铁路货车运行故障动态图像检测系统(TFDS)运用管理的探索
探讨货车运行故障动态图像监测系统在列检运用中存在的问题及改进措施
探讨货车运行故障动态图像监测系统在列检运用中存在的问题及改进措施摘要：本文通过对货车运行故障动态图像监测系统(tfds)的实际运用，简单介绍了货车运行故障动态图像监测系统(tfds)的结构、工作原理及流程，并收集整理了实际运用中存在的问题，提出了解决问题的建议及改进措施。
关键字：tfds系统运用问题措施中图分类号：u272文献标识码：a 文章编号：在铁路系统的优化整合，货物列车技术检查保证区段的延长，货车运用高速重载的高度要求下，货车检车技术迫切要求改进原始的作业方式，提高检车技术及工作效率。
铁道部提出了信息自动化技术在货车检车技术中的应用，投资了大量的人力、物力，采用先进、成熟、高效、可靠的技术，建成了货车运行故障动态图像监测系统——tfds系统。
1 tfds系统的工作原理及结构1.1 工作原理及流程货车运行故障动态图像检测系统(tfds)是一套集高速数字图像采集、大容量图像数据实时处理和精确定位、模式识别技术集于一体的智能系统。
系统由检测信息采集、信息处理传输和列检检测中心等设备构成，系统通过高速像机阵列，拍摄列车车底，侧架下部和侧架的全部可视信息，经数字化处理后显示于检测中心的信息终端上。
tfds系统的工作流程为：系统供电完成对设备的自检后等待列车到来，列车到来后车轮传感器工作输出信号到tfds系统前置箱，前置箱输出信号到控制计算机，控制计算机通过对信号的判断调中断程序执行命令指令输出信号到前置箱，前置箱输出信号使保护门工作，补偿光源工作，抗阳光干扰像机进行动态图像采集。
采集结束后图像传输服务器网络将图像快速传至列检检测中心，室内检车员利用终端浏览计算机通过客户端软件进行看图检测，其工作流程图如下图1所示。
图1：tfds系统工作流程图1.2 系统的主要构成tfds系统主要由图片信息采集系统，图片信息传输系统，列检检测中心，铁路局、铁道部复示系统等组成。
1.2.1 图片信息采集系统图片信息采集系统由车轮传感设备，光源补偿设备，高速像机阵列，aei车号设备及防护设备构成。
TFDS系统在列检运用中存在的问题和对策
采集 、 大容 量 图像数 据 实时处 理 和精确 定位 、 式识 模 别 技 术于 一体 的智 能 系统 。系统 利用 轨边 高速摄 像
机 ， 摄通 过货 物列 车 车辆 的底部 和侧 下部 图像 ， 拍 经
具 体 工作 由车 辆调 度 承 担 ， 术 工作 由车 辆 主管 部 技 门 管理 。查 询 中 心 由双 机集 群 服 务 器 、 询终 端 以 查 及 配套 设 施 构 成 ， 过铁 路 计 算机 网络 与各 铁 路 局 通
等方 法 进 行 ， 业 方式 陈 旧 ， 法 落后 ， 作 方 不仅 效 率 低
铁 路 局 车 辆 运 行 安 全 监 测 站 设 于 铁 路 局 调 度
所 ， 体工 作 由红外 线调 度承 担 ， 术工 作 由车辆 处 具 技 负责 管 理 。监 测 站 由双 机集 群 服 务 器 、 控终 端 以 监 及 配 套设 施 构 成 ， 过 铁路 计 算 机 网络 与 列检 探 测 通
图２ Ｔ Ｄ Ｆ Ｓ系 统疑 似 故 障 图
存 全局 Ｔ Ｄ 探 测 设备 探 测 的铁 路 货 车信 息 和故 障 ＦＳ 信息， 以网页形 式实 时显示 ， 对存储 的信 息进 行查 能
１ ４
运 用部 门 因其 安全 职责所 在 ， 一贯 坚持 “ 宁可错
第 １卷第 ２ ８ 期 ２１ 年 ４ 月 ０２
计 、 析 ， 时监 控 全 路 Ｔ Ｄ 探 测 设 备 运 行 状 态 ， 分 实 Ｆ Ｓ 能 反查 Ｔ Ｄ 探测 设备 储存 的铁路 货 车图像 信息 。 Ｆ Ｓ
