網(wǎng)軌檢測技術(shù)在埃及齋月十日城鐵路項(xiàng)目的介紹及驗(yàn)證

張彥棟

摘要：埃及齋月十日城鐵路項(xiàng)目是埃及第一條采用27.5kV架空接觸網(wǎng)供電、最高運(yùn)行速度達(dá)到120km/h的輕軌鐵路。為填補(bǔ)埃及鐵路市場架空接觸網(wǎng)及120km/h時(shí)速等級下的鋼軌檢測技術(shù)的空白，中鐵二院引入網(wǎng)軌檢測技術(shù)，通過非接觸式與接觸式綜合檢測方式，能夠?qū)崟r(shí)、高速、動態(tài)地獲取接觸網(wǎng)幾何參數(shù)、弓網(wǎng)動態(tài)性能參數(shù)及軌道多種幾何參數(shù)，為埃及齋月十日城鐵路項(xiàng)目的安全運(yùn)營提供技術(shù)支持，為接觸網(wǎng)和軌道的安全保障提供全面的數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：接觸網(wǎng)???軌道???網(wǎng)軌檢測???幾何參數(shù)

• ?U216.3????????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：?A

Introduction?and?Verification?of?Catenary?&?Track?Inspection?Technology?in?the?10th?of?Ramadan?Railway?Project?in?Egypt

ZHANG?Yandong

China?Railway?Eryuan?Engineering?Group?Co.，?Ltd.，?Chengdu，?Sichuan?Province，?610031?China

Abstract：?The?10th?of?Ramadan?Railway?project?in?Egypt?is?the?first?light?rail?railway?in?Egypt?that?is?powered?by?a?27.5kV?overhead?catenary?and?has?a?maximum?operating?speed?of?120km/h.?In?order?to?fill?the?gap?of?the?overhead?catenary?and?rail?inspection?technology?under?the?speed?level?of?120km/h?in?the?Egyptian?railway?market，?China?Railway?Eryuan?Engineering?Group?Co.，?Ltd.?introduced?catenary?&?track?inspection?technology，?which?can?rapidly，?immediately?and?dynamically?obtain?the?geometric?parameters?of?the?catenary，?the?dynamic?performance?parameters?of?the?pantograph-catenary?and?the?various?geometric?parameters?of?the?track?through?non-contact?and?contact?comprehensive?inspection?methods，?so?as?to?provide?technical?support?for?the?safe?operation?of?the?10th?of?Ramadan?Railway?project?in?Egypt，?and?provide?comprehensive?data?support?for?the?safety?guarantee?of?the?catenary?and?the?track.

Key?Words：Catenery;?Track;?Catenary?&?track?inspection;?Geometric?parameter

埃及齋月十日城鐵路項(xiàng)目是是埃及第一條現(xiàn)代電氣化鐵路項(xiàng)目?[1]。埃及齋月十日城鐵路項(xiàng)目全長約66k，最高運(yùn)行速度為120km/h。牽引供電制式為27.5kV架空接觸網(wǎng)供電，采用直供加回流的供電制式[2]。本項(xiàng)目鋼軌類型為UIC54E1型鋼軌。

接觸網(wǎng)作為弓網(wǎng)正常取流直接相關(guān)的架空設(shè)備，其工作環(huán)境惡劣，是整個(gè)牽引供電系統(tǒng)最為薄弱的環(huán)節(jié)；軌道不平順將會引起軌道車輛平穩(wěn)性和舒適度、扣件松動和基礎(chǔ)設(shè)施破壞等情況。鑒于埃及當(dāng)?shù)罔F路設(shè)施比較落后，如何利用相關(guān)檢測設(shè)備對接觸網(wǎng)及軌道進(jìn)行幾何參數(shù)實(shí)時(shí)檢測，為開通運(yùn)營及維保提供數(shù)據(jù)支持，成為亟需項(xiàng)目承包商解決的問題[3-4]。

