中国铁路车辆运行安全监控系统建设规划研究

中国铁路车辆运行安全监控系统建设规划研究 马千里

运营与维护

中国铁路车辆运行安全

监控系统建设规划研究

马千里：中国铁路总公司运输局车辆部，副调研员，北京，100844

摘 要：分析我国铁路车辆运行安全监控系统

建设和应用现状，总结经验、教训，根据动车

组、客车、货车安全需要和安全监测技术发展

情况，从监测技术设备、联网应用系统、设备

运用检修管理体系等方面，提出我国铁路车辆

运行安全监控系统建设规划。

关键词：铁路；车辆；运行安全；监控系统；

设备；管理；规划

中图分类号：文献标识码：

U279.2；U298 A

文章编号：

1001-683X（2015）10-0001-07

1 车辆运行安全监控系统应用现状

目前，全路建成轴温探测、高速摄像、力学检测、

声学诊断等探测设备7 000台（套），建立了相应的设备

运用、检修、管理体制。

1.1 监测设备建设情况

1.1.1 红外线轴温探测设备

车辆轴温智能探测系统（简称THDS）利用安装在

铁路两侧的红外线轴温探测设备探测通过车辆的轴承温

度，通过和车号设备结合，达到较高的测温精度和热

轴预报准确率，有效防范了热切轴故障的发生。既有

THDS设备目前安装在货车线路、客货混跑线路。截至

2015年6月，全路已建成5 899套，形成了较完善的设备

我

测车辆轴温，经过长期创新发展，逐步建成以货

车为主要监测对象，兼顾动车组、客车的车辆运行安全

监控系统，在保障车辆运行安全中发挥着不可替代的作

用。随着应用的不断深入，将地面安全监测技术广泛推

广应用到动车组、客车，并进一步完善货车动态检测技

术的需求日益迫切，有必要总结经验，吸取教训，系统

研究，整体规划，推进我国铁路车辆运行安全监控系统

不断进步。

国铁路从20世纪70年代开始利用红外线设备探

运行维护管理体系。

1.1.2 高速摄像设备

高速摄像设备包括货车故障轨边图像检测系统（简

京、兰州、太原、哈尔滨等铁路局已安装22套，TEDS在

北京、沈阳、上海、郑州、武汉、济南等铁路局出入所

（库）线和正线建成49套。

1.1.3 力学监测设备

车辆运行品质轨边动态监测系统（简称TPDS）利用

设在轨道上的测试平台，动态检测运行中车辆轮轨间的

动力学参数，实现对车辆运行状态的识别，对运行状态

不良、车轮踏面损伤和超偏载车辆进行报警、追踪、处

理。截至2015年6月，全路已建成TPDS设备132套。

1.1.4 声学诊断设备

车辆滚动轴承故障轨边声学诊断系统（简称

TADS）是在轨边安装声学传感器阵列，对车辆轴承的振

动声音信号进行采集，分析判断轴承故障类型和故障缺

陷程度，实现对滚动轴承早期故障的预警、防范。截至

2015年6月，全路已安装TADS设备83套。

1.1.5 车载安全监测设备

客车运行安全监控系统（简称TCDS）实现了对轴

温、供电、车门、车下电源、火灾、空调、防滑器、制

动系统和转向架的全面监测，重点对客车热轴事故、火

灾事故、供电故障及制动系统和走行部故障进行监控。

目前，全路18个铁路局（公司）2 000多列旅客列车全部

安装TCDS，已对25T型客车实现主要电气设备、轴温、

制动、转向架的实时监测，但对25G/K等型普速客车仅

监测轴温，没有涵盖其他关键部件的监控，存在监控漏

项；全部动车组均由网络控制系统实现列车的安全监

控，但尚未实现完全无线远程实时监控。

1.2 联网应用系统建设

从2003年开始，THDS开始全路联网运行，2005年

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基础上，利用声学诊断技术，研究针对动车组和客货车

通用的车辆滚动轴承故障轨边声学诊断系统，实时监测

通过的动车组、客车、货车，实现对车辆轴承早期故障

和动车组相关机械故障异响的动态检测。

（3）在既有TFDS对货车运行故障进行检测的基础

上，研究利用高速摄像、图像处理、图像智能模式识别

等技术，研发针对动车组和客货车通用的车辆运行故障

备尚未大规模推广实施，为方便使用和管理，对各类设

备统一规划，按综合探测站形式设置。动车组行车安全

综合探测站基本结构见图1。

监控中心

综合探测站

TADS服务器

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动车组既有入段检测设备和车载监测设备的重要补充。

根据上述探测设备的工作特点、性能成熟度和实际

应用需要，综合探测站按A、B两类设置。A类综合探测

站设置TEDS、THDS、TADS、TPDS探测

设备，原则上应建设于高铁、客运专线枢

纽大站，或布点间隔不小于1 000 km；B类

综合探测站设置TEDS、THDS探测设备，

原则上应建设于高铁、客运专线主要停靠

站，或布点间隔为300～500 km。综合探测

站建设布局规划见图2。

3.2.2 车载监控补强规划

动车组车载设备实时监控系统分为车

载数据传输设备、总公司地面监控中心、

运用所下载数据分析系统、网络通道等几

AEI设备

空调设备

THDS服务器

控制设备

TPDS服务器

AEI服务器

THDS服务器

电源箱

TPDS轨边

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3.3 客车运行安全监测系统规划

