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1、TCDS（客车运行安全监控系统）设计理念及在生产实际中应用分析郑州客车车辆段技术科 冀要星摘要：TCDS维护和使用人员是TCDS的直接使用者，如果这些人员不能很好的掌握和应用TCDS知识，就无法维护TCDS服务器和操作TCDS客户端，就不能及时发现和排除故障。关键词：TCDS 设计理念 实际应用 分析1、TCDS系统简介近年来，随着我国铁路大范围提速和铁路局直管站段生产力布局的调整，对我国客车安全运行的要求也越来越高。客车运行安全监控系统（Train Coach Running Diagnosis System，简称TCDS）就是为适应这种新变化、新要求而开发的一种新型客车安全监控系统。它通过
2、车载安全监控设备，对客车运行关键部件进行实时监测和诊断，并通过GPRS、WLAN等通讯技术，将监控信息向地面传输、汇总，形成实时的客车运行安全监控网络，使各级车辆管理部门及时掌控客车运行及安全情况。TCDS作为5T系统（THDS、TADS、TPDS、TFDS、TCDS）的重要组成部分，通过对客车运行中的供电、车下电源、空调、轴温报警器、防滑器、制动系统、转向架动力学性能等影响新车安全的因素进行实时监控，通过地面监控设施的建立，实时掌握客车的运行安全状况，并在车辆进库后指导故障检修，动态控制客车应用质量状态，切实保障客车运行安全。2、TCDS设计理念2.1工作原理TCDS主要包括四个子系统:车载
3、信息无线传输装置（主要包括GPRS通讯设备、GPS装置、CPU板块）、客列检WLAN联网设备、数据转发工控机和地面服务器。对列车运行中危及行车安全的主要设备（供电系统、空调系统、车下电源、车门、烟火报警、轴温报警器、防滑器、制动系统、车体、转向架动力学性能、轮对状态等）的工作状态，通过车载无线传输装置中的GPRS通讯设备实现远程监控；通过车上GPS装置实时向地面报告列车运行位置信息。车站到站后通过WLAN与地面联网，自动下载数据，并通过地面专家系统进行故障诊断和分析，定位故障，指导检修，消除安全隐患；通过WEB终端查询系统行车车辆段、路局、铁道部三级监控中心，实现车辆的安全运用、维修、管理和监
4、督。2.2组网方式及数据传输流程TCDS严格按照5T系统的组网要求，充分体现“分散检测、集中报警、联网监测、信息共享”原则，建立三级联网、三级应用管理模式。其中三级联网模式为：客车与车辆段监控中心联网、车辆段与路局监控中心联网、路局与铁道部查询中心联网；三级应用管理模式为：车辆段级应用、路局级应用、铁道部级应用。TCDS系统的数据传输流程为：车载实时监控系统将运行中的监测诊断结果传输到列车级主机集中显示报警，并将实时故障报告及列车状态信息通过车载信息无线传输装置，以GPRS（通用分组无线业务）方式传输至车辆段；列车到站时，在客列检以WLAN（无线局域网）方式下载列车运行过程所记录的数据，再传输
5、到客车整备所及车辆段，车辆段/客车整备所对数据进行存储、分析、处理。同时通过部办公网，按故障共享级别传输到铁路局和铁道部。TCDS联网方案为：车辆段、客车整备所、客列检之间采用2Mbps以上专用通道实现联网；车辆段与基层数据汇聚中心之间的通道速率要求在128Kbps。其网络拓扑结构图为：3、TCDS在我段（郑州客车车辆段）的实际应用3.1地面设备的布施情况3.1.1WLAN网络布局我段是郑州铁路局唯一一个客车车辆段，包括三个客车整备所：郑州客车整备所、洛阳客车整备所和新乡客车整备所。根据TCDS“车地”工作特点，结合我段网络布局的实际情况，在三个客车整备所进行WLAN网络施建的过程中进行了不同
6、的设计。其中，郑州客车整备所、洛阳客车整备所和新乡客车整备所的WLAN网络布局分别如下列图所示： 郑州客车整备所WLAN网络布局 洛阳客车整备所WLAN网络布局 新乡客车整备所WLAN网络布局当我段配属TCDS改造车返回郑州车站（针对郑州客车整备所）或入库时（针对洛阳客车整备所和新乡客车整备所），TCDS车载故障数据通过车载无线传输装置的WLAN设备与地面WLAN网络无线接口传输到地面设备的数据转发工控机上，然后通过内部网络传输到与数据转发工控机相对应的TCDS双机热备份服务器上及其上层网络，从而实现三级监控及查询。3.1.2双机热备份服务器和数据转发工控机的布施情况根据TCDS的设计原则，T
7、CDS车载故障数据通过WLAN无线网络传输到数据转发工控机后，再分别通过网络传输到三个客车整备所各自的TCDS双机热备份服务器上，然后三个客车整备所TCDS双机热备份服务器上的数据再汇总到段的TCDS双机热备份服务器上。因此根据我段的客车整备所分布情况，我段共有四台TCDS双机热备份服务器和三台数据转发工控机。其中，郑州客车整备所、洛阳客车整备所和新乡客车整备所分别一套TCDS双机热备份服务器和数据转发工控机（郑州整备所的数据转发工控机位于郑州客列检），还有一台TCDS双机热备份服务器汇总各个客整所的数据，并通过这台服务器把数据传给局TCDS服务器上。其网络拓补结构图为：洛阳客车整备所数据转发