作输 出信号 到 控 制计 算 机 ， 制计 算机 输 出信 号 使 控
保护 门工作 ， 偿光 源工作 ， 阳光 干扰像 机进行 动 补 抗
TFDS-3型货车故障轨边图像检测系统使用说明书
TFDS-3型货车故障轨边图像检测系统使用说明书目录一、系统简介 1二、系统组成 1三、系统主要特点及技术参数11四、技术服务与支持15一、系统简介TFDS-3型货车故障轨边图像检测系统是采用高速线阵扫描摄像机对运行的列车进行图像采集，由控制系统进行分析与处理，计算出列车运行速度、判断出列车车种车型，取出系统所需要的车辆关键部位图像进行存储，以一车一档的方式在窗口计算机中显示，并能按要求打印、传输。
通过人机结合的方式判别出车辆车体、转向架、制动装置、车钩缓冲装置等部件及其零配件有无缺损、断裂、丢失等故障，从而达到动态检测车辆故障的目的。
二、系统组成TFDS-3型货车故障轨边图像检测系统由轨边图像采集站、列检检测中心两部分组成｡其中轨边图像采集站由智能磁钢系统（磁钢组、智能磁钢板）、车号采集系统、车辆信息采集计算机、高速图像采集设备、红外补偿光源、轨边设备防护装置和网络传输设备组成。
列检检测中心由网络传输设备、服务器、图像浏览终端组成｡为了实现对运行车辆在线检测，本系统实时采集被检车辆的运行速度，以此来精确控制摄像系统在拍摄不同位置时的线扫描频率、同步图像采集和图像定位；利用多台高速线阵扫描摄像机清晰拍摄预定的整列通过列车，然后利用时间轴来精确截取图片，无需定点拍摄，同时摄像系统配以红外补偿光源、窄带滤光片来保证其能在全天候均能获得车辆关键检测部位的清晰图像；获得的原始图像经计算机处理后，中转处理计算机对所采集的图像根据轮轴测量信号对车辆检测部位的图像进行定位提取和图像匹配处理；由图像处理计算机得到的车辆关键部位的图像，经光端机进行远程光纤传输，并由安装在检车室内的光端机接收，由网络管理服务器分配给检车员终端计算机；检车员无需到达现场即可通过安装在室内的检车员终端计算机上所显示的车辆关键检测部位的清晰图像对车辆故障进行准确、方便、快速的判断。
TFDS-3型货车故障轨边图像检测系统框图(一)、轨边图像采集站轨边图像采集站具有图像数据采集、压缩、传输、处理、备份等功能，它主要由轨边设备和轨边探测站两部分组成，如下图所示：轨边设备结构图1、轨边设备轨边设备包括沉箱、侧箱、车轮传感器组、AEI地面天线，主要完成开机检测、光源补偿、车号读取和图像采集。
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交通运输学院武中婧08121292摘要：本文介绍TFDS系统原理组成、功能及信息资源管理，概述系统给列检工作带来的转变和系统运用取得的成果。
文章还结合目前系统存在的问题得出系统运用的要求，并对完善系统能力、保障行车安全提出相应建议。
，关键词：图像、检测、系统、运用分析、TFDS系统、问题分析为了对运行中的列车进行实时检测，提高列检所故障发现率，实现机控代替人控的目的，将机器视觉技术运用到对影响列车行车安全关键部件动态检测上，成功应用了货车运行故障动态检测系统——TFDS 系统。
货车运行故障动态图像检测系统（TFDS）是货车安全防范系统的重要组成部分，它是通过对运行货物车辆进行高速摄像，并经计算机处理再由室内检车员判断，防止车辆运行故障的预警系统，现已在很多列检作业场进行了安装，其对提高运输效率、确保列车运行安全具有重要的意义。
1、TFDS的工作原理该系统是采用高速摄像技术，通过对运行中的列车各部位进行快速抓拍，将抓拍的图像压缩到计算机的内存中，再结合机器视觉中模式识别技术，将列车中影响行车安全关键部位的图像从大量的图片中挑选出来。