中鐵二院為本項(xiàng)目引入網(wǎng)軌檢測技術(shù)，通過置于網(wǎng)軌檢測車上的接觸網(wǎng)檢測裝置和軌道檢測裝置實(shí)現(xiàn)，可對接觸網(wǎng)幾何、弓網(wǎng)動態(tài)作用參數(shù)、鋼軌質(zhì)量進(jìn)行周期性地動態(tài)檢測，為實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)及軌道的高精度動態(tài)檢測，為接觸網(wǎng)和軌道的維保提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

• 接觸網(wǎng)檢測裝置組成

接觸網(wǎng)檢測裝置主要用于接觸網(wǎng)幾何參數(shù)的檢測和弓網(wǎng)關(guān)系檢測，接觸網(wǎng)幾何參數(shù)主要包括接觸網(wǎng)高度、接觸網(wǎng)拉出值、接觸線水平距離、接觸線垂直距離等，弓網(wǎng)關(guān)系檢測主要包括弓網(wǎng)接觸壓力及網(wǎng)壓等。接觸網(wǎng)檢測裝置由三部分組成，分別為車頂檢測模塊、車底檢測模塊、車內(nèi)顯示模塊。

• ?車頂檢測模塊

接觸網(wǎng)車頂檢測模塊采用非接觸式與接觸式相結(jié)合的綜合檢測方式。非接觸式檢測主要是利用（機(jī)器視覺）的檢測方法對接觸網(wǎng)幾何參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)、高精度檢測；接觸式檢測方法主要是利用安裝在受電弓上的傳感器去獲取弓網(wǎng)接觸壓力及網(wǎng)壓。

接觸網(wǎng)車頂檢測模塊包括接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測功能子系統(tǒng)、高清成像子系統(tǒng)、弓網(wǎng)接觸壓力及網(wǎng)壓檢測功能子系統(tǒng)。

接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測功能主要通過采用高分辨率線陣相機(jī)拍攝接觸網(wǎng)，根據(jù)雙目視覺檢測原理，實(shí)現(xiàn)幾何參數(shù)高精度測量，具有檢測精度高、扛陽光性好、適應(yīng)速度高的特點(diǎn)，適應(yīng)埃及當(dāng)?shù)禺惓Ｑ谉?、陽光?qiáng)烈和干燥的氣候特點(diǎn)。

接觸網(wǎng)檢測裝置配置高清成像技術(shù)，對弓網(wǎng)關(guān)系進(jìn)行實(shí)時(shí)拍照，能夠提供更清晰、詳細(xì)的圖像信息，使得檢測結(jié)果更加精確。

弓網(wǎng)接觸壓力通過設(shè)于車頂受電弓的壓力傳感器，基于接觸式檢測技術(shù)對弓網(wǎng)動態(tài)關(guān)系進(jìn)行準(zhǔn)確測量，具有檢測精度高、檢測匹配速度高的特點(diǎn)。

接觸網(wǎng)網(wǎng)壓檢測采用電壓互感器實(shí)現(xiàn)。電壓互感器將接觸網(wǎng)高電壓值經(jīng)電壓互感線圈以等比例轉(zhuǎn)化為低電壓值，傳輸至中央計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析、處理，得到接觸網(wǎng)電壓并輸出顯示。

較于傳統(tǒng)的人工檢測方法可能只覆蓋部分參數(shù)且效率低下，采用綜合監(jiān)測方式的接觸網(wǎng)車頂檢測模塊應(yīng)用能夠適應(yīng)最高80km/h的檢測速度，大幅提高檢測速率及檢測范圍，能夠更全面地對接觸網(wǎng)幾何參數(shù)和弓網(wǎng)動態(tài)性能參數(shù)進(jìn)行檢測，進(jìn)而可以提高檢測的全面性及檢測效率。

