文發(fā)送出去。CPS轉發(fā)程序具有廣泛的適用性，是車號自動識別系統(tǒng)中一項重要的軟件工程。二、工作原理（三）防止標簽出現(xiàn)重號錯號技術的關鍵——容錯技術出現(xiàn)重車號不但會嚴重影響車號信息的使用效果，而且會造成ATIS整個工程的失敗。因此，需建立一套完善的、嚴格的、科學的管理制度和作業(yè)流程，避免標簽出現(xiàn)“重號、錯號”。在計算機方面，要求開發(fā)出的標簽編程管理軟件應具有合理的流程、嚴密的防錯、糾錯及容錯技術。目前主要的容錯技術有相關項目一致性校驗法、重要項目兩次輸入一致校驗法、比較過濾校驗法、理論與實際結合校驗法和斷點續(xù)接容錯技術。二、工作原理1.

相關項目一致性校驗法對一輛車的信息輸入完畢后，要按［校對C］鍵，否則本次輸入為無效，如果校對后出現(xiàn)“車號與車種不符！是否按錯號處理，請確認”異常信息時，要認真分析車號和車種這兩個相關項。比如棚車車號范圍為3000000～3499999；如果選擇了棚車的車種，而卻輸入了一個430000的車號，則認為該號為錯號，如果確實是錯號，單擊[確定]；否則應仔細檢查車號車種的輸入值是否有誤。確保相關聯(lián)的項輸入一致，對保證車號輸入的準確性又加了一道防線。二、工作原理2.

重要項目兩次輸入一致校驗法在標簽編程站，車號是最重要的輸入項。為了避免誤操作造成的錯車號，對車號要進行兩次輸入兩次校驗。第一次輸入校對后，如果提示“輸入正?！毙畔?，則輸入框內的輸入信息被清空，再將“現(xiàn)在車號”進行第二次輸入，再校對。然后再按［兩次輸入一致］校驗鍵，比較兩次輸入的車號，如果無異常提示信息，說明兩次輸入車號完全一致，車號輸入正確，可進入下一機車車輛的信息輸入；不一致時，需重新輸入兩次車號，直至正確。二、工作原理3.

比較過濾校驗法每個標簽編程站確保輸入的一批車號信息正確無誤后，可向國鐵集團車號中央數(shù)據(jù)庫申請此批車號的批復。當國鐵集團數(shù)據(jù)庫接到申請后，采用比較過濾法，自動把申請的車號逐一與中央車號庫進行比較，如果申請的車號已經(jīng)被分配過了，說明申請的車號為重車號，必須過濾掉此車號，即此車號不再分配，則重新分配一個新車號；不重號的仍用原申請車號。最后國鐵集團中央庫將批復的此批車號反饋回標簽編程站，由信息編碼計算機輸出到標簽編程器，并寫入編程器上安置的電子標簽內；同時將打印的3份標簽內容記錄貼在標簽正反面和附表上；再把貼好的標簽拿到站段對號入座安裝在每輛現(xiàn)車底部中梁的指定位置上。全部安裝完畢并檢驗無誤后，上網(wǎng)向國鐵集團中央庫再次確認此批車號，此批確認后的車號不再分配，這樣才能避免已分配過的車號再被重新分配。二、工作原理4.

理論與實際結合校驗法一列車的每輛車的標簽安裝完成后，在安裝現(xiàn)場由檢查員、驗收員進行檢查驗收，他們使用便攜式讀出器逐一讀出每輛現(xiàn)車車底標簽內的信息后，首先仔細與現(xiàn)車車體記錄及安裝單逐一核對；再將便攜式讀出器送到標簽編程站，由計算機讀出其內存的內容，并自動與計算機存儲的有關車號的信息核對，如果無異常提示信息，說明實際工作中車號標簽沒有錯裝、重裝現(xiàn)象，核實結果證實“理論”與“實際”相一致。二、工作原理5.

