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[摘要] 该文简要介绍货车运行故障动态图像监测系统（TFDS）的结构与工作原理，收集了部分实际运用中存在的问题及典型事例，针对现场实际情况及需要，提出了相应的改进措施及建议。
[关键词] TFDS 货车运行故障动态图像监测系统 高速数字相机阵列 光源补偿系统
为了全面适应铁路跨越式发展的新形势，铁道部提出了主要技术装备要达到或接近国际先进水平，更好地为铁路运输安全提供可靠保障，及时有效的防范和预警车辆事故的发生。由此，铁道部大力采用先进、成熟、经济、实用的可靠技术，建立全路车辆安全防范预警系统。货车运行故障动态图像监测系统(TFDS)就是该套系统的重要组成部分之一。目前，已有部分设备已经投入到现场实际生产运用中。TFDS系统投入使用后，将朝着以下几个目标发展：
①实现人机联控，提高车辆故障判别的可靠性；
②部分替代人工室外检查作业过程，从而减轻检车员的劳动强度，提高列检作业质量；
③缩减货车检修及停留时间，提高工作效率，从而提高运输效率；
④实现分散检测，集中报警，便于管理；
⑤实现全程网络监测，信息共享，为确保运输安全创造良好的前提条件。
1 TFDS系统的主要构成与工作原理
1.1 TFDS系统的主要构成
(1)信息采集设备
信息采集设备由车轮传感器系统、光源补偿系统、高速数字相机阵列、防护系统和AEI地面天线组成;信息采集设备通过车轮传感器系统控制高速数字相机阵列和光源补偿系统进行采集图像，同时通过地面AEI设备获取通过车的过车信息。
(2)信息传输设备
信息传输设备由图像处理服务器、光纤转换器和交换机组成；信息传输设备负责将采集到的图像信息以及从AEI设备获取的过车信息进行处理后快速传输到列检检测中心。
(3)列检检测中心
列检检测中心有交换机、路由器、调制解调器以及图像工作站组成。图像工作站负责显示接收到的图像信息和过车信息，并把检测信息上传至路局复示系统服务器上。
(4)部/路局复示系统
路局复示系统由数据服务器、调制解调器和复示终端组成。复示终端负责复示列检检测中心上传的图像检测信息和过车信息。
1.2 TFDS系统工作流程
TFDS系统工作流程如下所述：
(1)对TFDS地面采集设备供电，TFDS采集系统完成自检，等待列车到来；
(2)列车到来后，车轮传感器工作，控制光源和高速数字相机进行采集；
(3)采集结束后，图像传输服务器通过网络将图像快速传输到列检检测中心，室内检车员进行看图检测；
(4)室内检车员发现故障后，通知室外检车员确认并检修；
(5)室内检车员将检修信息上传至车辆段、路局、铁道部；
(6)路局、铁道部通过复示系统查看过车信息和故障信息。
工作流程如下图1所示：
1.3系统运用流程
系统运用流程如下图2所示：
2 实际运用中出现的问题
笔者通过对现场运用情况的调查，发现该套设备还存在一些不足之处，具体包括以下部分：
2.1 硬件设施方面
⑴高速数字相机像素有限，图像采集精度不足，对于零部件裂纹等细节情况的判断，非常困难。此外，目前该套系统所拍摄的图片，是以黑白形式生成图片，黑白图片的信息量非常有限，且色彩单调，既不利于故障的判断，又容易使工作者产生视觉疲劳；
⑵补偿光源值固定不变，不能随外界环境的明暗变化而发生变化，当遇到太阳光直射转向架部位等零部件时，易产生图像曝光过度的情况，从而无法确认零部件的真实状态，同时，也是对电源的一种浪费。如图（一）所示：
⑶当遇到下雨天气时，钢枕门开启后准备接车，雨水滴落在玻璃防护罩上，形成斑斑雨点，造成图像模糊不清，甚至图像扭曲变形，有时车辆上的油污等杂物滴落在玻璃防护罩上，后果将更糟糕，如图（二）所示：
