城市轨道交通综合检测车方案研究关键分析

胡涛

摘要：本文主要按照现下城市轨道交通特征，结合日常检测现状，充分借鉴高速铁路综合检测列车成功实践经验，研究城市轨道交通综合检测车，分析其总体、车辆方案基础上，精细化阐述其检测系统方案。

关键词：城市轨道交通;基础设施;综合检测;检测系统

前言

城市化发展过程中，我国城市轨道交通处于新发展阶段，客流量呈上升态势，检修时间持续性被缩短，车辆长时间内处于高负荷运营中。因此，为保证行车可靠性及安全性，需积极加大研究城市轨道交通综合检测车，确保车辆运行可靠性及安全性。

一、总体及车辆方案分析

（一）总体方案

城市轨道交通综合检测车以地铁B型车为主，以三辆为编制组合单位，全车体选用铝合金材料，其中最大抽重量高达14t，最高运行速度可达120km/h，并预先存留一定的运行接口，其接口呈现为全自动化。综合检测车辆可联合配置定位同步、轨道、钢轨轮廓、通信及信号等检测系统，不同系统构成及功能不尽相同。

（二）车辆方案

整个车辆材料主要以全铝合金为主，车体受垂直载荷状况下可受850kN压缩力，并吻合车体运行相关要求。转向架作为车辆核心构成，其质量与最终行车可靠性密切相关，选取H型低合金高强度钢板作为整体焊接构架。牵引系统为车辆运行提供驱动力，主要选取变频变压逆变器实现速度调节，传动系统选取三相异步电机，以此驱动系统运行，控制逆变器控制系统功能实现，主要依托微机控制实现，具备较强的故障自诊断及信息存储能力;牵引方式为车控模式，并利用2台辅助变流器做以辅助。制动系统主要选用微机控制，以架控模式为主，一个转向架匹配一个制动控制单元。

二、车辆系统方案分析

（一）定位同步系统

为从本质层面提高检测精准度，确保各项检测系统检测速度、里程及时间统一性，车辆应增设相应的同步系统。利用精度较高的卫星定位授时系统，内部配备精度较高温度恒定系统，为卫星功能失效条件下时间保持功能仍处于正常。定位同步系统内部包含多个模块，即全球导航模块、射频识别、光电编码器、采集处理等，全球导航模块主要是动态化接收卫星信号，并将其数据与初期数据库进行比对，经纬度数据与数据库内信息保持一致时，可精准性提取相关线路信息，利用误差修正方法获取精准性较高的里程信息;射频识别是接收相关信号之后，将其与数据库信息比对，也通误差修正方法获取准确里程信息，将该信息动态化传输至其他系统内。

（二）轨道几何、钢轨轮廓检测系统

一方面，轨道几何检测系统主要选取多种方式，并保证其处于承载状态下检测轨道，一般检测内容较多，如轨距、左右轨距、三角坑等。检测上述项目核心内容为，动态化实现测量轨道各类参数，实现自动化分析，准确判定轨道各类数据存在偏差，为后续养护维修工作提供保证。另一方面，钢轨轮廓检测系统。充分应用光测量技术，在车辆下方增设相应的摄像机和激光器，动态化对钢轨进行多维度、多层次图像采集，依托计算机技术对其图像进行处理，将正常钢轨作为基准点，将处理数据与其进行比对，获取其相关磨损参考数据，完成数据合成传输、速度调整及优化。一般采样单位以1m即可，精度控制在0.2mm[1]。

（三）轨道状态巡检系统

为达成轨道状态巡检目标，需充分以数字高清技术、机器视觉等为导向，选取图像传感器，并保证其拥有较强的辨识率、噪声低，设计高速动态化图像采集系统，保证线路轨道设施成像更具清晰化。以图像分析、模式等为基础，充分利用专家系统实时对线路运行状态检测，通过性能优良的计算机、大数据等技术，全生命周期巡视线路设备工作状态，自动化辨识各类质量缺陷，及时记录于相关数据库内。轨道状态巡检系统包含技术指标较多，如图像分辨率、缺陷检出率。

（四）接触网/轨检测系统

1、接触网检测系统

接触网检测系统主要包含两种形式，即非接触式检测、接触式检测。第一，接触网几何参数检测系统选取非接触式检测，利用高精度扫描技术，实现多个几何参数信息实时检测，依照初期设定采样率等参数，对周围环境循环扫描，动态化对数据进行分析，辨识接触线信息获取初期检测成果，并将其与位移补偿传感器结果进行比对，获取最终车体振動补偿后检测结果。第二，接触式接触网检测系统以传感技术为导向，选取精度较高的传感器和激光距器检测接触网，检测信号依托信号传输系统传输至自动采集系统，对其数据自动存储、超限自动判断与对比诊断，实现多个参数动态化检测[2]。

2、接触轨检测系统

第一，接触轨几何参数检测系统主要利用视觉光测量技术，选取光源照射、走行轨轮廓，通过将实际坐标进行变换、计算机图像滤波等处理措施，计算相应钢轨特征点处于空间坐标内实际位移变化量。选取动态化实时操作系统，依托安设于车轮轴端编码器脉冲，对车辆接触轨和行走轨道信息采集及高效处理。动态化操作平台对检测数据精准性判定，并及时生成相关图形及数据，利用数据平台完成数据接收、存储等操作，可实现同一线路两次检测数据比对，掌握线路出现异常变化现象。第二，接触轨受检测系统选用各类检测设备，完成接触轨系统动态平顺性检测，判定其运行实际状况。

3、信号及安全监测系统

一方面，针对城市轨道交通应用频次较高的设备实现在线检测，其核心构成包含综合检测主机、数据分析设备等，可实现对欧标应答器报文接收质量，以及上行链路信号进行动态化检测，实现多个信号综合性分析，掌握应答器编号及连接状况。另一方面，安全监测系统主要是针对车辆核心关键点进行动态化监测，联合专家系统完成车地数据双向传输，判定列车健康状况。安全监测系统可实现各设备诊断功能，对核心重点部件动态化监测，按照现下实际状况提出可行性较高的措施，优化列车各方面性能，提高列车安全性及可靠性，降低实际运维成本。

按照城市轨道交通特征规律，积极研究城市轨道交通综合检测车，可满足多个交通检测环境，其内部涉及多个系统，实现多个参数一体化监测，动态化、全方位检测各项指标，提高检测效率同时，为后续养护维修奠定良好基础。同时，在相关技术层面勇于创新，该车辆可靠性、针对性较强，为城市轨道交通运营安全奠定良好基础。

参考文献

[1]杨承东，徐余明.基于云计算技术的城市轨道交通综合监控系统架构方案[J].城市轨道交通研究，2020，23（5）：6-9.

[2]李强.基于关联性模型的城市轨道交通综合监控系统设计[J].自动化与仪器仪表，2019，239（9）：69-72.

安徽省产品质量监督检验研究院 安徽合肥 230051