斷點續(xù)接容錯技術有時編程系統(tǒng)發(fā)生故障（斷電、死機、機器故障等），如果防范措施不當，就會出現(xiàn)重傳、重輸、漏傳和漏輸?shù)默F(xiàn)象，重車號錯車號也就難以避免，甚至造成標簽編程系統(tǒng)工作混亂，從而影響整個ATIS的順利運行。在標簽編程站，比如車號信息還未完全輸入，系統(tǒng)發(fā)生故障，待系統(tǒng)恢復后，通過采用斷點續(xù)接技術，計算機能夠把新輸入的車號信息與以前已輸入過的車號信息自動連接在一起。車號全部輸入完畢，在向國鐵集團中央庫申請車號批復時，系統(tǒng)出現(xiàn)故障或線路中斷時，同樣待系統(tǒng)恢復正常后，采用斷點續(xù)接技術，系統(tǒng)會自動從斷點處繼續(xù)申請批復車號，故障前已申請的車號無須重新申請。計算機在向標簽編程器的標簽寫入車號信息時，如果發(fā)生故障，故障排除后，同樣利用斷點續(xù)接技術，還可以從斷點處繼續(xù)寫入，無須重寫，即以前的標簽編程有效，標簽既不會作廢，也不會漏寫、重寫和錯寫信息。三、應用案例車號自動識別系統(tǒng)中的AEI，若將AEI的核心組件微波射頻模塊獨立取出，使其成為一個標準件，進而可將其集成到其應用系統(tǒng)之中，為這些應用系統(tǒng)添加車號識別功能，如圖所示。車號自動識別系統(tǒng)的應用任務二TPDS在機車上的應用一、TPDS的研制背景近年來，隨著鐵路的提速，空載機車車輛脫軌事故頻繁發(fā)生，貨車超載現(xiàn)象嚴重。然而，由于機車車輛自身運行狀態(tài)僅憑人工和機車車輛靜態(tài)檢查難以得到準確判斷，貨車裝載情況在各種稱量設備未完全投入運用條件下還不能得到有效控制，因此，

迫切需要研制開發(fā)一種能將貨車超偏載、機車車輛運行狀態(tài)檢測、車號自動識別及

信息傳輸集成在一起的機車車輛運行狀態(tài)安全檢測裝置。近年來，世界各國都在研制各種檢測裝置以期對機車車輛超偏載、車輪踏面擦傷機車車輛運行狀態(tài)進行監(jiān)控，但迄今還沒有一種功能完備、能在較高行車速度條件下穩(wěn)定、可靠、準確進行檢測的系統(tǒng)。其根本原因是：一、TPDS的研制背景（1）在設置測量區(qū)的普通軌道上，難以消除軌道維修規(guī)范允許存在的軌道高低、水平等不平順，這些不平順勢必引起被測機車車輛產(chǎn)生浮沉、點頭、側滾等振動，使輪載、軸載、轉向架荷載本身都偏離靜載值而增減變化，產(chǎn)生附加動荷增量。行車速度越高，引起的附加動荷增量就越大，附加動荷增量造成的誤差也隨之增大。當速度為20～80

km/h時，普通軌道上養(yǎng)護維修標準允許存在的軌道不平順引起的附加動荷載可達靜輪載的5%～40%，因此，即使測量傳感器和二次儀表等的誤差為零，也不可能測出準確的靜輪載數(shù)值。一、TPDS的研制背景（2）設置測區(qū)的普通軌道難以構成真正的支撐平面，不可避免地存在維修規(guī)范允許的軌道扭曲，即使當速度為零時，也會使轉向架的4個車輪不在同一個軌道平面內而產(chǎn)生“輪重轉移”，造成測得的輪載較實際靜輪載有較大差異，可達3%～10%，使測量精度大幅度降低。由于以上原因，設置在普通軌道上的傳統(tǒng)檢測裝置由于有效檢測長度短（300

mm左右），只能檢測出瞬時動荷載，因而得不出準確的靜輪重，也不可能測得精度滿足要求的偏載、減載率、平均軸重、通過總重，檢測得到的超載值也必然含有很大的動載荷成分。二、TPDS的主要功能和特點（一）TPDS的主要功能1.