⑷两车辆钩缓连接部通过摄像头时，由于两侧箱两正对面安装，当补偿光源启动时，受对面补偿光源的影响，导致软管连接等部分出现曝光过度现象，无法确认零部件的真实状态，如图（三）所示：
2.2 软件方面
⑴软件系统性能还不太稳定,有时会出现不明原因窜图现象,如图（四）所示：
(2)当遇到前后两辆车零部件同时出现在画面上时(如互钩差等图片),无论是前一辆车出现故障,还是后一辆车出现故障,一律默认为前一辆车的故障,无法自动区分开来,为保存资料及现场核对故障带来一定麻烦；
(3)在传送故障的过程中,查找故障名称时,感觉故障名称繁多,尤其是还保留了不少淘汰车辆的故障名称,无形中浪费不少时间,影响工作效率的提高；
(4)该套系统运行的前提条件是:关闭防火墙等安全系统.从而给网络系统埋下了严重的安全隐患。
2.3 其他方面
⑴与其配套的相关软件中,在＂列车动态监控系统信息管理平台＂中，其中<<看图日志浏览>>中,所记录的操作者,只默认一名操作者的作业时间,而不能正确区分每一工位上具体工作者的工作时间,如图（五）所示：
⑵在“列车动态监控系统信息管理平台”中，对于《列车故障信息一览表》中未提供打印功能,如需记录此项内容,只能借助其它软件,从而给工作者带来一定的麻烦,同时,在所有的打印功能中,均无预览及页面设置功能；
⑶在“列车动态监控系统信息管理平台”中，添加自定义故障名称时,只能按电脑自带程序自动排序,不能人工定义序号,给传送故障带来不便；
⑷在车次确认方面,经常会出现系统列出车次与车站值班员所报车次不相符的情况,或者列出H＊＊＊＊＊车次（据调查与机车司机输入有关），无法确认该车是上行还是下行，以及车次的性质,同时给故障确认及车辆运行状态全程监控等带来诸多不便。
3 改进措施及建议
3.1 硬件方面
(1)采用高像素的高速数码相机,以彩色图片的形式反映在终端界面上,由此,图像清晰,层次细腻且丰富,工作者不易产生视觉疲劳,同时有利于查找零配件的裂纹等细节部分；
⑵增添测光系统,与数码相机同步作业,即类似于照相机闪光灯的测光系统,补偿光源相当于照相机的闪光灯,其补偿光源的光照度根据图片的需要,与测光系统相互配合,随外界环境的变化而发生改变,其好处是不仅保证了图片的准确曝光度,而且在一定程度上减少电力资源的浪费；
⑶图像的清晰度与相机镜头有直接关系,同时也受到玻璃保护罩的影响.为了清除玻璃保护罩的水滴油污等,目前有的设备采用了压力空气风泵或刮雨器等装置,但效果不是很好.笔者认为可采用纳米材料制成的优质玻璃替代目前的产品.其特点是透光性好,水滴或油污等杂质滴落其表面,只会凝聚成珠状物,当车辆运行至钢枕上侧时,借助车辆的惯性产生的风力将珠状物吹掉,从而很好的保证了玻璃表面的光洁度。除此之外，在选择安装设备地址时，可考虑将设备安装在有隧道的地方，这样不仅可避免雨水的干扰，同时还可减少顶部阳光对钢枕摄像头的干扰，减少过度曝光现象的出现。或者可以考虑在钢枕摄像头照射范围的上方安装遮雨棚，效果与上述可谓异曲同工；
⑷目前,两侧箱安装位置是两正对面而设,倘若将安装位置错开一段距离,相关测试软件再进行局部调整,完全可以避免补偿光源相互影响的不利因素,从而保证互钩差等部位图像的清晰度。此外，在摄像头采集范围的对面安装一面深色遮阳物，将可有效地减少阳光对摄像头的干扰，从而保证侧箱摄像头采集图片的质量；
3.2 软件方面
⑴在图片创叔方面有必要作一些改进，如在接车的同时，工作者可立即浏览图片，从减少等待时间，达到提高工作效率的目的（据了解，目前现场上有部分厂家已开始在此方面做改进了）；
⑵对于自定义故障添加方面，有必要增加人工设置序列号功能，同时对于系统自带的故障名称允许被删除。其目的是：可对故障名称的顺序进行调整，即对于经常出现的故障名称排在前列，不常用的故障名称可排在后面，甚至删除淘汰车辆的故障名称，便于工作者及时查找及传送故障，从而达到提高工作效率的目的；