由于图形处理中数值计算的工作量很大，对单幅640 *480 的黑白图像边缘处理和二次化处理，一般耗时在100 ms，而一列货车完全通过探测点按2 min计算，4 部摄像机同时工作处理完全部图像需要3 h左右。
从现场作业要求来看这是不能接受的，为此借鉴了红外线计轴、计辆和测速技术，通过磁钢阵列测算出每幅图像在一节车的大概位置，删除与关键部位相差远的图像，大大压缩了需要处理的图像，对剩余的图像也采用了三级处理的办法，条件逐级加严，大大减少了处理时间，一列车一般能做到在3min 内处理完图像。
图1和图2分别为处理前后图像。
图1 处理前图像图2 处理后图像2、TFDS系统组成及主要功能2.1 TFDS系统组成系统主要有数据采集站、数据处理中转站和检测分析中心三大部分组成，其硬件又分为七个部分：测速装置、图像采集装置、光源补偿装置、前置处理器、端口处理器、网络服务器和窗口计算机。
货车安全防范系统TPDS、TADS、TFDS运用管理细则试行
► TFDS动态检车员发现货车摇枕、侧架裂损；轴承冒 烟；制动梁、下拉杆脱落；钩托板裂损及直接危及
行车安全的其它车辆故障，经动态检车组长确认后，
由动态检车组长将车次、车号、辆序、故障情况通 过录音电话通知车辆运行安全监测站TFDS值班员， 由TFDS值班员通过录音电话通知行车调度员和车辆 调度员，并填写“货车安全防范系统拦停甩车通知 卡” （见附表2）送至行车调度员处，双方签字确 认，由行车调度员安排立即拦停，由车辆调度通知
►车辆段运用车间要按照实现货物列车检查作 业手段现代化的要求，推广使用“货车列检 作业手持机系统”，实现货车安全防范系统 信息预报、信息反馈和统计分析的自动化。
►在HMIS系统中，建立“货车运用质量跟踪系 统”，将沿途列检作业场发现的车辆故障和 处理情况、TPDS、TADS、TFDS预报的故障 和确认情况复示到前方列检作业场，实现安 全质量互控。
► 建立《动态检车组置场环境文明生产制度》，动态 检车组要放置设备安装地点定置管理示意图，要保 持室内卫生和整洁，动态检车员在上岗期间要统一 着装，佩戴规定的统一标志；
► 建立《计算机及网络安全管理制度》，动态检车员 要按规定程序操作计算机，不得在客户端计算机上 安装与本岗位无关的软件，不得接入互联网，定期 对探测数据进行备份；
►第二条 本细则规定了货车运行状态地面安全 监测系统（TPDS）、货车滚动轴承早期故障 轨边声学诊断系统（TADS）、货车运行故障 动态图像检测系统（TFDS）的运用标准、预 报处理、工作标准、作业条件、管理制度、 人员配备、责任界定、运用验收、评价体系 和考核机制。
►第三条 各级货车运用主管部门负责对货车安 全防范系统的设置提出主导性意见，定期对 系统运行情况进行评价，提出系统选型意见， 制定系统运用标准，对铁路局车辆运行安全 监测站值班员（调度员）、运用车间动态检 车人员进行业务管理和培训，制定系统运用 岗位职责，协调运输部门做好日常工作，对 系统进行运用验收，对系统运用责任进行界 定，对系统预报故障的确认情况进行考核。
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-1）使用说明书武汉华目信息技术有限责任公司目录一、系统简介 (1)二、系统组成 (2)三、系统原理 (10)四、系统主要特点及技术参数 (11)五、系统安装 (14)六、系统维护与保养 (19)七、常见故障分析与处理 (29)八、系统产品易损件 (31)九、技术服务与支持 (31)一、系统简介(一) TFDS-1系统的定义货车运行故障动态图像检测系统（TFDS系统）的定义是：应用计算机、网络通讯、自动控制、软件识别和图像采集处理技术并引进科学的管理方法和系统化的开发方法，为铁路货车运行故障检测提供故障图片信息动态收集、存储、传输及预警服务，提高列检作业质量和效率以及车辆安全防范的水平，加强货车运行中故障基础信息收集、管理的人机系统。
