城市軌道交通綜合檢測車方案研究關(guān)鍵分析

胡濤

摘要：本文主要按照現(xiàn)下城市軌道交通特征，結(jié)合日常檢測現(xiàn)狀，充分借鑒高速鐵路綜合檢測列車成功實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，研究城市軌道交通綜合檢測車，分析其總體、車輛方案基礎(chǔ)上，精細(xì)化闡述其檢測系統(tǒng)方案。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;基礎(chǔ)設(shè)施;綜合檢測;檢測系統(tǒng)

前言

城市化發(fā)展過程中，我國城市軌道交通處于新發(fā)展階段，客流量呈上升態(tài)勢，檢修時間持續(xù)性被縮短，車輛長時間內(nèi)處于高負(fù)荷運(yùn)營中。因此，為保證行車可靠性及安全性，需積極加大研究城市軌道交通綜合檢測車，確保車輛運(yùn)行可靠性及安全性。

一、總體及車輛方案分析

（一）總體方案

城市軌道交通綜合檢測車以地鐵B型車為主，以三輛為編制組合單位，全車體選用鋁合金材料，其中最大抽重量高達(dá)14t，最高運(yùn)行速度可達(dá)120km/h，并預(yù)先存留一定的運(yùn)行接口，其接口呈現(xiàn)為全自動化。綜合檢測車輛可聯(lián)合配置定位同步、軌道、鋼軌輪廓、通信及信號等檢測系統(tǒng)，不同系統(tǒng)構(gòu)成及功能不盡相同。

（二）車輛方案

整個車輛材料主要以全鋁合金為主，車體受垂直載荷狀況下可受850kN壓縮力，并吻合車體運(yùn)行相關(guān)要求。轉(zhuǎn)向架作為車輛核心構(gòu)成，其質(zhì)量與最終行車可靠性密切相關(guān)，選取H型低合金高強(qiáng)度鋼板作為整體焊接構(gòu)架。牽引系統(tǒng)為車輛運(yùn)行提供驅(qū)動力，主要選取變頻變壓逆變器實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)，傳動系統(tǒng)選取三相異步電機(jī)，以此驅(qū)動系統(tǒng)運(yùn)行，控制逆變器控制系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)，主要依托微機(jī)控制實(shí)現(xiàn)，具備較強(qiáng)的故障自診斷及信息存儲能力;牽引方式為車控模式，并利用2臺輔助變流器做以輔助。制動系統(tǒng)主要選用微機(jī)控制，以架控模式為主，一個轉(zhuǎn)向架匹配一個制動控制單元。

二、車輛系統(tǒng)方案分析

（一）定位同步系統(tǒng)

為從本質(zhì)層面提高檢測精準(zhǔn)度，確保各項(xiàng)檢測系統(tǒng)檢測速度、里程及時間統(tǒng)一性，車輛應(yīng)增設(shè)相應(yīng)的同步系統(tǒng)。利用精度較高的衛(wèi)星定位授時系統(tǒng)，內(nèi)部配備精度較高溫度恒定系統(tǒng)，為衛(wèi)星功能失效條件下時間保持功能仍處于正常。定位同步系統(tǒng)內(nèi)部包含多個模塊，即全球?qū)Ш侥K、射頻識別、光電編碼器、采集處理等，全球?qū)Ш侥K主要是動態(tài)化接收衛(wèi)星信號，并將其數(shù)據(jù)與初期數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對，經(jīng)緯度數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫內(nèi)信息保持一致時，可精準(zhǔn)性提取相關(guān)線路信息，利用誤差修正方法獲取精準(zhǔn)性較高的里程信息;射頻識別是接收相關(guān)信號之后，將其與數(shù)據(jù)庫信息比對，也通誤差修正方法獲取準(zhǔn)確里程信息，將該信息動態(tài)化傳輸至其他系統(tǒng)內(nèi)。

（二）軌道幾何、鋼軌輪廓檢測系統(tǒng)

一方面，軌道幾何檢測系統(tǒng)主要選取多種方式，并保證其處于承載狀態(tài)下檢測軌道，一般檢測內(nèi)容較多，如軌距、左右軌距、三角坑等。檢測上述項(xiàng)目核心內(nèi)容為，動態(tài)化實(shí)現(xiàn)測量軌道各類參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動化分析，準(zhǔn)確判定軌道各類數(shù)據(jù)存在偏差，為后續(xù)養(yǎng)護(hù)維修工作提供保證。另一方面，鋼軌輪廓檢測系統(tǒng)。充分應(yīng)用光測量技術(shù)，在車輛下方增設(shè)相應(yīng)的攝像機(jī)和激光器，動態(tài)化對鋼軌進(jìn)行多維度、多層次圖像采集，依托計(jì)算機(jī)技術(shù)對其圖像進(jìn)行處理，將正常鋼軌作為基準(zhǔn)點(diǎn)，將處理數(shù)據(jù)與其進(jìn)行比對，獲取其相關(guān)磨損參考數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)合成傳輸、速度調(diào)整及優(yōu)化。一般采樣單位以1m即可，精度控制在0.2mm[1]。

（三）軌道狀態(tài)巡檢系統(tǒng)

