淺析動(dòng)車運(yùn)行安全狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的新進(jìn)展

侯文軍

[摘要]隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，動(dòng)車運(yùn)行安全狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)得到巨大的提升。一系列的創(chuàng)新監(jiān)測模式得到開發(fā)和應(yīng)用，當(dāng)前國內(nèi)外研究的主要?jiǎng)酉虬ǎ和ㄐ判盘柋O(jiān)測預(yù)警、動(dòng)車運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控、線路基礎(chǔ)設(shè)施以及環(huán)境的監(jiān)測預(yù)警等方面。本文結(jié)合實(shí)際的科研經(jīng)驗(yàn)，對動(dòng)車運(yùn)行安全狀態(tài)檢測技術(shù)的進(jìn)展進(jìn)行了分析，對動(dòng)車的安全運(yùn)行提供了技術(shù)保障，促進(jìn)了科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，望對今后的學(xué)術(shù)以及實(shí)際操作提供一定的價(jià)值和意義。

[關(guān)鍵詞]動(dòng)車；監(jiān)測技術(shù)；進(jìn)展

前言

當(dāng)下，我國已成為世界上動(dòng)車發(fā)展最快，規(guī)模最大的國家。動(dòng)車建設(shè)有利于增大鐵路客貨運(yùn)輸?shù)哪芰?，更能加快區(qū)域性城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)發(fā)展，為我國社會(huì)主義生態(tài)文明建設(shè)做出重要貢獻(xiàn)。動(dòng)車是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，它的每一個(gè)子系統(tǒng)和設(shè)施受各種因素的影響，人為因素或者環(huán)境因素等。動(dòng)車運(yùn)行安全狀態(tài)的監(jiān)測技術(shù)能夠最大限度的防控安全風(fēng)險(xiǎn)，本文詳細(xì)闡述了當(dāng)前動(dòng)車運(yùn)行安全檢測和監(jiān)測技術(shù)以及進(jìn)展，希望對動(dòng)車的建設(shè)和管理起到一定的提高作用。

一、動(dòng)車運(yùn)行的綜合檢測

1檢測系統(tǒng)

動(dòng)車運(yùn)行的軌道檢測具有軌向、高低水平以及三角坑的幾何參數(shù)的檢測功能。捷聯(lián)式檢測系統(tǒng)有效的解決了軌道長波不平順的監(jiān)測難題，同時(shí)精確到毫米級的精度；多為慣性技術(shù)的應(yīng)用大大提高了對大半徑的曲線測量的準(zhǔn)確度。

運(yùn)用非線性攝像機(jī)標(biāo)定模型來進(jìn)行弓網(wǎng)檢測，徹底解決了高速圖像處理的難度問題，有效的促成了接觸網(wǎng)幾何參數(shù)與弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)參數(shù)的結(jié)合。弓網(wǎng)的檢測對了解接觸線的磨損以及接觸線受流參數(shù)的變化有很大的作用。

軌道的動(dòng)力學(xué)檢測包括對動(dòng)車的加速度、以及輪軌作用力的檢測，綜合這些測量結(jié)果，做出對動(dòng)車運(yùn)行的響應(yīng)特性，進(jìn)而評價(jià)動(dòng)車軌道的平順性。通信的檢測易受沿線電磁環(huán)境的干擾，因此要加強(qiáng)GSM-R的覆蓋，做好應(yīng)用質(zhì)量的檢測和評定。

綜合系統(tǒng)利用利用多種定位技術(shù)，將各個(gè)檢測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)空間同步化、數(shù)據(jù)同步交換以及集中監(jiān)視和處理。綜合系統(tǒng)的應(yīng)用，加強(qiáng)了對檢測列車的精確定位和檢測信號的有效傳遞。

2檢測數(shù)據(jù)的分析和處理

將數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)和管理，有利于動(dòng)車運(yùn)行的安全和便捷，再通過對數(shù)據(jù)的綜合分析，能夠得出基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)用狀態(tài)，因此，建立一個(gè)綜合的數(shù)據(jù)監(jiān)測和處理分析平臺(tái)是動(dòng)車安全運(yùn)行的有效保障。同時(shí)還能夠?qū)A(chǔ)設(shè)施的變化做出預(yù)測，為設(shè)施的養(yǎng)護(hù)和動(dòng)車是運(yùn)行提供了保障和建議。

