浅论城市轨道交通安全检测技术的发展

朱磊 李敏

摘 要：城市轨道交通的扩张性发展，也对线路、车辆的维修保障工作提出了更高要求，传统人工检测、大型故障车检测的方式在新的挑战面前面临着诸多问题。结合主流技术的应用情况，根据新技术发展的状况，描述了车载检测技术的构成，阐述了其现阶段实际应用的优势。进一步展望了车载检测技术的发展前景，努力为轨道交通的安全运营提供更有效、高效的解决方案。

关键词：城市轨道交通;检测设备;正线监测

0 前言

城市轨道交通的运营客流量大，车辆运行的班次密集，每天运行时间长，其安全性非常重要。运营的过程中无安全小事，车辆本体、轨道及扣件、接触网部分、隧道或地面设施以及其他设施等的状态都对轨道交通运营的安全具有重要的意义。为保障轨道交通安全运营，传统的做法是利用运营的空窗期对相关部分进行安全检查，每天运营前派出首列空载车对线路动态安全检测。由于城市轨道交通的快速发展，线路长、运营空窗小等对安全检查的要求越来越高，辅助安全检查设备的需求极大。传统利用人工配合安装检查设备的工程检查车进行检修工作存在工作占用运营空窗期，降低检查、维修效率。根据实际运营需求，结合技术发展创新，安装有检查设备的正线车辆正逐步服务于城市轨道交通，提升了安全检查的效率，进一步保证运营安全。

1 现状分析

传统的轨道交通都是采用人工检测，人工检测的劳动强度大、工作效率低和检修时间长，易受主观因素、外部环境影响，检测结果误差大，不能及时发现隐患。即使配合工程检查专用车辆检查，检测数据也不能完全复现正线状态，检测效率只能得到一定的提升。最有效、直接的数据来源应来自于正线运行过程，及时发现不安全位置，提前预测将要达到安全下限的位置，检修人员根据数据针对性的维护、维修，将不安全因素化于无形。

2 车载安全检测设备的技术

车载检测设备一般根据检测的故障类型不同，通常采用非接触或者接触式测量手段实现。接触式的测量一般利用相对应的传感器来实现，非接触式一般利用图像识别技术来实现。常见的车载检测设备的设备构成图如图1所示，一般由安装于车体的检测设备、客室内设备、数据传输通道以及监控设备等组成。

2.1 车体的检测设备

车体的检测设备一般由安装在车体上的传感器模块、图像采集模块、辅助采集模块。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。图像采集的发展，让物体有了视觉，设备应具有抗冲击、抗阳光干扰、抗电磁干扰的设计，在这些工况下，依然可以满足看的清楚，看的精准的要求。现在阶段下有2D和3D技术路线可供选择，当对采集数据只要求有图像时，可以选择2D的相机进行设计;当对采集数据要求有像素点的几何空间位置时，可以选择3D的相机进行设计。辅助采集模块中应包含通信设备可以获取列车当前的状态，例如车速、站点、环境温度等;也应包含有可以辅助测量，提供测量数据計算的必要数据，例如车身左右倾角、上下俯仰角度、加速度等。

2.2 客室内设备

客室内设备一般集成有服务器和电源模块，机身为强固式结构防护设计，稳定可靠，一般安装在车内电气柜内部。

其中服务器采用并行式数据处理架构，满足多台检测设备实时数据处理性能要求，主要功能有控制信号处理、传感器信号处理、图像处理、数据存储处理。服务器利用成熟的TCP/IP协议、串口协议连接检测设备，让采集过程稳定、高效;利用跟踪定位、匹配、标定、形态学等图像处理技术分析处理原始图像，并对结果数据进行根据设定的阈值进行隐患级别的划分和告警;融合多种传感器的数据，对检测项进行多参数融合分析，以达到预防故障目的。

电源模块接入车辆供电处为服务器和车体的检测设备供电，考虑整车的电源工况，经过设计可以满足相关设备供电需求，使得整个设备在浪涌、传导、电磁辐射等型式试验中满足法规或者特殊要求。

2.3 数据传输通道

这里的数据传输通道主要是阐述车载服务器如何将数据信息传输至显示端。这些数据信息中包含有采集到的检测数据、获取的车辆状态数据、数据分析得到的故障信息、故障预警信息、检测采集设备和网关的连接状态、通信通道运行状态等数据。传输通道传统有有线传输或无线传输方式。有线传输方式一般通过PIS系统中的车地通信功能实现，通信的数据量要充分考虑PIS系统的带宽，优化选择传输数据的通信内容。无线传输方式采用无线网卡的硬件配置，根据通信的速度要求可以选择4G或5G的技术。

2.4 监控设备

检测的目的就是要将关注的状态参数显示出，显示的终端根据显示的位置可以分为：车辆的司机室终端、数据分析的终端、数据存储终端。司机室终端中的DDU显示屏中显示系统故障信息和故障等级，信息是通过mvb总线通信而来;CCTV视频监控中显示故障视频，信息是通过PIS系统通信而来。数据分析的终端、数据存储终端一般都会集成做成双备份，车载服务器和地面专家系统都应满足相关功能。

3 技术的优势分析

（1）车载检测设备也可以用于施工状态判定，初期运营前安全等工作。通过检测设备检测，初期运营前确保轨道、接触网设施设备系统功能方面应达到的基本要求，让轨道交通能更快、更好的服务人民群众的出行。

（2）可以快速搭建专业的故障反馈机制。轨道交通行业的专业程度非常高，检修知识的获取和积累，不仅仅要靠专业知识的培训，同时也要项目经验养成相应的专业素养。车载检测设备的应用可以利用专业厂家的技术进行检测，同时人员和设备的配合互动中也得到了专业知识的训练。

（3）两个或者多个系统的联合检测，综合分析车辆运行过程中问题项点。轨道车辆运行过程中，相互配合的部件有很多，例如车轮和轨道、接触网和受电弓等，每个故障的排查都需要系统分析，如果逐项排查，工作量很大。通过多系统的在线检测，可以做到同时排查，同时分析。

（4）在线运行过程中检测被检部件的状态，做到实时检测，实时反馈。将小故障点进行趋势分析，得出故障状态，进行趋势分析，并重点关注。当该故障点到达设定阈值时给予预警，该阈值的给出需要综合故障影响等级，运营情况等给出。

4 结束语

通过技术方式的创新、技术方法的完善，综合各方面先进技术的应用，使技术更好地服务于城市轨道交通的检测。在关键零部件上面，要加强研发，做到核心技术国产化。随着4G/5G的普及，搭建系统快速将故障信息的高清画面等信息发送至监控端。在多系统的检测分析过程中需要积累数据，联合多学科进行分析判读，使得反馈结果精准有效。未来可以组建监控中心，对数据进行采集，综合分析。

参考文献：

[1]尚斌，张小宁.中国城市轨道交通现状及思考[J].交通与运输（学术版），2011（2）：90-92.