識別運行狀態(tài)不良機車車輛TPDS由于采用了較長的高平順性測試平臺和連續(xù)測量輪軌垂直、橫向荷載技術，從測試的輪軌力波形、量值大小可捕獲蛇行失穩(wěn)機車車輛的主要動力學特征，如蛇行失穩(wěn)導致車輪側擺和機車車輛側滾引起的輪載交替增減載變化，機車車輛側擺引起的橫向力增大等，可為監(jiān)視和控制蛇行失穩(wěn)機車車輛提供重要信息。由于TPDS已把軌道不平順對機車車輛振動的激擾作用降低到最低水平，測試結果能較真實地反映機車車輛自身的動力學特性，使檢測結果的可靠性大大提高。通過對測試數(shù)據(jù)的處理分析，對動力學指標出現(xiàn)超限的機車車輛進行報警，有關部門可采取扣車修整處理等措施來制止超標機車車輛在線路上運行或限速運行，確保鐵路提速過程中的行車安全。二、TPDS的主要功能和特點（一）TPDS的主要功能2.

監(jiān)測機車車輛總重、前后轉向架重、軸重、輪重和機車車輛超偏載TPDS具有較高的計量精度（列車以45

km/h及以下速度通過時超載檢測精度優(yōu)于0.5%；45～60

km/h速度通過時超載檢測精度優(yōu)于1%；60

km/h以上重車超載檢測準確度優(yōu)于3%），可在列車運行過程中實時獲得機車車輛總重、前后架重、軸重和機車車輛超偏載情況，并將監(jiān)測信息及時傳遞給鐵路貨運管理部門，嚴格控制機車車輛的超偏載，減少對機車車輛、線路、橋梁等基礎設施的破壞，同時，這些基礎數(shù)據(jù)還可使鐵路運輸增收大量流失的運費。二、TPDS的主要功能和特點（一）TPDS的主要功能識別車輪踏面擦傷TPDS由于采用了長測量區(qū)，可對車輪全周長范圍內的踏面擦傷進行檢測，踏面擦傷捕獲率較已有檢測設備高。又由于是直接測量踏面擦傷引起的輪軌沖擊力，通過數(shù)據(jù)處理可以采用當量概念來量化車輪踏面擦傷的嚴重程度，當量值的大小可作為對有嚴重踏面擦傷機車車輛報警的依據(jù)，通過建立車輪踏面擦傷的數(shù)據(jù)庫可得到機車車輛現(xiàn)狀分析和鐵路安全管理的重要信息。統(tǒng)計軌道負荷當量通過總重世界各國鐵路軌道等級的劃分，軌道結構類型的選擇、線路維修、大修周期、養(yǎng)護費用的投入、工務部門效益的評估等，都是依據(jù)通過總重、平均軸重等運輸條件來確定的。二、TPDS的主要功能和特點（二）TPDS的主要技術特點貨車運行狀態(tài)地面安全監(jiān)測系統(tǒng)的主要技術特點是：（1）用于監(jiān)測直線段貨車運動穩(wěn)定性，兼有車輪踏面擦傷和車輛超偏載監(jiān)測功能。（2）通過對輪軌垂直力和橫向力的連續(xù)測量獲得輪軌相互作用的變化特征，結合美國FRA關于車輛安全評定的動力學指標，基于網(wǎng)絡綜合評判來識別運動狀態(tài)不良的車輛。（3）車輪踏面擦傷識別是基于踏面擦傷車輪在輪軌間產(chǎn)生的沖擊荷載大小，并修正不同行車速度和軸重所產(chǎn)生的影響。（4）車輛超偏載測量是基于具有自主知識產(chǎn)權的移動垂直力測量新方法。二、TPDS的主要功能和特點（二）TPDS的主要技術特點貨車運行狀態(tài)地面安全監(jiān)測系統(tǒng)的主要技術特點是：（5）采用高平順性整體框架式測試平臺，在測試平臺上安裝二維板式壓力傳感器，在鋼軌軌腰處安裝剪力傳感器，組合成一個長度為4.8