3基礎(chǔ)專業(yè)設(shè)施的監(jiān)測能夠滿足軌道狀態(tài)和接觸網(wǎng)等監(jiān)測需要，基礎(chǔ)專業(yè)的設(shè)施監(jiān)測必須有專業(yè)的監(jiān)測設(shè)備，包括：接觸網(wǎng)檢測車、鋼軌探傷設(shè)備儀、限界監(jiān)測測量車以及電務(wù)檢測車等。

二、軸溫檢測技術(shù)及系統(tǒng)的綜合建設(shè)

1動(dòng)車的軸溫檢測

當(dāng)前階段，對動(dòng)車的軸溫檢測最便捷也是最高效的是利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來跟蹤檢測。整個(gè)系統(tǒng)是包括：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、動(dòng)車控制臺(tái)節(jié)點(diǎn)以及地面接收站和動(dòng)車軸溫監(jiān)控中心構(gòu)成。它的工作原理是：首先依靠無線傳感器對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集：然后再將數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送，傳到運(yùn)行的動(dòng)車上；緊接著，運(yùn)行的動(dòng)車將各列車廂的軸溫檢測數(shù)據(jù)發(fā)給最近的數(shù)據(jù)接收站（接收站之間的距離最遠(yuǎn)不能超過30公里）；有接收站進(jìn)行分析處理，再反饋給動(dòng)車控制臺(tái)，這一整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行對動(dòng)車運(yùn)行的軸溫起到了時(shí)時(shí)監(jiān)控的作用。

動(dòng)車的車載檢測系統(tǒng)主要用于對軸溫進(jìn)行監(jiān)測和報(bào)警。該系統(tǒng)是有溫度和振動(dòng)傳感器組成，能夠?qū)?dòng)車車軸的振動(dòng)頻率和溫度進(jìn)行同時(shí)探測。在車載系統(tǒng)中，還有一個(gè)組合傳感器，它體積較小、檢測精度高，安裝在軸箱軸承的密封系統(tǒng)中。車載檢測系統(tǒng)的最大優(yōu)勢是體積小、安裝方便。安裝在動(dòng)車上能夠隨時(shí)的對軸溫進(jìn)行監(jiān)測，也避免了外界的干擾。是動(dòng)車運(yùn)行過程中，最重要的檢測手段，也是安全運(yùn)行的重要保障。

2系統(tǒng)的綜合建設(shè)

對系統(tǒng)的建設(shè)要有規(guī)劃性，首先要對監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行功能完善，加強(qiáng)監(jiān)測技術(shù)的集成和提高：把各個(gè)檢測設(shè)備布置成層狀結(jié)構(gòu)，使它們最大化的發(fā)揮監(jiān)測與檢測功能，創(chuàng)造統(tǒng)一的監(jiān)測平臺(tái)。其次，打造一個(gè)兼容性的開放式構(gòu)架，使之能無限度接受各個(gè)設(shè)備的監(jiān)測數(shù)據(jù)。最后要保證供電設(shè)備的安全持續(xù)進(jìn)行，是各方數(shù)據(jù)能夠綜合快速的進(jìn)行分析和運(yùn)用。綜合的SCADA系統(tǒng)有主控中心、運(yùn)動(dòng)終端以及通信網(wǎng)絡(luò)組成，它的運(yùn)用同時(shí)要結(jié)合和依靠配電設(shè)施的運(yùn)營。綜合系統(tǒng)的應(yīng)用，加強(qiáng)了對動(dòng)車運(yùn)行的監(jiān)視和控制，有效的采集了動(dòng)車安全運(yùn)行狀態(tài)下的信息資料，同時(shí)也對故障以及預(yù)警等做出了高效控制。及時(shí)有效的保障了動(dòng)車的安全運(yùn)行。