(二)TFDS-1系统的检测范围TFDS系统应提供清晰可辨的图像，供室内检车员对直通货物列车车辆的可检测部位进行外观检查，重点检测配件下部及外侧。
检测范围和质量标准如下：1.滚动轴承外圈前端、前盖、承载鞍前端无裂损，轴端螺栓无丢失，滑动轴承轴箱及配件齐全。
2.侧架及一体式构架侧梁外侧、摇枕底部无裂损，侧架立柱磨耗板无窜出、丢失，交叉支撑装置盖板下平面无变形、破损，交叉杆无裂损、弯曲、变形，交叉杆支撑座无破损，轴箱及摇枕弹簧无窜出、丢失，外簧无折断，转K4型转向架弹簧托板底部无破损、斜楔主摩擦板无丢失。
3.钩尾框底部无裂损，钩尾框托板无裂损、螺栓螺母无丢失，从板、从板座、缓冲器底部无破损，钩尾扁销螺栓、螺母、开口销无丢失。
4.闸瓦托吊、制动梁支柱、槽钢及弓形杆无弯曲、变形、裂损，制动梁吊的圆销、开口销、U形插销（螺栓）无丢失，闸瓦、闸瓦插销无折断、丢失，下拉杆无变形、折断、丢失，安全吊无折断、脱落、丢失，制动梁支柱、下拉杆、固定杠杆支点、移动杠杆、上拉杆的圆销、开口销无折断、丢失。
5.制动缸、副风缸无松脱，闸调器无破损，各拉杆无折断。
关于提高TFDS动态检查质量的探讨
关 键 词 ：铁 路 货 车 ；ＴＦＤＳ；故 障 ；动 态 检 查 中图分类号：Ｕ２７０．７ 文献标志码：Ｂ
随 着 铁 路 车 辆 ５Ｔ 系 统 的 快 速 建 设 和 发 展，其 安 全防范作用越来越显 著，特 别 是 货 车 故 障 轨 边 图 像 检 测系统（ＴＦＤＳ）的 发 展 与 运 用，大 大 降 低 了 检 车 员 的 劳动强度，提高了 作 业 质 量 和 作 业 效 率。 但 随 着 铁 路 运输的发展，特别是 货 车 提 速、重 载、长 交 路 战 略 的 实 施 及 货 运 增 量 工 作 的 全 面 开 展 ，以 及 货 车 新 技 术 、新 工 艺 、新 材 料 的 广 泛 应 用 ，铁 路 货 车 故 障 形 式 发 生 了 新 的 变 化 ，个 性 化 、突 发 性 故 障 等 时 有 发 生 。
收 稿 日 期 ：２０１８０７２４ 作 者 简 介 ：黄 东 林 （１９７５），男 ，高 级 工 程 师 。
１．１．２ 前 从 板 与 从 板 座 之 间 存 在 异 常 间 隙 一般情况下，钩 缓 装 置 前 从 板 与 从 板 座 之 间 因 受
缓冲器弹力作用而 处 于 接 触 状 态，因 此 在 所 拍 摄 的 图 像中，前从板与从板座之间 没有 间 隙，如 图 ２（ａ）所 示。 当所拍摄的图像中，前 从 板 与 从 板 座 之 间 存 在 较 大 间 隙 时 ，则 说 明 存 在 异 常 ，可 能 存 在 钩 缓 装 置 后 从 板 座 铆 钉 剪 切 故 障 。 当 列 车 制 动 时 ，因 后 从 板 座 铆 钉 受 剪 切 ， 缓冲器受压后推动 后 从 板 座 向 后 产 生 位 移，钩 尾 框 带 动前从板向后移动，使 前 从 板 与 从 板 座 之 间 出 现 较 大 间 隙 ，如 图 ２（ｂ）所 示 。 １．１．３ 后 从 板 座 与 缓 冲 器 磨 耗 板 之 间 存 在 异 常 间 隙
货车运行故障动态图像检测系统(TFDS)
货车运行故障动态图像检测系统（TFDS）简介及存在问题郑州北车辆段远鹏摘要：伴随着铁路运输的不断发展、第六次提速，新的运输生产秩序要求列检所保证区段不断延长，传统列检作业方式越来越难适应新形势发展的需要。
作为“5T”系统之一，货车运行故障动态检测系统（Trouble of moving freight car detection system ,简称TFDS）即为目前在列检所采用的先进的检测装备。