⑶在“列检动态监控系统信息管理平台”中，根据现场实际情况需要，室内检车员与室外检车员之间存在故障核对与处理情况，有必要在该系统中增添写入功能，便于台帐管理等工作；
⑷在“列检动态监控系统信息管理平台”中，有必要对其故障打印功能方面进行改进。具体包括增添页面设置与预览功能，便于操作者根据不同需要，进行相应的操作，如纸张尺寸，是否双面打印等功能，根据实际需求而设，从而避免资源浪费等；
⑸在“货车运行故障动态检测系统”终端上，设置相应的车辆运行方向、零部件方位等标识，以便于室内检车员及时准确通报故障方位，与室外检车员进行核对，从而提高整体的工作效率；
⑹在“货车运行故障动态检测系统”终端上，如果能增设局部放大功能，将便于对零部件的细节部分进行更准确地判断；
3.3 其他方面
⑴在车号输入方面，希望引起相关部门的足够重视，协调统一好，要求做到机车车次与车站确认的车次做到完全一致，以便于该套系统真正做到对车辆运行状态进行全程跟踪；
⑵目前该套系统只做到屏蔽客车数据传输功能，如能再完善一些，增添屏蔽客车的触发功能，即单独设置一套客货车识别系统，当客车通过时，系统自动识别，关闭所有信息采集系统，其好处是不仅减少了设备的磨损，延长其使用寿命，同时节约了能源及材料的损耗。
4 结语
通过一段时间的亲身体验，以及现场工作者反映的情况，笔者感觉TFDS系统的确在一定程度上减轻了室外检车员的劳动强度，例如，对于车底架部分，该系统可以轻松自如的掌握大部分配件的情况，同时，其受环境因素影响小，如高温天气的影响等等。从第一套TFDS系统开始投入运用，至目前为止，经历了两年多的时间，相信随着时间的推移，技术不断更新，该套系统必将越来越完善，最终趋向于以机代人的目标。
参考文献
[1] 陈伯施, 刘瑞扬. 地对车监控体系5T系统[M].北京: 中国铁道出版社, 2006
[2] 铁路技术管理规程. 北京: 中国铁道出版社, 2006
[3] 货车安全防范系统（TPDS、TADS、TFDS）运用管理细则. 运装货车电[2007]102号
[关键词] TFDS 货车运行故障动态图像监测系统 高速数字相机阵列 光源补偿系统
为了全面适应铁路跨越式发展的新形势，铁道部提出了主要技术装备要达到或接近国际先进水平，更好地为铁路运输安全提供可靠保障，及时有效的防范和预警车辆事故的发生。由此，铁道部大力采用先进、成熟、经济、实用的可靠技术，建立全路车辆安全防范预警系统。货车运行故障动态图像监测系统(TFDS)就是该套系统的重要组成部分之一。目前，已有部分设备已经投入到现场实际生产运用中。TFDS系统投入使用后，将朝着以下几个目标发展：
①实现人机联控，提高车辆故障判别的可靠性；
②部分替代人工室外检查作业过程，从而减轻检车员的劳动强度，提高列检作业质量；
③缩减货车检修及停留时间，提高工作效率，从而提高运输效率；
④实现分散检测，集中报警，便于管理；
⑤实现全程网络监测，信息共享，为确保运输安全创造良好的前提条件。
1 TFDS系统的主要构成与工作原理
1.1 TFDS系统的主要构成
(1)信息采集设备
信息采集设备由车轮传感器系统、光源补偿系统、高速数字相机阵列、防护系统和AEI地面天线组成;信息采集设备通过车轮传感器系统控制高速数字相机阵列和光源补偿系统进行采集图像，同时通过地面AEI设备获取通过车的过车信息。
(2)信息传输设备
信息传输设备由图像处理服务器、光纤转换器和交换机组成；信息传输设备负责将采集到的图像信息以及从AEI设备获取的过车信息进行处理后快速传输到列检检测中心。
(3)列检检测中心
列检检测中心有交换机、路由器、调制解调器以及图像工作站组成。图像工作站负责显示接收到的图像信息和过车信息，并把检测信息上传至路局复示系统服务器上。
(4)部/路局复示系统