8、工控机洛阳客车整备所TCDS服务器局TCDS服务器段TCDS服务器新乡客车整备所TCDS服务器新乡客车整备所数据转发工控机郑州客车整备所数据转发工控机郑州客车整备所TCDS服务器3.2车载设备的改造和安装情况TCDS车载无线传输装置主要包括KAX1车载监控系统、CPU板卡、GPS板卡、GPRS板卡和WLAN板卡以及GPS、GPRS、WLAN天线等设备。KAX1车载监控系统的主要功能是获取监测部位的信息，CPU的主要功能是对信息进行处理和存储，GPS的主要功能是对列车位置进行定位，GPRS的主要功能是对列车实时数据进行传输。TCDS车载无线传输装置采用LonWorks网络将各个车厢信息点的信息传
9、输到列车机主机。列车机网络管理器采用冗余设计，保障全列信息的完整性。在TCDS车辆改造中根据车型的不同，采用不同类型的车载无线传输装置及软件。目前，我段共有52辆TCDS改造车，其中发电车有46辆（郑州客车整备所32辆，洛阳客车整备所12辆，新乡客车整备所2辆），DC600V有6辆（郑州客车整备所4辆，洛阳客车整备所2辆），在这些改造车中，车载无线传输装置的主要安装类型为TC-CZ3、TC-CZ5和TC-CZ7。同时，由于车种车型的不同，TCDS车载无线传输装置的监控功能不能全部实现，在TCDS车载监控系统的主要监控功内容（供电系统、空调系统、车下电源、车门、烟火报警、轴温报警器、防滑器、制动
10、系统等）中，我段改造车主要能够实现的监控为轴报的监测，部分DC600V的改造车可以实现轴报、车下电源、供电系统等部位的监控。3.3TCDS系统在运用和检修方面作用发挥情况TCDS系统的主要功能是对运行中的客车进行实时监控，并对客车运用状态的动态检修进行指导与管理，提高客车运用维护质量，保障客车的安全运行。为保证TCDS系统功能的充分发挥，我段制定了严格的规章制度和专人负责制度，对运行中的车辆进行实时监控，如果TCDS监控车在运行途中出现故障报警，就及时通知车辆乘务人员进行检查，排除故障。入库后，根据TCDS软件记录，进行故障数据的对比、分析，对故障进行确认和消除工作。同时，充分利用TCDS电子
11、地图监测功能，了解车辆运行动态，掌握车辆运行情况。在2008年春节冰雪自然灾害中，TCDS系统对于我段及时掌握车辆位置和运行状态，进行车辆调度，发挥了重要作用。而且，我段每月利用TCDS系统的WEB查询和地面专家系统等软件，对本月车辆的运行情况进行汇总和分析，让车辆检修部门掌握故障情况，这对于指导检修、消除车辆故障发挥了重要作用。3.4 TCDS系统在使用过程中发现的一些问题TCDS系统是一个复杂和庞大的综合信息系统，在生产应用中发挥了重要作用。但是有诸多因素限制着TCDS系统作用的发挥，这些因素主要有这几个方面。一是网络状况的好坏。由于TCDS系统是建立在网络传输的基础上的，如果网络状况不好
12、，经常出现中断等情况，就会影响实时数据和到站后下载数据；二是设备运行情况。TCDS系统中任何一台设备出现故障，都会影响到整个TCDS系统，出现数据的中断或导致完全没有数据；三是TCDS维护和使用人员对TCDS系统知识的掌握程度。TCDS维护和使用人员是TCDS的直接使用者，如果这些人员不能很好的掌握和应用TCDS知识，就无法维护TCDS服务器和操作TCDS客户端，就不能及时发现和排除故障。根据这些状况，我段大力改善网络环境，在原因无线网络的基础上，对TCDS使用车间全部改造为光纤专线，改变了原来无线AP时常中断的情况，极大提高了TCDS运行的网络环境。同时加强了设备维护，改造用电环境，提供双路
13、供电，加强避雷设施和电涌改造，提高了设备运行环境和运行质量。加强对TCDS维护和使用人员的资格考试和知识培训，不断提高他们处理故障的能力。通过这些主观努力，使我段的TCDS系统运行状况良好，在每月全路的运行情况通报中连续多次获得部、局的表扬。当然，目前TCDS系统本身还存在一定的问题，使得TCDS的作用受到一定限制，这些问题主要包括几个方面。一是误报现象严重。我段的TCDS改造车主要功能是监测轴温，但是有时通过TCDS监测软件监测到轴温报警后及时同时乘务人员进行检查，通过手摸轴温和点温计测量后都没问题，入库后通过轴报读卡器所读得数据也在正常轴温范围内，此种问题已多次出现；二是“地车”数据更新滞
14、后。当车辆改编换编后，通过TCDS编组信息维护软件更改并同步后，后台数据库数据不能及时更新，导致挂有换编后的TCDS改造车次在运行出现多于实际编组车辆数，甚至一辆车同时出现在两列车次中情况；三是TCDS双机热备份服务器后台软件经常脱机运行。这会导致车辆的全部离线，不能查看实时数据，有时会导致数据的不能正常传输。4、结束语TCDS系统实现了信息化的客车运行实时监控和运用状态的动态检修和管理，是信息化和铁路生产实际结合的一个典范。虽然目前TCDS系统本身存在着一定问题，但是随着系统本身的不断完善、发展和改造车的不断增加，TCDS系统的应用范围将会不断扩大，其作用也会得到充分发挥。随着我段TCDS改造车的逐步增加，在今后工作中将注重把TCDS系统与我段生产实际相结合，充分发挥其作用，为我段运用检修工作服务。10