3.3.1 TVDS探测设备

TVDS利用轨边高速摄像机，在客车进站前拍摄客

车走行部、制动配件、底架悬吊件、钩缓连接、车体两

侧下部等部位，实时传输至监测中心，采用人机结合和

图像自动识别，对客车存在的故障进行预警，提高检车

效率，解决高站台导致检车员无法看车等问题，主要防

范列车大部件断裂、配件脱落、列车分离等故障。探测

站设置原则：一是单程运行超过2 000 km未安排旅客列

车入库检修的车站；二是处于500～800 km间距的客运

站；三是地沟线能力不足的客整所咽喉处；四是设置地

点距车站不低于40 km，并满足对所有进路客车及通过联

络线绕行的客车进行动态检测的要求。

3.3.2 TCDS建设

目前，25T型客车实现车辆轴温、供电、车门、车

下电源、火灾报警、空调、防滑器、制动和转向架全部

项点的远程实时监测，25G（DC 600 V）型客车监测了

轴温和车辆电气故障，但其中车电数据不能实时落地，

25G/K（AC 380 V）型客车只实现轴温和火灾监测，但

火灾报警器功能不完善，且未实现火灾监测状态的实时

落地。

需要扩充、完善的TCDS监控功能如下：

一是25G/K型旅客列车全部加装制动系统监测。在车

辆底部安装列车管压力传感器、制动缸压力传感器和副风

缸压力传感器，首尾车额外安装总风管压力传感器，每节

车辆安装制动监测主机，采集、处理、记录、分析诊断列

车制动状态，其中监控车安装集中监测显示屏，统一显示

全列制动状态信息，全部制动故障报警及相关参数通过

TCDS无线传输主机，发送到所属铁路局服务器。

二是已配备车辆电气车载监测功能的25G（DC 

600 V）型客车，升级车辆电气网关与TCDS无线传输主

机软件，保证全部电气故障与关键参数发送到所属铁路

局服务器。

三是对现有火灾报警器进行升级改造，保证报警情

优先考虑与TPDS探测站同址，节约投资费用；三是优先

在有站修作业场的路网性、区域性编组站前方设置。

3.4.3 货车TADS、TPDS补强

TADS、TPDS已在全路得到广泛应用，对保障铁路

车辆安全运行起到重要作用。目前TADS、TPDS还没有

形成全路闭环的监测网络，亟待补强，以满足货车全面

达速的需求。

TADS、TPDS系统规划原则为：一是主要干线要求

全面覆盖，联网判别；二是在主要干线入口进行规划，

把住提速区段入口关；三是在一般干线进行规划，消除

探测盲点；四是在其他支线进行规划，强化入口监测；

五是新建探测站须兼顾货车和客车的监测需要。

3.5 联网应用系统规划

车辆运行安全监控联网及信息综合应用系统以车辆

安全监测设备为基础，采用先进的计算机网络和信息处

理技术，在总公司、铁路局、动车/客车/货车段三级部

署相关计算机服务器设备及系统软件。系统总体结构见

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图3，按照安全管理职责分工要求，设置总公司、铁路

局和车辆段（含动车段）三级监控中心。

3.5.1 总公司监控中心

在总公司设置动车组运行安全监控中心，配备数据

库服务器、应用服务器及复示终端等设备，并对各铁路

局上报的监测信息和报警信息进行汇总并处理，对全路

重点车辆和故障车辆进行全过程监控，保障车辆运行安

全。

3.5.2 铁路局监控中心

每个铁路局设一个局级车辆安全监控中心，配备数

据库服务器、应用服务器及复示终端等设备，并设专职

人员对动车段监控中心上报的故障信息、报警信息进行

汇总上报，监督现场对故障车辆、报警车辆进行及时处

理，全程跟踪车辆运行安全监控工作。

3.5.3 车辆段（含动车段）监控中心

车辆段监控中心是联网监控的主要单元，配备数据

传输处理器、数据库服务器、应用服务器、监控终端等

总公司局域网

总公司监控值班员

其他相关系统

总公司车辆安全监控中心

总公司车辆管理人员

铁路数据通信网

铁路局局域网

铁路局监控值班员

铁路局车辆安全监控中心

铁路局车辆管理人员

铁路数据通信网

动车段/所局域网

铁路数据通信网

铁路安全平台

动车段监控值班员

客车/货车段局域网

客整所/列检作业场

局域网

铁路数据

通信网

动车所检修人员

客车段监控值班员

客车/货车段（区域）

车辆安全监控中心

铁路数据

通信网

WLAN

无线局域网

移动

公网

动车段

车辆安全监控中心

WLAN

无线局域网

铁路数据

通信网

客整所检修人员

列检作业场检车人员

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设备，主要用于接收、存储所辖探测站探测的监测信息

及报警信息。监控中心设置专职人员对探测站设备上报

的监控数据与报警信息进行人工复核，TEDS、TVDS和

TFDS设备还需设置动态检车员，将确认的故障报警信息

进行格式化处理，通知现场对确认的故障信息进行处置

与反馈，将相关信息上报至铁路局监控中心。

3.6 运用检修体系

货车5T设备运用检修体系相对成熟，动车组、客车

尚处于起步阶段。由于动车组、客车实施配属运用管理，

与货车运用管理模式差异较大，也带来监测设备运用、

管理、维修模式的差异，需要借鉴货车5T设备运用、管

理、维护的成功经验和教训，充分考虑规划设备特点和运