關(guān)于軌道交通行走智能檢測平臺技術(shù)的研究

范建華

(山西省信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司,山西 太原 030012)

0 引言

近年來具有節(jié)能、快捷、安全、準(zhǔn)時和大運(yùn)量特征的城市軌道交通越來越受到眾多城市的關(guān)注。城市軌道交通是采用專用軌道導(dǎo)向運(yùn)行的城市公共客運(yùn)交通系統(tǒng),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(chǔ),更是城市交通管理者追求的目標(biāo),所以,城市軌道交通憑借快速、便捷、安全、運(yùn)量大和運(yùn)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(yùn)營、運(yùn)營線路、運(yùn)營里程,其運(yùn)行安全問題是重中之重,本設(shè)備能快速高效準(zhǔn)確地針對軌道幾何參數(shù)、接觸網(wǎng)幾何參數(shù)等信息進(jìn)行檢測,對軌道結(jié)構(gòu)安全進(jìn)行客觀評估,在提高檢測效率的同時大大節(jié)省人工和費(fèi)用,可有效預(yù)防事故的發(fā)生,實(shí)現(xiàn)軌道交通檢測的信息化和智能化。

1 現(xiàn)有基礎(chǔ)

目前針對軌道交通和鐵路的安全檢測,各國主要使用現(xiàn)代軌道檢查車來進(jìn)行檢測,但是目前的現(xiàn)代軌檢車造價昂貴,數(shù)量較少,制約了檢測的效率,而且檢測車較重,轉(zhuǎn)移不方便,使得其只能在固定線路中進(jìn)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(shù)尚不完善,一定程度上制約了檢測的進(jìn)度和可靠性。同時,巡檢人員的人身安全也是需要關(guān)注的問題。

2 研究內(nèi)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(jìn)檢測技術(shù),由牽引行走平臺、軌道行走平臺、軌道幾何參數(shù)測量系統(tǒng)、接觸網(wǎng)幾何參數(shù)測量系統(tǒng)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(dān)著動力牽引、系統(tǒng)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(zhǔn),保證各參數(shù)測量的準(zhǔn)確與可靠。

3) 軌道幾何參數(shù)測量模塊安裝在軌道行走平臺上,可實(shí)現(xiàn)軌道幾何參數(shù)的連續(xù)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(xiàng)目。

4) 接觸網(wǎng)幾何測量模塊搭載在軌道行走平臺中央,采用圖像捕獲進(jìn)行處理,實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)參數(shù)的識別和處理,實(shí)時檢測接觸網(wǎng)的導(dǎo)高值、拉出值等。

5) 軟件系統(tǒng)

a)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)軌道幾何參數(shù)測量和接觸網(wǎng)測量,進(jìn)行數(shù)據(jù)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(shù)的輸入;c) 軟件在檢測時帶有動態(tài)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(shù)據(jù)報表、軌道幾何參數(shù)報表和建議調(diào)整量報表;波形以圖形形式顯示軌道幾何參數(shù);d) 具備歷史數(shù)據(jù)分析功能,以圖形方式顯示多次歷史檢測數(shù)據(jù)。

3 技術(shù)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(shù)測量系統(tǒng)、接觸網(wǎng)幾何參數(shù)測量系統(tǒng)組成,實(shí)現(xiàn)了鐵路和軌道的精密檢測,輸出軌道幾何狀態(tài)以及接觸網(wǎng)幾何狀態(tài)。

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(dān)著動力牽引、系統(tǒng)控制以及信息綜合處理的作用。該平臺具備以下特點(diǎn):

a) 采用蓄電池自驅(qū)動,采用電剎車方式; b) 自主巡航設(shè)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(yùn),整車重量≤85 kg; f) 車輛最大運(yùn)行速度10 km/h; g) 良好的人機(jī)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(zhǔn),以確保其在行進(jìn)過程中能夠可靠地、穩(wěn)定地獲取數(shù)據(jù)。能夠準(zhǔn)確獲取軌道幾何參數(shù)數(shù)據(jù),并能為接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測模塊等提供安裝基準(zhǔn)。

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(shè)計:減震及連接桿結(jié)構(gòu)形式,保證測量穩(wěn)定性;c) 減少外部線纜交聯(lián),實(shí)現(xiàn)內(nèi)部交聯(lián),可靠性更好;d) 采集計算機(jī)小型化,內(nèi)部自行實(shí)現(xiàn)供電控制;e) 檢測車具備搭載附加模塊的平臺結(jié)構(gòu);f) 符合動態(tài)測量的鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計。

3) 軌道幾何參數(shù)測量系統(tǒng)

在軌道行走平臺工作過程中,軌道幾何參數(shù)測量模塊安裝在軌道行走平臺上,可實(shí)現(xiàn)軌距、超高、水平、正矢、高低、軌向和扭曲等軌道幾何參數(shù)的連續(xù)檢測。

4) 接觸網(wǎng)幾何測量系統(tǒng)

接觸網(wǎng)是列車正常運(yùn)行的動力來源,本設(shè)備中接觸網(wǎng)幾何參數(shù)測量模塊安裝在軌道行走平臺上,接觸網(wǎng)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(wǎng)上,使用面陣相機(jī)拍攝待檢測區(qū)域圖像,采用圖像捕獲和處理方式,實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)參數(shù)的識別和處理。

a) 滿足地鐵4000～5350 mm接觸網(wǎng)檢測范圍;b) 與軌道檢測一樣動態(tài)檢測,實(shí)時提供測試數(shù)據(jù);c) 檢測參數(shù):導(dǎo)高值、拉出值等;d) 采集計算機(jī)小型化,內(nèi)部自行實(shí)現(xiàn)供電控制,線纜內(nèi)部走線;e) 與主計算機(jī)通訊,采用局部網(wǎng)絡(luò)。

4 結(jié)語

軌道行走智能檢測平臺可快速地獲得軌道幾何參數(shù)、接觸網(wǎng)幾何參數(shù)等信息,有利于對軌道和接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)安全進(jìn)行客觀評估,且這種檢測方式不會對地鐵軌道及接觸網(wǎng)造成損害,在提高檢測效率的同時大大節(jié)省了人工和費(fèi)用,可有效預(yù)防地鐵在運(yùn)行過程中事故的發(fā)生,確保運(yùn)行安全,減少經(jīng)濟(jì)損失和社會影響。