路局复示系统由数据服务器、调制解调器和复示终端组成。复示终端负责复示列检检测中心上传的图像检测信息和过车信息。
1.2 TFDS系统工作流程
TFDS系统工作流程如下所述：
(1)对TFDS地面采集设备供电，TFDS采集系统完成自检，等待列车到来；
(2)列车到来后，车轮传感器工作，控制光源和高速数字相机进行采集；
(3)采集结束后，图像传输服务器通过网络将图像快速传输到列检检测中心，室内检车员进行看图检测；
(4)室内检车员发现故障后，通知室外检车员确认并检修；
(5)室内检车员将检修信息上传至车辆段、路局、铁道部；
(6)路局、铁道部通过复示系统查看过车信息和故障信息。
工作流程如下图1所示：
1.3系统运用流程
系统运用流程如下图2所示：
2 实际运用中出现的问题
笔者通过对现场运用情况的调查，发现该套设备还存在一些不足之处，具体包括以下部分：
2.1 硬件设施方面
⑴高速数字相机像素有限，图像采集精度不足，对于零部件裂纹等细节情况的判断，非常困难。此外，目前该套系统所拍摄的图片，是以黑白形式生成图片，黑白图片的信息量非常有限，且色彩单调，既不利于故障的判断，又容易使工作者产生视觉疲劳；
⑵补偿光源值固定不变，不能随外界环境的明暗变化而发生变化，当遇到太阳光直射转向架部位等零部件时，易产生图像曝光过度的情况，从而无法确认零部件的真实状态，同时，也是对电源的一种浪费。如图（一）所示：
⑶当遇到下雨天气时，钢枕门开启后准备接车，雨水滴落在玻璃防护罩上，形成斑斑雨点，造成图像模糊不清，甚至图像扭曲变形，有时车辆上的油污等杂物滴落在玻璃防护罩上，后果将更糟糕，如图（二）所示：
⑷两车辆钩缓连接部通过摄像头时，由于两侧箱两正对面安装，当补偿光源启动时，受对面补偿光源的影响，导致软管连接等部分出现曝光过度现象，无法确认零部件的真实状态，如图（三）所示：
2.2 软件方面
⑴软件系统性能还不太稳定,有时会出现不明原因窜图现象,如图（四）所示：
(2)当遇到前后两辆车零部件同时出现在画面上时(如互钩差等图片),无论是前一辆车出现故障,还是后一辆车出现故障,一律默认为前一辆车的故障,无法自动区分开来,为保存资料及现场核对故障带来一定麻烦；
(3)在传送故障的过程中,查找故障名称时,感觉故障名称繁多,尤其是还保留了不少淘汰车辆的故障名称,无形中浪费不少时间,影响工作效率的提高；
(4)该套系统运行的前提条件是:关闭防火墙等安全系统.从而给网络系统埋下了严重的安全隐患。
2.3 其他方面
⑴与其配套的相关软件中,在＂列车动态监控系统信息管理平台＂中，其中<<看图日志浏览>>中,所记录的操作者,只默认一名操作者的作业时间,而不能正确区分每一工位上具体工作者的工作时间,如图（五）所示：
⑵在“列车动态监控系统信息管理平台”中，对于《列车故障信息一览表》中未提供打印功能,如需记录此项内容,只能借助其它软件,从而给工作者带来一定的麻烦,同时,在所有的打印功能中,均无预览及页面设置功能；
⑶在“列车动态监控系统信息管理平台”中，添加自定义故障名称时,只能按电脑自带程序自动排序,不能人工定义序号,给传送故障带来不便；
⑷在车次确认方面,经常会出现系统列出车次与车站值班员所报车次不相符的情况,或者列出H＊＊＊＊＊车次（据调查与机车司机输入有关），无法确认该车是上行还是下行，以及车次的性质,同时给故障确认及车辆运行状态全程监控等带来诸多不便。
3 改进措施及建议
3.1 硬件方面
(1)采用高像素的高速数码相机,以彩色图片的形式反映在终端界面上,由此,图像清晰,层次细腻且丰富,工作者不易产生视觉疲劳,同时有利于查找零配件的裂纹等细节部分；
⑵增添测光系统,与数码相机同步作业,即类似于照相机闪光灯的测光系统,补偿光源相当于照相机的闪光灯,其补偿光源的光照度根据图片的需要,与测光系统相互配合,随外界环境的变化而发生改变,其好处是不仅保证了图片的准确曝光度,而且在一定程度上减少电力资源的浪费；
