《车辆检测技术》课件--项目五-车辆运行品质轨边动态监测系统TPDS系统.pptxVIP

项目五车辆运行品质轨边动态检测系统（TPDS）5-1认识TPDS系统构成及原理

一、TPDS系统基础知识TPDS系统定义通过传感器阵列对运行中的轮轨力进行检测，发现运行品质不良车辆，兼有超偏载及踏面擦伤监测的功能TPDS项目意义减小因轮对缺陷对车辆及铁路设施造成的破坏，降低轮对、钢轨维修费用降低因运行品质不良导致的安全隐患，为车辆脱轨事故的防范和预警起到重要作用提高车辆利用率，提高车辆运行的安全性TPDS的运用对于客货车动力学性能检测具有重要意义

铁路货车脱轨事故铁路客车脱轨事故

20世纪70年代初，中国开始针对车辆脱轨问题的理论和试验进行研究。20世纪90年代末，中国铁道科学研究院在国内最早开始轮轨力检测产品的研发，其研发的车辆运行品质轨边动态监测系统，在实现超偏载及踏面擦伤监测的基础上，结合我国铁路车辆提速需求，提出运行品质不良识别。近十年来，TPDS已在全路广泛应用，设在有砟轨道上的TPDS已基本覆盖全路主要干线，年监测货车达6600万辆次，客车2500万辆次。2008年-2013年，全路货车踏面擦伤报警、运行品质不良货车报警减少80%。TPDS的运用为保证车辆运行安全作出巨大贡献。

TPDS主要功能：对轮轨竖向力和横向力进行连续检测和分析自动识别车辆车号和车种车型信息车辆运行状态综合联网评判，实现对运行品质不良货车的识别识别车轮踏面擦伤，包括平轮、擦伤、剥离等识别车辆超载、偏载、偏重，前后转向架重、轴重、轮重、统计轨道负荷当量通过总量

TPDS系统总体结构：三级联网三级复示三级管理

TPDS系统工作原理：列车脱轨蛇行失稳轮轨力异常现象表象实质

TPDS运行品质不良超偏载踏面擦伤轮轴脱轨系数动轮比竖向力横向力竖向力超载偏载、偏重竖向力竖向力动态冲击力

轮轨力传感器工作原理数量竖向力动态冲击力二维板式传感器通过二维板式传感器测量轨弯曲程度，计算车辆通过钢轨时钢的准静态竖向力，测量车轮踏面擦伤对钢轨的冲击振动。12横向力剪力传感器通过剪力传感器测量钢轨扭曲程度，计算车辆通过时对钢轨的横向作用力8

踏面擦伤-冲击当量报警等级冲击当量三级报警=19或20二级报警=21或22一级报警23

超偏载-超载、偏载报警标准报警级别一级报警（严重）二级报警（一般）三级报警（跟踪）超载等于或大于容许载重量10t等于或大于容许载重量5t且小于10t等于或大于容许载重量2t且小于5t偏载总重心投影与车辆纵向中心线距离等于或大于150mm总重心投影与车辆纵向中心线距离等于或大于100mm且小于150mm总重心投影与车辆纵向中心线距离等于或大于75mm且小于100mm超重前后转向架架重之差等于或大于15t前后转向架架重之差等于或大于10t且小于15t前后转向架架重之差等于或大于8t且小于10t

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项目五车辆运行品质轨边动态监测系统（TPDS）5-2TPDS探测站的组成及功能

TPDS探测站TPDS轨边设备传感器阵列二维板式传感器剪力传感器轨边信号处理单元车号采集模块室内设备室内分析计算机不间断电源网路适配器电源分配器

TPDS安装示意图

室外部分包括：轨道测试平台安装在线路上，由专用混凝土轨枕，通过纵向连接，形成框架式轨道结构平台。平台由26根混凝土轨枕组成（其中A型轨枕10根，B型轨枕16根），轨枕间距0.6m，台面总长15m，轨枕长2.6m；A型轨枕上装配二维板式传感器，B型轨枕上设承轨槽和锚固螺栓孔。整个平台具有高平顺性和长期稳定性的结构，保证了线路的高平顺状态。同时在线路上安装时，要求在框架式结构两端使用至少15根III型混凝土轨枕，作为纵向刚度的过渡段。消除或最大限度消除了线路对车辆走行性能、轮载“动荷增量”的影响，保证了测量数据准确、装置稳定可靠。

A/B型枕组装结构图

探测站轨道测试平台

传感器是探测站测试设备中的核心部件，采用板式双向压力传感器和不打孔剪力传感器。板式压力传感器是一个二维压力传感器，用于测试轮轨相互作用的垂直力和横向力，它通过四个高强螺栓固定在测试平台中A型轨枕上，上部与钢轨紧固、下部与轨枕紧固，既是一个测力器件，同时又起着连接钢轨和轨枕的作用，实现了对钢轨的约束，保证了行车安全，一套设备共使用12只板式压力传感器，分布在6根A型轨枕上。不打孔剪力传感器用于测量钢轨在轮载下所受剪力，其信号与板式传感器信号合成后得到完整的，轮轨作用力大小和波形特征，它通过专用支架固定在钢轨上，一套设备共使用8对剪力传感器，每股钢轨4对。

二维板式传感器

不打孔式剪力传感器

测试平台上的传感器编号以行车方向为准，左轨上的传感器以两位数表示，右轨上的以三位数表示。编号的首数字代表传感器的类型：0表示水平力，1表示剪力，2表示压力。尾数代表列车通过传感器的