關于軌道交通行走智能檢測平臺技術的研究

范建華

(山西省信息產業技術研究院有限公司,山西 太原 030012)

0 引言

近年來具有節能、快捷、安全、準時和大運量特征的城市軌道交通越來越受到眾多城市的關注。城市軌道交通是采用專用軌道導向運行的城市公共客運交通系統,由于暢通、高效、可靠的交通出行不僅是出行者選擇出行方式的基礎,更是城市交通管理者追求的目標,所以,城市軌道交通憑借快速、便捷、安全、運量大和運輸效率高等特性,成為城市公共交通的重要組成部分[1]。城市軌道交通運營、運營線路、運營里程,其運行安全問題是重中之重,本設備能快速高效準確地針對軌道幾何參數、接觸網幾何參數等信息進行檢測,對軌道結構安全進行客觀評估,在提高檢測效率的同時大大節省人工和費用,可有效預防事故的發生,實現軌道交通檢測的信息化和智能化。

1 現有基礎

目前針對軌道交通和鐵路的安全檢測,各國主要使用現代軌道檢查車來進行檢測,但是目前的現代軌檢車造價昂貴,數量較少,制約了檢測的效率,而且檢測車較重,轉移不方便,使得其只能在固定線路中進行檢測。除此之外,長期以來檢測也依賴人工巡檢,這種方式檢測效率較低,自動化和信息化程度不高,檢測技術尚不完善,一定程度上制約了檢測的進度和可靠性。同時,巡檢人員的人身安全也是需要關注的問題。

2 研究內容

軌道行走智能檢測平臺使用精密慣性測量、圖像識別、視像檢測、多源信息融合和健康管理等先進檢測技術,由牽引行走平臺、軌道行走平臺、軌道幾何參數測量系統、接觸網幾何參數測量系統組成。

1) 牽引行走平臺是軌道行走智能檢測平臺的重要組成部分,承擔著動力牽引、系統控制以及信息綜合處理的作用。

2) 軌道行走平臺提供傳感器的安裝與測量,提供測量物理基準,保證各參數測量的準確與可靠。

3) 軌道幾何參數測量模塊安裝在軌道行走平臺上,可實現軌道幾何參數的連續檢測。包括:軌距、軌向、高低、超高、三角坑、曲線半徑、橫向加速度、垂向加速度等項目。

4) 接觸網幾何測量模塊搭載在軌道行走平臺中央,采用圖像捕獲進行處理,實現接觸網參數的識別和處理,實時檢測接觸網的導高值、拉出值等。

5) 軟件系統

a)系統能實現軌道幾何參數測量和接觸網測量,進行數據綜合集成;b) 用戶信息載入,針對地鐵軌道要求主要輸入對軌道控制的超限值以及檢測步長參數的輸入;c) 軟件在檢測時帶有動態的圖形界面,展示檢測過程,并輸出報表和波形,其中報表為用戶提供excel格式的檢測原始數據報表、軌道幾何參數報表和建議調整量報表;波形以圖形形式顯示軌道幾何參數;d) 具備歷史數據分析功能,以圖形方式顯示多次歷史檢測數據。

3 技術路線

軌道行走智能檢測平臺由牽引行走平臺、軌道行走平臺、軌道幾何參數測量系統、接觸網幾何參數測量系統組成,實現了鐵路和軌道的精密檢測,輸出軌道幾何狀態以及接觸網幾何狀態。

1) 牽引行走平臺

牽引行走平臺是軌道行走智能檢測平臺的重要組成部分,承擔著動力牽引、系統控制以及信息綜合處理的作用。該平臺具備以下特點:

a) 采用蓄電池自驅動,采用電剎車方式; b) 自主巡航設計,滿足一次充電可工作6 h; c) 具備夜間照明功能以及警報器顯示控制功能; d) 配置兩個座椅,可自由拆卸; e) 整車滿足兩人搬運,整車重量≤85 kg; f) 車輛最大運行速度10 km/h; g) 良好的人機操作界面。

2) 軌道行走平臺

軌道行走平臺主要為檢測傳感器提供安裝基準,以確保其在行進過程中能夠可靠地、穩定地獲取數據。能夠準確獲取軌道幾何參數數據,并能為接觸網幾何參數檢測模塊等提供安裝基準。

a) 滿足1435 mm軌距測量要求;b) 充分考慮與牽引行走平臺連接設計:減震及連接桿結構形式,保證測量穩定性;c) 減少外部線纜交聯,實現內部交聯,可靠性更好;d) 采集計算機小型化,內部自行實現供電控制;e) 檢測車具備搭載附加模塊的平臺結構;f) 符合動態測量的鎖緊機構設計。

3) 軌道幾何參數測量系統

在軌道行走平臺工作過程中,軌道幾何參數測量模塊安裝在軌道行走平臺上,可實現軌距、超高、水平、正矢、高低、軌向和扭曲等軌道幾何參數的連續檢測。

4) 接觸網幾何測量系統

接觸網是列車正常運行的動力來源,本設備中接觸網幾何參數測量模塊安裝在軌道行走平臺上,接觸網檢測采用非接觸式檢測方法,使用激光器將光平面投射在接觸網上,使用面陣相機拍攝待檢測區域圖像,采用圖像捕獲和處理方式,實現接觸網參數的識別和處理。

a) 滿足地鐵4000～5350 mm接觸網檢測范圍;b) 與軌道檢測一樣動態檢測,實時提供測試數據;c) 檢測參數:導高值、拉出值等;d) 采集計算機小型化,內部自行實現供電控制,線纜內部走線;e) 與主計算機通訊,采用局部網絡。

4 結語

軌道行走智能檢測平臺可快速地獲得軌道幾何參數、接觸網幾何參數等信息,有利于對軌道和接觸網結構安全進行客觀評估,且這種檢測方式不會對地鐵軌道及接觸網造成損害,在提高檢測效率的同時大大節省了人工和費用,可有效預防地鐵在運行過程中事故的發生,確保運行安全,減少經濟損失和社會影響。