五型軌檢車檢測(cè)干擾及誤判分析

顧演強(qiáng) 上海鐵路局工務(wù)處

1 前言

對(duì)工務(wù)部門而言，軌檢車具有全面，科學(xué)，穩(wěn)定的特點(diǎn)。隨著對(duì)軌檢車的運(yùn)用，確保軌檢車檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確完整、減少干擾及誤判，對(duì)工務(wù)部門而言是極其重要的。

2 五型軌檢車的檢測(cè)原理

五型軌檢車安裝的是LaserailTM3000斷面和幾何測(cè)量系統(tǒng)，它采用激光攝像和高速圖像處理技術(shù)，運(yùn)用了慣性基準(zhǔn)原理、非接觸式測(cè)量方法。Laserail3000包括兩個(gè)主要部件：VME總線計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和非接觸測(cè)量組合。

VME總線計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用兩處理器配置。第一個(gè)處理器（I/O處理器）主要是提供操作者界面、測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)的比較、數(shù)據(jù)登錄和報(bào)告、文件管理相對(duì)于其他系統(tǒng)的界面、系統(tǒng)功能監(jiān)視和出錯(cuò)檢查及診斷功能；第二個(gè)處理器（GEOM處理器）主要是用于從傳感器生成軌道幾何數(shù)據(jù)并傳輸?shù)降谝粋€(gè)處理器。

非接觸測(cè)量組合包括用于鋼軌斷面非接觸測(cè)量的8個(gè)攝像機(jī)和4個(gè)激光器以及用于測(cè)量車輛橫向和垂向加速度運(yùn)動(dòng)以及滾動(dòng)和搖頭旋轉(zhuǎn)率的慣性包。

3 檢測(cè)中的干擾分析

五型軌檢車的檢測(cè)系統(tǒng)根據(jù)安裝位置的不同可分為車內(nèi)和車底兩大模塊。根據(jù)五型軌檢車的檢測(cè)原理可知，車內(nèi)部主要為數(shù)據(jù)分析及編輯系統(tǒng)，車底主要為數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)。

五型軌檢車的車底系統(tǒng)主要為安裝在檢測(cè)梁中用于鋼軌斷面非接觸測(cè)量的8個(gè)攝像機(jī)和4個(gè)激光器以及用于測(cè)量車輛橫向和垂向加速度運(yùn)動(dòng)以及滾動(dòng)和搖頭旋轉(zhuǎn)率的慣性包。由于車底設(shè)備長期暴露在外部，車輛長期運(yùn)行中容易受到外部因素的損耗和干擾。

3.1 陽光干擾

遮光欄的橡膠毛刷裙邊在軌檢車運(yùn)行過程中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)斷裂、脫落、破損等問題，一旦出現(xiàn)這種情況，陽光漫射會(huì)影響到攝像機(jī)采集鋼軌斷面圖像，出現(xiàn)異常波形，如下圖1所示。所以應(yīng)經(jīng)常查看遮光欄的橡膠毛刷裙邊，發(fā)現(xiàn)斷裂、脫落或破損應(yīng)及時(shí)更換。

圖1 陽光干擾

3.2 攝像機(jī)鏡片受污染干擾

攝像機(jī)防護(hù)鏡片在軌檢車運(yùn)行過程中經(jīng)常會(huì)被彈起的污水、道砟等雜物弄臟，嚴(yán)重時(shí)甚至磨損或擊碎。攝像機(jī)防護(hù)鏡片是否清潔是最常出現(xiàn)影響檢測(cè)準(zhǔn)確性的因素之一。如圖2所示，左邊為鏡片清潔時(shí)攝像頭采集的鋼軌斷面，右邊為鏡片受污時(shí)攝像頭采集的鋼軌斷面?？梢悦黠@的看到，通過受污的鏡片采集到的鋼軌斷面圖與實(shí)際鋼軌斷面有明顯的誤差，因此對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性影響較大。所以我們?cè)诿看螜z查前應(yīng)對(duì)攝像機(jī)鏡片進(jìn)行查看及擦拭，保持鏡片潔凈。