• ?車底檢測模塊

車底檢測模塊主要應(yīng)用振動偏移動態(tài)補(bǔ)償技術(shù)及綜合定位技術(shù)。

振動偏移動態(tài)補(bǔ)償技術(shù)通過在車輛底部安裝激光位移傳感器，計(jì)算出接觸線相對軌道中心的位置，補(bǔ)償車輛動態(tài)檢測的接觸網(wǎng)線幾何參數(shù)相對軌道中心的情況，此動態(tài)補(bǔ)償機(jī)制能夠降低因列車震動導(dǎo)致的檢測結(jié)果的影響，進(jìn)而提高接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測的準(zhǔn)確性[5]。

車底檢測模塊配置了以GPS為基礎(chǔ)的綜合定位技術(shù)。綜合定位技術(shù)配置了進(jìn)行里程計(jì)算的速度傳感器及用于定位校正的GPS。速度傳感器通過獲取列車當(dāng)前的速度，利用輪徑周長測量檢測車所行走的距離，實(shí)現(xiàn)定位功能。綜合定位技術(shù)即用于接觸網(wǎng)檢測，也用于軌道檢測，實(shí)現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)對應(yīng)里程的統(tǒng)一性。

• ?車內(nèi)顯示模塊

車內(nèi)顯示模塊用以接收車頂及車底檢測模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確顯示接觸網(wǎng)幾何參數(shù)（拉出值、導(dǎo)線高度、線間距等）、弓網(wǎng)接觸壓力、電氣參數(shù)（接觸網(wǎng)網(wǎng)壓）等參數(shù)，實(shí)時(shí)將各檢測參數(shù)疊加到弓網(wǎng)監(jiān)控圖像上，并可實(shí)時(shí)顯示檢測的線路名、車站名、區(qū)間名、桿號等動態(tài)技術(shù)參數(shù)。所有的檢測數(shù)據(jù)局曲線均可以報(bào)表、圖片的方式進(jìn)行輸出。通過基于專家評判的中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，通過智能化算法，實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜數(shù)據(jù)的快速處理和綜合評估，能夠?qū)υ紨?shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，篩選不合格數(shù)據(jù)，提供缺陷數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)表，從而為接觸網(wǎng)運(yùn)營維護(hù)決策提供數(shù)據(jù)支持。

• 軌道檢測裝置組成

軌道檢測裝置采用慣性基準(zhǔn)檢測及非接觸式檢測技術(shù)，可對軌道軌距、超高、三角坑、曲率、左右軌高低及軌向等幾何參數(shù)實(shí)現(xiàn)高精度、實(shí)時(shí)、動態(tài)檢測。其硬件設(shè)備主要由慣性基準(zhǔn)檢測包、綜合定位設(shè)備、中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、客戶端等組成。

• ?慣性基準(zhǔn)檢測技術(shù)

本項(xiàng)目在網(wǎng)軌檢測車車底安裝軌道檢測梁，封裝慣性基準(zhǔn)檢測包，可以實(shí)現(xiàn)車輛位置和運(yùn)行姿態(tài)的精確定位，能夠高精度地獲取車輛在軌道上的運(yùn)行信息，可完成對軌道水平、軌向等軌道不平順的檢測，并負(fù)責(zé)建立軌道檢測慣性基準(zhǔn)，用于軌道幾何參數(shù)的修正。

• ?非接觸式檢測技術(shù)

在網(wǎng)軌檢測車車底軌道檢測梁上安裝一套二維激光位移傳感器，利用傳感器進(jìn)行掃描，運(yùn)用高速圖像處理技術(shù)對輪廓曲線進(jìn)行提取和分析，確定軌距的變化，計(jì)算合成動態(tài)的軌距值；通過列車的運(yùn)動，動態(tài)完成對整條線路的檢測。

