铁路车辆安全监测检测系统（5T+） 技术及应用

哈尔滨国铁科技集团股份有限公司

 随着我国铁路线网的不断加密，铁路车辆类型增多、保有量增大，车辆运用环境变得复杂多变，运用效率和行车密度不断提升，车辆全寿命周期内的服役性能在线感知、健康状态科学评估、智能运维决策支持均成为了行业关注的焦点和难点。鉴于铁路车辆在服役周期内受到结构、性能变化与基础设施的耦合影响，定期检修维护的传统安全管理模式已难以有效应对如此庞大复杂动态系统中的潜在风险，难以全面掌握车辆服役性能演变规律，亟待转向基于风险主动防御范式并实施超前防范策略，进一步提升我国铁路车辆运行安全保障能力和智能运维水平。

项目团队以上述应用需求为导向，在“5T+”系统中创新应用红外测温、声学、力学、机器视觉、人工智能等技术，形成5项核心技术、12项配套技术、12个故障智能诊断模型、9大产品技术平台。

   一、主要科技创新

1.建立运行风险重点指标监控体系，构建“设备-数据-应用”三层次协同的车辆安全监测检测系统，形成车辆运行安全超前防范技术体系。

创新构建基于系统工程理论的铁路车辆运行安全超前防控体系。以需求为导向，首创提出“风险评估-动态监测/检测-主动防控”三位一体的安全防控框架，发明基于风险分级的铁路车辆运行安全监测检测方法；建立轨旁轴温、声学、力学、机器视觉、车载综合监控等六大系统，构筑全球规模最大、功能完善的铁路车辆运行安全监测检测体系，实现我国铁路车辆全车型覆盖，以及全天候、全方位、全生命周期的实时监测检测。

     系统构建“设备-数据-应用”三层次协同的“5T+”技术体系。首创建立覆盖我国铁路车辆运行风险评估、状态动态监测检测、主动防控全链条的完整技术体系，提出关键传感技术、故障分析、智能诊断等12类关键技术标准，创新构建运维管理、作业规程等应用技术规范，丰富完善了符合我国路情、具有完全自主知识产权的运维技术标准体系。

 

 

     2.首创构建“高维数据引擎-跨域融合建模-全场景监测闭环” 三级递进式技术架构，构建从数据底座到智能决策的完整技术链路，实现监测检测范式多维度的转变和革新。

     高维大数据引擎：提出车–地–云数据流通机制，构建支撑全链路的高效数据底座。首创铁路车辆安全技防“三位一体”大数据引擎，创建由车载、轨旁监测检测设备到监控中心（联网平台）的端-管-云数字网络，解决包含数据采集、数据清洗、数据存储和数据挖掘等环节的数据流通难题，打通探测站设备到数据中心的数据链路，实现车-地-云“三位一体”数据流通。

     跨域数据融合与量化建模技术：提出多物理域数据协同机制，构建从融合数据到量化指标的转化体系。基于高维大数据引擎的海量数据，首创跨物理域（热学、声学、力学、机器视觉）数据协同感知框架，通过轴承/轮对温度及声谱、轮轨作用力、关键部件外观图像等特征映射与检测对象动态关联，打破物理域壁垒，构筑多维度数据基底；首创多源异构数据量化建模方法，整合全路“ 5T+”设备海量监测检测数据，构建含21项核心方法与参数的健康状态评估体系，创新建立车辆健康评估量化模型，实现从原始数据到健康指标的科学转化。

     全场景融合应用适配技术：创新提出基于量化指标的场景适配机制，构建覆盖复杂工况的精准监测网络。创新“多域数据采集-量化指标驱动-动态场景适配”全链路方法，构建覆盖不同车种车型、不同速度等级、不同运用场景的融合监测检测网络，显著提升了复杂变工况下“5T+”的场景适应性与预警可靠性。

 

     3.自主研制车辆安全监测检测成套技术装备与联网应用系统，实现车辆运行状态的实时感知、智能诊断和联网预警，有效支撑车辆全寿命周期健康管理和数智化精准修。

 研制铁路车辆安全监测检测的“5T+”成套技术装备。研制“5T+”成套技术装备：自适应感温、高精度测温的车辆轴温智能探测系统（THDS）设备，声阵列拾取、强噪音抑制的车辆滚动轴承故障轨旁声学诊断系统（TADS）设备，轮轨力连续测量的车辆运行品质轨旁动态监测系统（TPDS）设备，高速高清成像、抗强光干扰的车辆故障轨旁图像检测系统（TFDS/TVDS）设备，多源感知、车地融合的客车运行安全监控系统（TCDS）设备。通过“5T+”设备研制，实现铁路车辆整车及关键部件的智能检测和健康管理，推动车辆检修由计划修向数字化精准维修转变。

     建成铁路车辆安全监测设备全路联网应用平台。攻克多模态传感器、多型制监测设备联网接入与融合应用技术，创新采用“业务引领+数据赋能”双轮驱动的平台建设理念，实现“5T+”设备全路联网运用；以“数据中台、算法驱动、智能决策、精准预报”为核心要素，构建车辆运行安全监控数字化、智能化技术体系。基于“5T+”设备海量监测检测数据与车辆造修数据的整合汇聚和挖掘利用，有力支撑车辆全生命周期故障预测与健康管理应用，进一步提高车辆装备安全水平。

二、项目评价

   项目整体成果达到国际先进水平，其中铁路车辆安全监测检测系统、综合联网平台技术处于国际领先水平。

三、成果及效益

    项目共授权21项发明专利、18项实用新型专利、26项软件著作权与论文、9项标准和技术条件，获得各类科技奖励共11项。

    截至 2024 年底，全路联网“5T+”设备共1.7万台套，覆盖全路11.4万公里普速铁路网，年均探测43.74亿辆次。项目效益主要表现：实现铁路货车连续18年无燃切轴事故，车辆系统连续7年未发生一般B类及以上责任行车事故，近5年客货车故障率分别下降30%、25%；近3年“5T+”设备产值14.06亿元，基于设备应用，有效降低了车辆运维成本，减轻了一线职工劳动强度，减少维修上道配合工作量50%以上；铁路货车“十四五”期间维修成本累计节省68.8亿元，减员1.2万人、节省人工成本60.3亿元；货列检作业安全保障距离延长至1000公里，货车厂修、段修周期延长，货车检修率长期保持在3%以下，为货运量实现连续增长提供了强有力的装备保障。