北美铁路车辆安全轨边检测系统的现状及思考.docx

北美铁路车辆安全轨边检测系统的现状及思考刘瑞扬：铁道部运输局装备部,副处长,北京,100844（或者碎片），滚子裂纹、剥离、蚀裂和磨损，内外套裂纹、剥离和磨损，轴 承环道的腐蚀和其他磨损等故障。还 可测量车速，自动计轴、计辆和故障 定位，自动识别列车车次、车号，自 动跟踪故障轴承的发展趋势。数据库 可分类统计轴承状态，为检修和管理 提供依据。该系统在北美铁路得到了 广泛应用。其特点是，安全防范比红 外线提前一个阶段，在货车轴承还没 有热轴时，就能发现故障。图 1 是列 车即将通过安装该系统的检测点。图2 为该系统控制部分。摘 要：介绍在北美和澳大利亚铁路已广泛应用的轨边检测设备，分析北美车辆安全检测设备的发展趋势及特点，提出应加快建设我国铁路车辆 安全防范、预警系统。 关键词：车辆；安全；轨边检测；网络；数据集中系统、轮对几何尺寸激光测量系统、车辆平轮及超偏载检测系统和各种转 向架性能探测系统等。下面介绍几种 已在北美和澳大利亚铁路广泛应用的 轨边检测设备。1.1 车辆滚动轴承早期故障声学诊 断系统该系统主要利用轨边声学诊断装 置对通过货车运行噪声进行采集分 析，从中发现轴承的早期故障。目前， 世界上仅有两种产品化的轴承早期故 障声学诊断装置，一个是美国 TTCI 的轨边声学探测系统（TADS），另一 个是澳大利亚 VIPAC 公司的铁路轴 承声学检测系统（BAM ）。两个公司 都各自开发了声传感器阵列，改善了 指向性和保真度，从而大大提高了轨 边检测的信噪比。这两个系统都采用 了成熟的信号分析技术与先进的模式 识别方法，使诊断结果更加准确。（1）美国 TTCI 的轨边声学探测 系统（TADS ）。TADS 主要是利用轨 边声学诊断装置对通过货车运行噪声 进行采集分析，可动态检测通过列车 无轴箱滚动轴承保持架的裂损和松动1北美的新型铁路车辆安全检测系统及运用情况北美的客货列车基本上是在高速、重载的情况下运行，如何保障行 车安全，是各运营铁路公司面临的一 个严峻问题。例如，1998 年以前，尽 管北美铁路每 20～30 km 都安装了一 套红外轴温检测系统，但还是因轴承 故障导致了很多脱线事故的发生。红 外轴温探测系统预报轴承故障的概率 仅达到 30%～50%,北美铁路每年因轴 承故障导致的脱线事故平均为40～60 起 ，仅此造成的直接损失达 6 300 多万美元。为此，不断应用新型车辆安全检 测设备，实时检测车辆轴承、轮对及转 向架的运行状况，尽早发现故障隐患， 确保车辆的运行安全，成为北美各铁 路公司的现实需求。研制和开发各种 车辆走行部的在线检测设备和检测系 统，也成为设备供应商的主要任务。近几年来，新型轨边在线动态检 测设备不断出现并投入了应用。这些 设备主要包括轴承早期故障声学诊断图 1 列车即将通过安装 TADS 的检测点图 2 TADS 控制部分57 中 国 铁 路7/2004 CHINESE RAILWAYS世界铁路北美铁路车辆安全轨边检测系统的现状及思考 刘瑞扬1.2 车辆运行状态地面安全检测系统（TPDS）美国 TTCI 的 TPDS 采用在两根轨 枕之间的钢轨上粘贴应变片组成应变 桥的测量方式，通过测量弯道上（反S 曲线）运行车辆的轮轨垂直力、横向 力和车轮冲击角来检测转向架的运行 状况，进而识别性能不佳的转向架， 并提前报警，预防列车脱线，保证车 辆安全运行。车辆运行状态地面安全 检测系统（TPDS）的布置，见图 3 。TTCI 要求对检测出的缺陷产品不 仅能提供工程数据，而且能提供所需 的对策信息。因此，所研发的系统建立 了性能对比数据库，并依此向客户发 出以所需采取措施为导向的检测结果。TTCI 的 TPDS 设备自 1997 年以 来已经在北美铁路大量应用。根据 TTCI 提供的数据，用户应用 TPDS 后，因转向架故障引起的脱轨事故减美国 TTCI 研制的第一套 TADS于1998年在美国铁路安装。随后该系 统在北美、南非铁路得到了广泛应用， 故障判断准确率达 97%。在北美铁路，AAR 把故障级别 设为“C”、“D”、“E”、“F”、“G”和 “K”6 个级别进行预报。目前，TADS 每周约检测100万个轴承。表1为2002 年北美铁路 TADS 检测的部分结果。少了 66%。1.3 车辆轮对在线几何尺寸动态激 光检测系统（TWDS）美国 IMAGEMAP 公司研制并生 产的 TWDS 是利用激光技术辅以图像 处理技术实现对运动中的车轮尺寸进 行动态测量的装置。光学检测装置用 激光器扫描通过探测站车轮的前后轮 廓，用 CCD 摄像头采集车轮轮廓图 像。系统综合分析传感器的数据后， 计算出车轮的车轮直径、轮缘参数（厚度、锥度、角度、高度）、轮辋厚 度、踏面锥度、踏面缺陷、轮对内侧 距和轮对冲角