三、動(dòng)車運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控

1動(dòng)車運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控系統(tǒng)

動(dòng)車的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)是以網(wǎng)絡(luò)信息為平臺(tái)，以無線傳輸為技術(shù)手段，以安全運(yùn)行為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的時(shí)時(shí)監(jiān)控，對數(shù)據(jù)的有效采集和分析，對故障的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，做到時(shí)刻保證動(dòng)車的安全運(yùn)行。一般主要從3大方面對動(dòng)車的運(yùn)行實(shí)行監(jiān)控，遠(yuǎn)程監(jiān)控、車載監(jiān)控以及地面的監(jiān)控和防護(hù)。

車載系統(tǒng)是主要為了對動(dòng)車進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤和故障預(yù)防，它主要是對動(dòng)車的性能和部件的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行時(shí)時(shí)監(jiān)控和診斷，能夠很快的發(fā)現(xiàn)故障部位，并及時(shí)發(fā)出警報(bào)。車載系統(tǒng)同時(shí)還具有采集處理信息、故障排查、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析處理的功能。大大增強(qiáng)了動(dòng)車運(yùn)行的安全指數(shù)，方便了動(dòng)車的運(yùn)營和維修。將各類的傳感器安裝在動(dòng)車的各個(gè)部件或設(shè)備上，對動(dòng)車運(yùn)行時(shí)的速度、壓力、溫度和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，將動(dòng)車的各個(gè)組件連成一個(gè)整體。

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是動(dòng)車安全運(yùn)行的重要保障。采集設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)控制監(jiān)測設(shè)備將動(dòng)車運(yùn)行時(shí)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)和狀態(tài)的信息（位置、速度、制動(dòng)、溫度以及設(shè)施安全狀態(tài)信息），通過GPRS無線傳輸系統(tǒng)通過遠(yuǎn)程傳輸，傳給地面主控中心，將動(dòng)車的實(shí)時(shí)狀態(tài)隨時(shí)傳遞出來。為動(dòng)車是運(yùn)行和維護(hù)提供重要的技術(shù)支持。

2動(dòng)車防脫軌技術(shù)

動(dòng)車運(yùn)行的速度越快，動(dòng)車與軌道相互作用以及與空氣的動(dòng)力作用越加明顯，輪軌關(guān)系就越加復(fù)雜。這就埋下了動(dòng)車脫軌的隱患，盡管在動(dòng)車運(yùn)行時(shí)有一定的安全技術(shù)。當(dāng)前國內(nèi)外正在開展研發(fā)告訴動(dòng)車運(yùn)行防脫安全技術(shù)的研究，主要從以下方面入手。

（1）從軌道入手，加大鋼軌的抗傾翻能力。包括荷載對鋼軌抗傾翻的影響研究、障礙物對鋼軌抗傾翻的影響以及鋼軌抗傾翻的技術(shù)研究。

（2）防脫線的研究。以動(dòng)車運(yùn)行的模擬實(shí)驗(yàn)，來確定分析列車脫軌時(shí)荷載對鋼軌的動(dòng)力影響。再根據(jù)我過的動(dòng)車發(fā)展現(xiàn)狀，進(jìn)一步提高鋼軌抗傾翻能力的技術(shù)措施。打造出適合我國的動(dòng)車安全防脫線裝置。

四、結(jié)束語

如今，動(dòng)車在我國的運(yùn)營時(shí)間不長，但這并不阻礙我國動(dòng)車的發(fā)展速度。我過已是動(dòng)車高鐵大國，依靠各種檢測技術(shù)和安全措施的管理，再結(jié)合我國動(dòng)車發(fā)展的優(yōu)勢條件，使我國的動(dòng)車投運(yùn)規(guī)模之大，擴(kuò)充速度之快。如今，我國正在向著更安全、更科技的方向進(jìn)行研究和創(chuàng)新，不斷完善動(dòng)車安全運(yùn)行的體系建設(shè)。為動(dòng)車的快速安全發(fā)展帶來更加穩(wěn)定的技術(shù)支持。