⑶图像的清晰度与相机镜头有直接关系,同时也受到玻璃保护罩的影响.为了清除玻璃保护罩的水滴油污等,目前有的设备采用了压力空气风泵或刮雨器等装置,但效果不是很好.笔者认为可采用纳米材料制成的优质玻璃替代目前的产品.其特点是透光性好,水滴或油污等杂质滴落其表面,只会凝聚成珠状物,当车辆运行至钢枕上侧时,借助车辆的惯性产生的风力将珠状物吹掉,从而很好的保证了玻璃表面的光洁度。除此之外，在选择安装设备地址时，可考虑将设备安装在有隧道的地方，这样不仅可避免雨水的干扰，同时还可减少顶部阳光对钢枕摄像头的干扰，减少过度曝光现象的出现。或者可以考虑在钢枕摄像头照射范围的上方安装遮雨棚，效果与上述可谓异曲同工；
⑷目前,两侧箱安装位置是两正对面而设,倘若将安装位置错开一段距离,相关测试软件再进行局部调整,完全可以避免补偿光源相互影响的不利因素,从而保证互钩差等部位图像的清晰度。此外，在摄像头采集范围的对面安装一面深色遮阳物，将可有效地减少阳光对摄像头的干扰，从而保证侧箱摄像头采集图片的质量；
3.2 软件方面
⑴在图片创叔方面有必要作一些改进，如在接车的同时，工作者可立即浏览图片，从减少等待时间，达到提高工作效率的目的（据了解，目前现场上有部分厂家已开始在此方面做改进了）；
⑵对于自定义故障添加方面，有必要增加人工设置序列号功能，同时对于系统自带的故障名称允许被删除。其目的是：可对故障名称的顺序进行调整，即对于经常出现的故障名称排在前列，不常用的故障名称可排在后面，甚至删除淘汰车辆的故障名称，便于工作者及时查找及传送故障，从而达到提高工作效率的目的；
⑶在“列检动态监控系统信息管理平台”中，根据现场实际情况需要，室内检车员与室外检车员之间存在故障核对与处理情况，有必要在该系统中增添写入功能，便于台帐管理等工作；
⑷在“列检动态监控系统信息管理平台”中，有必要对其故障打印功能方面进行改进。具体包括增添页面设置与预览功能，便于操作者根据不同需要，进行相应的操作，如纸张尺寸，是否双面打印等功能，根据实际需求而设，从而避免资源浪费等；
⑸在“货车运行故障动态检测系统”终端上，设置相应的车辆运行方向、零部件方位等标识，以便于室内检车员及时准确通报故障方位，与室外检车员进行核对，从而提高整体的工作效率；
⑹在“货车运行故障动态检测系统”终端上，如果能增设局部放大功能，将便于对零部件的细节部分进行更准确地判断；
3.3 其他方面
⑴在车号输入方面，希望引起相关部门的足够重视，协调统一好，要求做到机车车次与车站确认的车次做到完全一致，以便于该套系统真正做到对车辆运行状态进行全程跟踪；
⑵目前该套系统只做到屏蔽客车数据传输功能，如能再完善一些，增添屏蔽客车的触发功能，即单独设置一套客货车识别系统，当客车通过时，系统自动识别，关闭所有信息采集系统，其好处是不仅减少了设备的磨损，延长其使用寿命，同时节约了能源及材料的损耗。
4 结语
通过一段时间的亲身体验，以及现场工作者反映的情况，笔者感觉TFDS系统的确在一定程度上减轻了室外检车员的劳动强度，例如，对于车底架部分，该系统可以轻松自如的掌握大部分配件的情况，同时，其受环境因素影响小，如高温天气的影响等等。从第一套TFDS系统开始投入运用，至目前为止，经历了两年多的时间，相信随着时间的推移，技术不断更新，该套系统必将越来越完善，最终趋向于以机代人的目标。
参考文献
[1] 陈伯施, 刘瑞扬. 地对车监控体系5T系统[M].北京: 中国铁道出版社, 2006
[2] 铁路技术管理规程. 北京: 中国铁道出版社, 2006
[3] 货车安全防范系统（TPDS、TADS、TFDS）运用管理细则. 运装货车电[2007]102号