• ?中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及客戶端

中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)軌道幾何狀態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和處理，在客戶端上實(shí)時(shí)顯示幾何參數(shù)波形圖和里程、速度等信息，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)動態(tài)、比較功能。針對埃及齋月十日城鐵路項(xiàng)目，為滿足國際標(biāo)準(zhǔn)的要求，中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將EN13848規(guī)范封裝至檢測系統(tǒng)內(nèi)，用戶需要設(shè)置線路維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)以及超限值范圍和扣分標(biāo)準(zhǔn)，從而讓用戶對軌道進(jìn)行綜合質(zhì)量評估，對處理完的各種檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，生成專業(yè)的TQI報(bào)表，實(shí)現(xiàn)自動分析并得出故障報(bào)表，客戶端將實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)生成曲線報(bào)表、數(shù)據(jù)報(bào)表、超限報(bào)表、統(tǒng)計(jì)報(bào)表以及曲線圖片，并自動生成檢測報(bào)告，使用戶更完整直觀、全面呈現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)，高效精確的指導(dǎo)維修、維護(hù)作業(yè)。

• 網(wǎng)軌檢測技術(shù)的驗(yàn)證

網(wǎng)軌檢測技術(shù)在埃及齋月十日城鐵路項(xiàng)目發(fā)揮了及其關(guān)鍵的作用，為確保檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，基于EN13848規(guī)范，必須對網(wǎng)軌檢測裝置進(jìn)行重復(fù)性試驗(yàn)驗(yàn)證。

• 接觸網(wǎng)檢測裝置重復(fù)性驗(yàn)證

在埃及齋月十日城鐵路項(xiàng)目直線段、左曲線及右曲線段隨機(jī)選取5個(gè)點(diǎn)位，采用40km/h的平均檢測速度對接觸網(wǎng)幾何參數(shù)重復(fù)檢測3次，并對導(dǎo)高及拉出值進(jìn)行記錄后取平均值，計(jì)算檢測數(shù)據(jù)與平均值之間的最大偏差，如導(dǎo)高值和拉出值均在±10mm范圍內(nèi)，則滿足重復(fù)性驗(yàn)證的要求。重復(fù)性檢測結(jié)果如表1所示。

由表1可知，三次檢測平均值與檢測數(shù)值的最大偏差均在±10mm范圍內(nèi)，滿足接觸網(wǎng)檢測裝置的重復(fù)度驗(yàn)證的要求。

• 軌道檢測裝置重復(fù)性驗(yàn)證

軌道檢測裝置需在相同條件下對同一路段線路短時(shí)間內(nèi)至少進(jìn)行兩次檢測，檢測點(diǎn)不少于10個(gè)。取同一檢驗(yàn)點(diǎn)的平均值作為約定真值，比較測試結(jié)果與平均值的差異。?軌道檢測重復(fù)性驗(yàn)證通過標(biāo)準(zhǔn)的分辨率均按照0.8mm、重復(fù)性>96%作為指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證，重復(fù)性檢測結(jié)果如表2所示。

由表2可知，針對軌距、左軌高低、右軌高低、左軌向、右軌向、水平參數(shù)，針對所有的10個(gè)點(diǎn)位，檢測值與平均值的差異均在分辨率范圍內(nèi)，滿足重復(fù)性通過要求。

• 結(jié)語

埃及齋月十日城鐵路項(xiàng)目在接觸網(wǎng)檢測和軌道檢測領(lǐng)域引入了先進(jìn)的網(wǎng)軌檢測技術(shù)，能夠全面檢測接觸網(wǎng)幾何參數(shù)、弓網(wǎng)關(guān)系和軌道幾何參數(shù)，并根據(jù)專家評估及內(nèi)部決策，提供全面的數(shù)據(jù)及缺陷信息，為埃及鐵路市場注入全新檢測手段，為埃及齋月十日城鐵路項(xiàng)目的運(yùn)營和維護(hù)提供了更科學(xué)、高效、安全的解決方案，對于埃及鐵路系統(tǒng)的現(xiàn)代化和運(yùn)營安全具有重要意義。

00001參考文獻(xiàn)

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