本文简单介绍了TFDS系统的设备情况，并提出了使用中存在的一些问题，以供探讨。
关键词：车辆 TFDS 简介问题1设备简介1.1系统原理TFDS系统采用了当今的一些新技术：高速摄像、大容量图像数据实时处理、模式识别、计算机及网络等技术。
系统通过布置于钢轨之间的高速相机阵列，拍摄通过列车车辆的转向架、基础制动装置、车钩缓冲装置等车辆关键部位的图像，经计算机处理后传输到室内分析室。
室内检车员对抓拍到的图像进行分析、判别有关故障，从而达到动态检测车辆主要技术状态的目的。
1.2系统功能TFDS系统具备图像化监控运行列车关键部位的能力，具备以下功能：（1）自动拍摄和筛选出车辆转向架、基础制动装置、车钩缓冲、交叉杆底部等部位的图像，实现对车底和侧下部的检测。
（2）通过人机结合的方式对车辆图像信息和过车信息进行分析，判别故障。
（3）室内分析室按一车一档的方式建立并显示图像。
（4）自动对通过列车进行计轴、计辆和测速。
（5）自动识别列车车次、车号信息，判别货车车种车型。
（6）自动生成列检所常用统计报表。
（7）能够实现分散检测、全程追踪、全线联网、信息共享的要求。
1.3系统组成TFDS系统主要由检测信息采集设备、信息处理传输设备、列检所检测中心和其他复示终端构成。
检测信息采集设备即轨边探测设备，主要有高速摄像装置、光源补偿装置、车轮传感器、AEI地面天线等组成，主要完成过车检测、光源补偿、图像采集任务。
信息处理传输设备即探测站机房内设备，主要有图像信息采集设备、车辆信息采集设备、交换机、光纤收发器等组成，主要负责对过车信息处理并控制室外设备的正常工作，将采集到的图片进行处理，并将处理后的图像数据传输到列检所检测中心。
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铁路货车运行故障动态图像检测系统（TFDS）运用管理的探索
作者：蒋远志
来源：《科学与财富》2016年第09期
摘要：针对铁路货车运行故障动态图像检测系统（TFDS）检测范围及作业标准、作业流程，结合南宁铁路局柳州南站枢纽运用的实际情况，对现有TFDS系统运用管理主要问题进行分析，并提出了相应解决方案。
关键词：货车运行故障？TFDS系统？运用管理
铁路货车运行故障动态图像检测系统（简称TFDS）的主要原理是运用计算机、网络通讯、自动控制和图像采集处理技术，将安装在铁路上的摄像装置摄取运行货车底部、侧部的图像，传输至数据服务器经处理后，由负责列车车辆检查的运用部门进行调阅检查，通过室内人员检查及时发现货车主要零部件故障情况，以便及时处理消除故障，确保行车安全。
TFDS 的应用改变了车辆运用技术检查传统作业方式，实现了由“人检人修”方式向“机检人修”方式过渡，对改善列检人员作业条件、提高作业效率和安全可靠性具有重要意义。
本文针对在南宁铁路局最大的货车编组站-柳州南站枢纽TFDS运用的相关问题进行分析，并提出相应的解决措施。
1 TFDS系统运用情况概述
目前柳州南站枢纽一共设置有4套京天威公司生产的TFDS系统，分别安装在柳南湘桂线上、下行、焦柳下行和柳南双向到达咽喉处，由柳南二场运用车间负责集中检测和预报，实行分段包车作业模式，采取四班制、每班设置4个5人作业组，月均接车约3900列、20.7万辆，人均每月接车达4000辆，每百辆故障发现率为11.5件。
自2010年投入使用以来，大量减轻了列检人员的工作强度，提高了发现和处理故障能力。
TFDS系统作业数据量大对设备质量、人员素质及现场运用等环节提出了更高的要求。
2 TFDS系统运用问题分析
2.1影响探测数据问题分析