m的輪軌垂直力和橫向力的連續(xù)綜合測區(qū)，從而獲得通過車輛各車輪在鋼軌上產(chǎn)生的連續(xù)的輪軌力及其變化特征。（6）監(jiān)測系統(tǒng)集成鐵路車號識別系統(tǒng)AEI車號信息，輸出結果中各種數(shù)據(jù)與車號完全匹配。（7）對車輛運行狀態(tài)的評判采用多點綜合、網(wǎng)絡評判策略，所有探測站檢測信息通過網(wǎng)絡傳至鐵路分局、路局和國鐵集團信息管理服務器，服務器專用軟件完成統(tǒng)計分析、綜合評判、結果查詢和顯示、列車跟蹤、信息報警等工作。三、TPDS的工作原理TPDS利用設在軌道結構中的測試系統(tǒng)對過往車輛進行輪軌力檢測，根據(jù)檢測結果判定車輛的運行狀態(tài)、超偏載、車輪擦傷等。傳統(tǒng)輪軌力測試方法——鋼軌剪力法，一般有效檢測區(qū)長度只有300～400

mm，行車速度較高時，輪軌間垂直力和橫向力的檢測精度、車輪踏面擦傷的檢測率都很低。TPDS采用移動垂直力測試、板式傳感器等新技術，實現(xiàn)了輪軌垂直力和橫向力的連續(xù)測試，再加上高平順測試平臺、狀態(tài)不良車輛識別技術、車號自動識別技術等，不但大幅度提高了較高速度條件下垂直力的檢測精度，增長了測量區(qū)，還可對車輪全周長范圍內的踏面擦傷進行檢測，提高踏面擦傷的檢測率。最重要的是增加了車輛橫向性能測試功能，該裝置安裝在直線段，可準確地識別貨車是否蛇行失穩(wěn)及失穩(wěn)的嚴重程度。三、TPDS的工作原理（一）TPDS的垂直力測試原理為了滿足檢測要求，克服目前國內外檢測裝置的缺點，TPDS采用了在較高速度條件下提高檢測精度的技術措施和一種全新的移動垂直力綜合檢測新方法，如圖所示。移動垂直力綜合檢測方法三、TPDS的工作原理技術措施是：大幅度加長連續(xù)測量區(qū)，用長測量區(qū)內輪載波動變化曲線的平均值代替瞬時值，大幅度降低附加動荷載誤差的影響，從而大大提高檢測精度，并提高識別車輪踏面擦傷的準確性。用整體性和抗軌道扭曲能力更強、平順性和穩(wěn)定性更好的特殊框架式軌道結構取代測試區(qū)的普通軌道結構，進一步減小、控制測量臺體內軌道扭曲、高低和水平不平順，盡可能消除造成動載荷增量誤差的根源，提高測試區(qū)和測區(qū)前后50～100