圖2 攝像機(jī)采集的鋼軌橫斷面圖

3.3 攝像機(jī)位置偏移干擾

在檢測(cè)過程中，經(jīng)常會(huì)遇到各種外界干擾影響檢測(cè)的準(zhǔn)確性。最常見的方法是通過查看攝像機(jī)產(chǎn)生的圖像來判定引起干擾的原因。如果圖像不完整或者太亮，使用Iris控制來調(diào)節(jié)圖像。完整的圖像應(yīng)該是連續(xù)的、一致的、完整描繪出鋼軌頭部斷面的圖像。如圖3左邊圖所示：

圖3 攝像機(jī)采集的鋼軌橫斷面圖

但有時(shí)通過攝像機(jī)我們可以發(fā)現(xiàn)圖3右邊圖像的現(xiàn)象。從圖3可以明顯的發(fā)現(xiàn)右邊的攝像機(jī)鋼軌圖像明顯高于左邊，當(dāng)軌檢車經(jīng)過超高較大的曲線時(shí)，攝像機(jī)會(huì)捕捉不到鋼軌頂端的畫面，從而會(huì)在WinDBCS上出現(xiàn)圖4這種曲線斷圖的現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象后，我們應(yīng)對(duì)攝像機(jī)的角度做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，確保圖像在中間位置。

圖4 曲線斷圖

3.4 車底懸掛雜物干擾

軌檢車在檢測(cè)過程中，也會(huì)因?yàn)檐嚨讘覓祀s物而引起干擾，如圖5所示：這種干擾是偶然性的，一旦出現(xiàn)只需等停車時(shí)將車底雜物清理干凈就可。

圖5 雜物干擾

4 檢測(cè)中的誤判分析

4.1 探感設(shè)備偏移引起的誤判

上海局的軌檢車WX999307曾經(jīng)在檢測(cè)過程中出現(xiàn)如圖6這種現(xiàn)象：在檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)波形圖在直線線路上會(huì)不間斷出現(xiàn)整體上浮的現(xiàn)象，但通過攝像機(jī)圖像并未發(fā)現(xiàn)任何問題。后進(jìn)庫檢查檢測(cè)梁發(fā)現(xiàn)左邊探感設(shè)備有松動(dòng)的現(xiàn)象。在軌檢車運(yùn)行時(shí)，車輛的振動(dòng)引起了探感設(shè)備的偏移而引起如圖6這種現(xiàn)象。

4.2 道岔有害空間引起的誤判

五型軌檢車在檢測(cè)過程中，經(jīng)常會(huì)在道岔區(qū)段出現(xiàn)三角坑、高低、水平、軌距等大值超限（見圖7）。

當(dāng)軌檢車通過既有線60-9#、60-12#道岔時(shí)，由于道岔在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上留下的有害空間，當(dāng)軌檢車通過道岔時(shí)，攝像頭取點(diǎn)正好位于有害空間上時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生不完整的鋼軌斷面圖，從而產(chǎn)生三角坑、水平、高低、軌距等大值虛假超限。

圖6 直線段整體上浮

圖7 道岔有害空間干擾

4.3 外界干擾引起TQI和T值的誤判

由于檢測(cè)過程中的各種干擾，我們可以通過編輯來刪除誤判，但由于TQI和T值的計(jì)算方式，這兩個(gè)值容易受到干擾因素的影響。TQI計(jì)算中由于取點(diǎn)是取的軌檢車每米4個(gè)點(diǎn)的采集數(shù)據(jù)，在編輯工程中，我們通過編輯軟件只能刪除各項(xiàng)超限值，但并不能刪除每米4個(gè)點(diǎn)的采集數(shù)據(jù)，也就是說即使我們將受到干擾公里的所有超限值都刪除，但其仍被用于計(jì)算TQI和T值中。當(dāng)某公里受到嚴(yán)重干擾時(shí)，我們可以將所有超限均刪除，公里扣分可能為零分，但該公里的TQI和T值仍舊相當(dāng)大，該公里也會(huì)被判為"優(yōu)先公里"，可見外界干擾對(duì)TQI和T值有很大的影響。隨著工務(wù)部門對(duì)五型軌檢車的不斷使用，各種影響檢測(cè)準(zhǔn)確行的干擾及誤判正在慢慢出現(xiàn)。作為軌道檢測(cè)人員，我們應(yīng)不斷總結(jié)分析，提高自身素質(zhì)，從而確保每次檢測(cè)的準(zhǔn)確完整。