关于轨道交通行走智能检测平台技术的研究

范建华

(山西省信息产业技术研究院有限公司,山西 太原 030012)

0 引言

近年来具有节能、快捷、安全、准时和大运量特征的城市轨道交通越来越受到众多城市的关注。城市轨道交通是采用专用轨道导向运行的城市公共客运交通系统,由于畅通、高效、可靠的交通出行不仅是出行者选择出行方式的基础,更是城市交通管理者追求的目标,所以,城市轨道交通凭借快速、便捷、安全、运量大和运输效率高等特性,成为城市公共交通的重要组成部分[1]。城市轨道交通运营、运营线路、运营里程,其运行安全问题是重中之重,本设备能快速高效准确地针对轨道几何参数、接触网几何参数等信息进行检测,对轨道结构安全进行客观评估,在提高检测效率的同时大大节省人工和费用,可有效预防事故的发生,实现轨道交通检测的信息化和智能化。

1 现有基础

目前针对轨道交通和铁路的安全检测,各国主要使用现代轨道检查车来进行检测,但是目前的现代轨检车造价昂贵,数量较少,制约了检测的效率,而且检测车较重,转移不方便,使得其只能在固定线路中进行检测。除此之外,长期以来检测也依赖人工巡检,这种方式检测效率较低,自动化和信息化程度不高,检测技术尚不完善,一定程度上制约了检测的进度和可靠性。同时,巡检人员的人身安全也是需要关注的问题。

2 研究内容

轨道行走智能检测平台使用精密惯性测量、图像识别、视像检测、多源信息融合和健康管理等先进检测技术,由牵引行走平台、轨道行走平台、轨道几何参数测量系统、接触网几何参数测量系统组成。

1) 牵引行走平台是轨道行走智能检测平台的重要组成部分,承担着动力牵引、系统控制以及信息综合处理的作用。

2) 轨道行走平台提供传感器的安装与测量,提供测量物理基准,保证各参数测量的准确与可靠。

3) 轨道几何参数测量模块安装在轨道行走平台上,可实现轨道几何参数的连续检测。包括:轨距、轨向、高低、超高、三角坑、曲线半径、横向加速度、垂向加速度等项目。

4) 接触网几何测量模块搭载在轨道行走平台中央,采用图像捕获进行处理,实现接触网参数的识别和处理,实时检测接触网的导高值、拉出值等。

5) 软件系统

a)系统能实现轨道几何参数测量和接触网测量,进行数据综合集成;b) 用户信息载入,针对地铁轨道要求主要输入对轨道控制的超限值以及检测步长参数的输入;c) 软件在检测时带有动态的图形界面,展示检测过程,并输出报表和波形,其中报表为用户提供excel格式的检测原始数据报表、轨道几何参数报表和建议调整量报表;波形以图形形式显示轨道几何参数;d) 具备历史数据分析功能,以图形方式显示多次历史检测数据。

3 技术路线

轨道行走智能检测平台由牵引行走平台、轨道行走平台、轨道几何参数测量系统、接触网几何参数测量系统组成,实现了铁路和轨道的精密检测,输出轨道几何状态以及接触网几何状态。

1) 牵引行走平台

牵引行走平台是轨道行走智能检测平台的重要组成部分,承担着动力牵引、系统控制以及信息综合处理的作用。该平台具备以下特点:

a) 采用蓄电池自驱动,采用电刹车方式; b) 自主巡航设计,满足一次充电可工作6 h; c) 具备夜间照明功能以及警报器显示控制功能; d) 配置两个座椅,可自由拆卸; e) 整车满足两人搬运,整车重量≤85 kg; f) 车辆最大运行速度10 km/h; g) 良好的人机操作界面。

2) 轨道行走平台

轨道行走平台主要为检测传感器提供安装基准,以确保其在行进过程中能够可靠地、稳定地获取数据。能够准确获取轨道几何参数数据,并能为接触网几何参数检测模块等提供安装基准。

a) 满足1435 mm轨距测量要求;b) 充分考虑与牵引行走平台连接设计:减震及连接杆结构形式,保证测量稳定性;c) 减少外部线缆交联,实现内部交联,可靠性更好;d) 采集计算机小型化,内部自行实现供电控制;e) 检测车具备搭载附加模块的平台结构;f) 符合动态测量的锁紧机构设计。

3) 轨道几何参数测量系统

在轨道行走平台工作过程中,轨道几何参数测量模块安装在轨道行走平台上,可实现轨距、超高、水平、正矢、高低、轨向和扭曲等轨道几何参数的连续检测。

4) 接触网几何测量系统

接触网是列车正常运行的动力来源,本设备中接触网几何参数测量模块安装在轨道行走平台上,接触网检测采用非接触式检测方法,使用激光器将光平面投射在接触网上,使用面阵相机拍摄待检测区域图像,采用图像捕获和处理方式,实现接触网参数的识别和处理。

a) 满足地铁4000～5350 mm接触网检测范围;b) 与轨道检测一样动态检测,实时提供测试数据;c) 检测参数:导高值、拉出值等;d) 采集计算机小型化,内部自行实现供电控制,线缆内部走线;e) 与主计算机通讯,采用局部网络。

4 结语

轨道行走智能检测平台可快速地获得轨道几何参数、接触网几何参数等信息,有利于对轨道和接触网结构安全进行客观评估,且这种检测方式不会对地铁轨道及接触网造成损害,在提高检测效率的同时大大节省了人工和费用,可有效预防地铁在运行过程中事故的发生,确保运行安全,减少经济损失和社会影响。