m范圍內軌道的平順性；用花崗巖等硬質道砟更換石灰?guī)r道砟，盡可能振動壓實道床后再鋪軌枕，提高軌道的鋪設精度，更嚴格地控制軌道不平順，減小機車車輛的振動，降低附加動荷增量。三、TPDS的工作原理移動垂直力綜合檢測方法的特點是：在不增大軌枕間距、不惡化軌道平順性的條件下即可大幅度增加有效檢測區(qū)長度。其基本原理是：在兩剪力傳感器之間設置若干個軌下垂直壓力傳感器，組成一個綜合檢測區(qū)，兩種傳感器采集的數(shù)據(jù)通過計算機合成處理，從而得到測試區(qū)內的垂直力之和，由于有較長的連續(xù)檢測區(qū)，便能測得一段較長時間內車輪垂直力增減變化過程數(shù)據(jù)的平均值，而不是波動過程的某個瞬時值。這不僅提高了檢測精度，還大大提高了檢測裝置適用的速度范圍，同時，這一新方法還徹底打破了常規(guī)檢測裝置的檢測功能單一性，使得同時測量機車車輛超載、偏載、平均軸重、通過總重、車輪踏面擦傷成為可能。三、TPDS的工作原理（二）TPDS的橫向力測試原理輪軌之間橫向作用力的測試是TPDS實現(xiàn)評判機車車輛自身橫向運動狀態(tài)的重要方面。具有代表性的傳統(tǒng)的測試輪軌橫向荷載的方法是剪力法和軌腰彎矩差法，這兩種方法都是通過在鋼軌上粘貼應變片來實現(xiàn)的，其共同特點是在鋼軌上測量，且需在鋼軌上粘貼應變片。由于識別機車車輛橫向動力學性能需要獲得反映機車車輛橫向運動狀態(tài)的橫向輪軌作用力的主要特征，即需要檢測到足夠長時間的輪軌橫向荷載。TPDS采用了在較高速度條件下檢測精度高、適應長期穩(wěn)定可靠工作要求的實現(xiàn)橫向力連續(xù)檢測的技術措施和測試原理。測試原理是根據(jù)輪軌作用橫向荷載在鋼軌上的受力影響線，通過標定獲得鋼軌支承點處實際承受橫向荷載的比例，再依據(jù)車輪在測試區(qū)的位置，由鋼軌支承點處承受橫向荷載的組合而得到車輪在整個測試區(qū)的連續(xù)橫向荷載及變化情況。四、TPDS探測站的組成和主要性能指標（一）TPDS探測站的組成探測站安裝貨車運行狀態(tài)地面安全檢測裝置，實時檢測通過機車車輛的運行狀態(tài)。下面以GCU-100Bb型貨車運行狀態(tài)地面安全監(jiān)測系統(tǒng)為例進行介紹，該系統(tǒng)主要由以下部分組成（見圖）。GCU100Bb型TPDS系統(tǒng)構成示意圖四、TPDS探測站的組成和主要性能指標（一）TPDS探測站的組成（2）車號識別裝置；包括開關磁鋼、計軸/測速磁鋼、天線、電纜。（3）測試間與監(jiān)控機柜：包括機柜、傳感器調理單元、監(jiān)測工控機、測點服務器、不間斷電源、車號識別工控機、數(shù)據(jù)遠傳單元。（1）軌道測試平臺與傳感器：包括軌道測試平臺1套（20根軌枕，間距760

mm）傳感器1套（12只二維壓力傳感器、8只剪力傳感器）、接線箱與接線盒、信號電纜。四、TPDS探測站的組成和主要性能指標1.

框架式軌道測試平臺為了實現(xiàn)TPDS的檢測功能，尤其是能夠識別車輛自身運動狀態(tài)的功能，要求測試區(qū)軌道結構能大大提高軌道的平順性（即軌道長期保持高平順性），才能確保測量數(shù)據(jù)準確、裝置穩(wěn)定可靠；同時，在識別車輛運行狀態(tài)時，應消除軌道方面的影響因素，才能保證測試結果真正反映車輛自身的動力學特征。為此，本TPDS采用了帶有3條縱向梁的框架結構式測試平臺，框架主體為軌枕，軌枕間相互連接，如圖所示?？蚣苁杰壍罍y試平臺總圖四、TPDS探測站的組成和主要性能指標測試平臺的主要技術指標如下：（1）測試平臺具有足夠的強度、剛度和良好的穩(wěn)定性。（2）測試平臺設計載荷單臺面為每節(jié)車輛100t，每節(jié)車輛最大200t。（3）測試平臺在制造過程中需要經(jīng)過大型回火爐處理，有效地消除了因鋼板焊接產(chǎn)生的內部應力，防止設備產(chǎn)生變形，確保了產(chǎn)品長期使用的穩(wěn)定性。（4）鋼軌和機械平臺部分之間需要安裝絕緣防護裝置，除了適用于有軌道電路線路的功能外，還對傳感器防止雷擊損害起到一定的保護作用。四、TPDS探測站的組成和主要性能指標2.

