智慧城轨综合检测列车新技术研发与应用

文：王 忻｜中国铁道科学研究院集团有限公司城市轨道交通中心

随着各城市线网规模的不断扩大，以及行业的快速发展，基础设施的运营维护面临加强线网级顶层设计、运营方面临的成本压力逐渐增大等新需求。为提升城轨基础设施综合检测能力，填补综合检测平台的空白，本文介绍了铁科院城轨中心承担了城市轨道交通综合检验试验项目的研制工作，以及智慧城轨综合检测列车和相关基础设施智能运维平台。

据中国城市轨道交通协会数据，截至2022 年底，我国内地已经有55 个城市开通城轨线路，投运线路总长达10287.45 公里。其中线网规模达到运营四条线路以上的城市有26 个。随着各城市线网规模的不断扩大，以及行业的快速发展，基础设施的运营维护就面临了一些新需求，例如加强线网级顶层设计，加强线网级顶层设计和系统布局，顺应网络化运营新趋势，系统提升运维质量；对新技术、新装备的需求日益迫切，从人工单专业到系统动态综合的发展趋势日益明显；运营方面临的成本压力逐渐增大，需要运用先进的技术、管理手段，从点到面逐步实现降本增效；绿智融合的国家战略和行业发展方向也给运维工作提出了更高要求。

针对以上行业发展需求，为提升城轨基础设施综合检测能力，填补综合检测平台的空白，早在2016 年由国家发展和改革委员会批复，铁科院城轨中心承担了城市轨道交通综合试验检验工程项目的研制工作，目标是研制智慧城轨综合检测列车和相关基础设施智能运维平台，目前项目已全面完成验收。

一、示范工程简介

项目名称：城市轨道交通综合试验检验工程；

批复部门：国家发展和改革委员会；

建设单位：中国铁道科学研究院集团有限公司；

建设目标：提升城轨综合试验检验能力、填补城轨综合试验平台空白、加快城轨检测装备自主创新、推进城轨运维模式升级。

主要内容包括：

一是城轨综合检测列车。以城轨B 型车为载体，兼容直流1500V 接触网及1500V 和750V 接触轨供电，最高检测速度可以达到120 公里/小时，搭载了轮轨、弓网、隧道、通信、信号、噪声在内的10 余个检测及巡检系统，可实现100 余项状态参数的同步获取。

二是轮轨检测。可实现轨道动态几何、脱轨系数、车辆运行平稳性等参数的检测，同时具备轨道表面状态巡检功能，可对扣件移位、道床裂缝、轨面擦伤等病害进行智能识别。

三是隧道检测。可通过构建隧道真实三维点云模型，实现收敛、错台、限界、掉块等结构类参数检测，同时具备隧道衬砌表面状态巡检功能，可对渗漏水、裂缝等病害进行智能识别。

四是弓网检测。可实现接触线几何、弓网接触压力、燃弧、红外温度等参数检测，同时具备接触网悬挂状态巡检功能，并对相关病害进行智能识别。

五是钢轨探伤。除了常规的检测及巡检功能外，为进一步提升综合检测能力，车辆还可创新集成钢轨探伤系统，从而实现检测、巡检、探伤的一体化作业。目前该车未集成，后面再造新车可以集成。

六是基础设施智能运维平台。为了最大程度发挥综合检测列车技术优势，实现检测参数智能应用，配套建设了基础设施智能运维平台，着力打造了“一车+一平台”基础设施智能运维体系。平台可承载包含综合检测车在内的多源检测数据，通过多专业、线网级基础设施数据管理、检测数据智能化分析、数据多维度可视化展示、基础设施状态评价与告警预警、运维作业流程闭环管理等，实现运维工作“感知- 分析- 评价- 维保”的全流程覆盖。

二、关键技术

在基础设施智能运维平台（图1），关键技术如下：首先是轨道专业通过感知动态几何、磨耗、廓形等多元轨道状态，综合评估轨道质量，对比临摹廓形与标准廓形，分析轨道健康状态变化趋势；土建专业利用高清全景相机和三维激光扫描仪，统计隧道的裂缝、渗水、掉块等病害，同时对隧道轮廓进行逐环收敛和错台分析；供电专业检出弓网受流参数波形，统计超限类型和超限区段，综合分析弓网质量，结合高清巡检图像，全面评价刚性和柔性接触网悬挂状态；跨通道综合分析界面利用高精度里程同步技术，设计了多系统波形、图像检测结果与线路关键信息在同里程断面下的展示效果，为跨专业问题的耦合分析提供支撑；轻量化三维漫游模型是模拟车辆真实运用场景，以“一枕一档”的方式关联出多角度高清巡检图像、超限数值和基础设施信息，辅助运营单位精确定位问题病害。

图1 智能运维平台大屏

综上所述，综合检测列车一车一平台的技术优势体现在几个方面：

首先车辆载体方面，电客车载体可实现等轴重、等速运行检测，真实反应运营状态。同时针对不同城市和线路的定制化设计，可以兼容不同限界、多种供电制式，实现联络线贯通时的多线共用，加装信号系统后可编入运营图运行。

第二是检测系统方面，可实现多专业同步检测，减少了各专业对天窗点的分别占用；多专业数据融合分析可实现系统病害综合评估。

第三是综合检测列车可以统筹优化线网检测设备资源，替代了各类内燃工程检测车；多系统同步控制，数据自动分析，减少了各系统的检测操作人员和数据分析人员，实现降本增效。

第四是通过基础设施状态数据库建立，多角度智能化数据的分析、多维可视化展示，统一的检测标定，智能化维修辅助决策建议，提高了线网级设施设备的全生命周期管理能力。

三、示范意义

目前，首列综合检测列车和智能运维平台已在北京19 号线示范应用，自2021 年12 月运用以来，按每月一次的频次开展动态综合检测工作，应用一年来，累计发现病害3000 余项，累计节省工时2400 小时。该项目可总结为：

一是智慧城轨综合检测列车的技术研发与应用主要意义是为了推进城市线网级检测设备的优化配置，实现线网级检测资源的统筹与优化。

二是实现线网基础设施的一体化管控，支撑设施质量的规范化评估。

三是加快实现基础设施运维质量的升级，通过技术和模式的创新全面降本增效。

四是践行行业绿智发展的要求，为构建绿色的检验检测装备与智能的基础设施运维体系提供支撑。