通过对柳州南站枢纽TFDS系统2015年探测情况（见表1）的统计分析，发现有5.66%的过车数据未能正常进行检测。
由于该系统设备自投入使用5年来，在设备维护部门不断加强维修人员技术业务水平和设备质量，不断提高设备的使用率和稳定性的情况下，突显数据未能正常探测的主要因素是窜图和灰图。
通过分析过车数据发现造成窜图和灰图的主要原因是列车通
过探测站时发生了调速造成。
由于柳州南站枢纽的4套TFDS系统都安装在进站信号机不远处，列车通过探测站时易出现频繁调速造成故障现象发生，同时安装位置未能达到《货车安全防范系统运用管理补充规定》通知中有关TFDS探测站安装位置与列检所距离不少于10公里的要求。
2.2漏检漏修情况分析
柳州南站枢纽4套TFDS系统2015年共发生漏检漏修故障261件（见表2），漏检的工位主要是中间部和钩缓部位，漏检比率达80%。
中间部和钩缓部位与其它两个工位相比需浏览的图片较多、图片包含的车辆配件多而且复杂，由于室内图像检查人员业务素质不高，容易造成漏检漏修的问题。
3 改进措施及建议
3.1解决探测站设置不合理的措施及建议
根据TFDS集中检测的管理要求，结合目前使用中存在问题分析，满足TFDS探测站安装位置与列检所距离不少于10公里的技术规范，建议在落实集中检测要求的基础上对4台设备进行外迁，分别迁至列车到达的前一个车站（如进德站、鹧鸪江站和洛满站等）。
此项建议已得到采纳，目前南宁铁路局已将此项目列入2016年投资改造计划进行实施。
3.2减少漏检漏修的措施
3.2.1完善管理制度，加强日常管理。
在柳州南站枢纽三级六场改造完成后，TFDS预报故障确认部门由2个增加到4个，需结合实际情况及时修订车间货车安全防范系统管理细则及相关控制措施，对管理人员职责分工、故障反馈流程、绩效考评、质量卡控等措施进行明确，全面提升TFDS规范化管理。
3.2.3加强绩效考评，提高职工队伍业务素质。
一是严格TFDS检车员准入资格，车间采取铁路局培训考试取证、复审、车间考试上岗相结合的方式，对职工从业资格严格卡控，只有三项考核全部通过后才能上岗，以上岗准入资格来提高TFDS检车员整体素质。
二是加强日常绩效评定，落实好每班一练、每月一考一评的制度要求，结合日常工作情况采用动态的形式进行绩效排名，每月成绩排后人员进行脱岗培训或安排到室外作业，提高TFDS检车员责任心和业务技能。
三是加强检测人员的经验积累，将发现的故障进行分类收集整理，纳入职工日常培训学习，提高职工经验积累和发现故障能力。
3.2.3强化TFDS质量复查制度的落实。
一是建立了车间管理人员、工班长、作业小组长和作业人员多层面的作业质量复查措施，每月复查比率达检测辆数30%以上，提高TFDS作业质量复查比率和发现问题的水平。
二是对出现的问题进行逆向连带追责，在追究直接责任人的同
时，逆向追究复查人员的责任。
通过量化复查和逆向连带追责制度的落实，加强了作业人员和复查人员的责任心，有效提高作业质量，减少漏检漏修问题发生。
3.2.4抓好数据分析，严格问题管理。
一是做好数据分析统计，对TFDS的复查作业情况、漏检漏修、违章违纪等倾向性问题做好数据统计分析，从中寻找规律及整治的侧重点，按周、月形成车间通报，引导职工落实好作业标准。
二是严格问题管理，将每周检查发现的问题及时下发班组学习，按“四不放过”的原则落实好问题整治，提高问题整改的时效性和闭环管理。
由此可见，采取必要技术手段、加强人员管理是解决TFDS运用管理存在问题的关键。
参考文献：
[1]《铁路技术管理规程》（铁总科技〔2014〕172号），北京：中国铁道出版社，2014.07
[2]《铁路货车安全监测与应用概论》，北京：中国铁道出版社，2010.04
作者简介：
蒋远志（1976—），汉，助理工程师，本科，车辆工程。