二維板式傳感器新的檢測方法需要在有效測試區(qū)內安裝若干個同時測量輪軌作用垂向和橫向載荷的傳感器，且傳感器還必須是一個軌道部件來保證對鋼軌幾何形位的控制和約束。本TPDS采用了新型二維板式傳感器來實現(xiàn)測力和保持軌道的幾何形位。新型二維板式傳感器是一種上部與鋼軌緊固、下部與軌枕緊固、上下都有約束的新型傳感器，它可同時測量輪軌相互作用的垂向和橫向載荷，且具有對鋼軌的扣壓力。二維板式傳感器在保持軌道幾何形位方面與普通軌道部件的作用相同，從而實現(xiàn)了對鋼軌小翻、上浮及軌距擴大的控制，不用安裝軌距拉桿和限位裝置，二維板式傳感器本身就是極好的限位裝置，如圖所示。新型二維板式傳感器四、TPDS探測站的組成和主要性能指標試驗證明，二維板式傳感器具有精密的對稱性高精度（誤差小于003%）能承受劇烈的沖擊振動，在野外日曬、雨淋、溫度大幅度變化的條件下穩(wěn)定可靠，能長期保持完好。長期應用實踐表明，這種傳感器完全能夠滿足設計和使用要求，既實現(xiàn)了測力的準確性，又保證了軌道的高平順性和檢測系統(tǒng)的可靠性。二維板式傳感器的主要技術指標如下：（1）綜合精度為0.05%。（2）輸出阻抗≥700W。（3）安全過載為150%，極限過載為300%。（4）使用溫度－20～＋50°C。（5）傳感器靈敏度一致，靈敏度為2mV/V。（6）二維信號獨立。（7）具有防電磁干擾和防雷擊性能。四、TPDS探測站的組成和主要性能指標3.

不打孔式剪力傳感器剪力測量是本TPDS進行輪軌垂直力測試的重要組成部分，在移動垂直力測量新方法中，剪力和壓力的合成才能得到輪軌相互作用的垂直力。傳統(tǒng)剪力傳感器必須在鋼軌中和軸處打孔安裝，這種方法測力信號較大，且安裝穩(wěn)定、簡單，但它破壞鋼軌斷面和鋼軌工作狀態(tài)，對鋼軌的使用壽命有一定影響。為此，本TPDS采用新的測試原理，使用新研制出的不打孔剪力傳感器，該傳感器在不破壞鋼軌斷面和工作狀態(tài)的情況下，能準確測量鋼軌所受的剪力，且可獲得高精度剪力信號（見圖）。不打孔式剪力傳感器四、TPDS探測站的組成和主要性能指標（1）精度為0.05%。（2）輸出阻抗≥350。（3）安全過載為150%。（4）使用溫度－20～＋50C。（5）傳感器靈敏度為1.85

mV/V。（6）具有防電磁干擾和防雷擊性能。不打孔式剪力傳感器的主要技術指標如下：四、TPDS探測站的組成和主要性能指標（1）檢測范圍：最大軸重為250kN。（2）監(jiān)測速度范圍：識別車輛蛇行運動失穩(wěn)車輛運行速度不限，識別車輪踏面擦傷檢測速度為20～120km/h。（3）檢測精度：重車超載檢測準確度列車以40

km/h及以下速度通過時優(yōu)于5%，40～60km/h速度通過時優(yōu)于1%，60km/h以上速度通過時優(yōu)于3%。（4）允許超載：額定載荷的250%。（5）輸出方式：原始數(shù)據(jù)可存儲、報表統(tǒng)計分析，可自動報警，將各種超限數(shù)據(jù)報告監(jiān)視部門，檢測數(shù)據(jù)可進行網(wǎng)絡傳輸和共享。（6）輸出報告內容：列車通過