為達(dá)成軌道狀態(tài)巡檢目標(biāo)，需充分以數(shù)字高清技術(shù)、機(jī)器視覺等為導(dǎo)向，選取圖像傳感器，并保證其擁有較強(qiáng)的辨識率、噪聲低，設(shè)計(jì)高速動態(tài)化圖像采集系統(tǒng)，保證線路軌道設(shè)施成像更具清晰化。以圖像分析、模式等為基礎(chǔ)，充分利用專家系統(tǒng)實(shí)時對線路運(yùn)行狀態(tài)檢測，通過性能優(yōu)良的計(jì)算機(jī)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，全生命周期巡視線路設(shè)備工作狀態(tài)，自動化辨識各類質(zhì)量缺陷，及時記錄于相關(guān)數(shù)據(jù)庫內(nèi)。軌道狀態(tài)巡檢系統(tǒng)包含技術(shù)指標(biāo)較多，如圖像分辨率、缺陷檢出率。

（四）接觸網(wǎng)/軌檢測系統(tǒng)

1、接觸網(wǎng)檢測系統(tǒng)

接觸網(wǎng)檢測系統(tǒng)主要包含兩種形式，即非接觸式檢測、接觸式檢測。第一，接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測系統(tǒng)選取非接觸式檢測，利用高精度掃描技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多個幾何參數(shù)信息實(shí)時檢測，依照初期設(shè)定采樣率等參數(shù)，對周圍環(huán)境循環(huán)掃描，動態(tài)化對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，辨識接觸線信息獲取初期檢測成果，并將其與位移補(bǔ)償傳感器結(jié)果進(jìn)行比對，獲取最終車體振動補(bǔ)償后檢測結(jié)果。第二，接觸式接觸網(wǎng)檢測系統(tǒng)以傳感技術(shù)為導(dǎo)向，選取精度較高的傳感器和激光距器檢測接觸網(wǎng)，檢測信號依托信號傳輸系統(tǒng)傳輸至自動采集系統(tǒng)，對其數(shù)據(jù)自動存儲、超限自動判斷與對比診斷，實(shí)現(xiàn)多個參數(shù)動態(tài)化檢測[2]。

2、接觸軌檢測系統(tǒng)

第一，接觸軌幾何參數(shù)檢測系統(tǒng)主要利用視覺光測量技術(shù)，選取光源照射、走行軌輪廓，通過將實(shí)際坐標(biāo)進(jìn)行變換、計(jì)算機(jī)圖像濾波等處理措施，計(jì)算相應(yīng)鋼軌特征點(diǎn)處于空間坐標(biāo)內(nèi)實(shí)際位移變化量。選取動態(tài)化實(shí)時操作系統(tǒng)，依托安設(shè)于車輪軸端編碼器脈沖，對車輛接觸軌和行走軌道信息采集及高效處理。動態(tài)化操作平臺對檢測數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性判定，并及時生成相關(guān)圖形及數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)平臺完成數(shù)據(jù)接收、存儲等操作，可實(shí)現(xiàn)同一線路兩次檢測數(shù)據(jù)比對，掌握線路出現(xiàn)異常變化現(xiàn)象。第二，接觸軌受檢測系統(tǒng)選用各類檢測設(shè)備，完成接觸軌系統(tǒng)動態(tài)平順性檢測，判定其運(yùn)行實(shí)際狀況。

3、信號及安全監(jiān)測系統(tǒng)

一方面，針對城市軌道交通應(yīng)用頻次較高的設(shè)備實(shí)現(xiàn)在線檢測，其核心構(gòu)成包含綜合檢測主機(jī)、數(shù)據(jù)分析設(shè)備等，可實(shí)現(xiàn)對歐標(biāo)應(yīng)答器報文接收質(zhì)量，以及上行鏈路信號進(jìn)行動態(tài)化檢測，實(shí)現(xiàn)多個信號綜合性分析，掌握應(yīng)答器編號及連接狀況。另一方面，安全監(jiān)測系統(tǒng)主要是針對車輛核心關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行動態(tài)化監(jiān)測，聯(lián)合專家系統(tǒng)完成車地?cái)?shù)據(jù)雙向傳輸，判定列車健康狀況。安全監(jiān)測系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)各設(shè)備診斷功能，對核心重點(diǎn)部件動態(tài)化監(jiān)測，按照現(xiàn)下實(shí)際狀況提出可行性較高的措施，優(yōu)化列車各方面性能，提高列車安全性及可靠性，降低實(shí)際運(yùn)維成本。

按照城市軌道交通特征規(guī)律，積極研究城市軌道交通綜合檢測車，可滿足多個交通檢測環(huán)境，其內(nèi)部涉及多個系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多個參數(shù)一體化監(jiān)測，動態(tài)化、全方位檢測各項(xiàng)指標(biāo)，提高檢測效率同時，為后續(xù)養(yǎng)護(hù)維修奠定良好基礎(chǔ)。同時，在相關(guān)技術(shù)層面勇于創(chuàng)新，該車輛可靠性、針對性較強(qiáng)，為城市軌道交通運(yùn)營安全奠定良好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊承東，徐余明.基于云計(jì)算技術(shù)的城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)方案[J].城市軌道交通研究，2020，23（5）：6-9.

[2]李強(qiáng).基于關(guān)聯(lián)性模型的城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動化與儀器儀表，2019，239（9）：69-72.

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