网轨检测技术在埃及斋月十日城铁路项目的介绍及验证

张彦栋

摘要：埃及齋月十日城铁路项目是埃及第一条采用27.5kV架空接触网供电、最高运行速度达到120km/h的轻轨铁路。为填补埃及铁路市场架空接触网及120km/h时速等级下的钢轨检测技术的空白，中铁二院引入网轨检测技术，通过非接触式与接触式综合检测方式，能够实时、高速、动态地获取接触网几何参数、弓网动态性能参数及轨道多种几何参数，为埃及斋月十日城铁路项目的安全运营提供技术支持，为接触网和轨道的安全保障提供全面的数据支撑。

关键词：接触网   轨道   网轨检测   几何参数

•  U216.3        文献标识码： A

Introduction and Verification of Catenary & Track Inspection Technology in the 10th of Ramadan Railway Project in Egypt

ZHANG Yandong

China Railway Eryuan Engineering Group Co.， Ltd.， Chengdu， Sichuan Province， 610031 China

Abstract： The 10th of Ramadan Railway project in Egypt is the first light rail railway in Egypt that is powered by a 27.5kV overhead catenary and has a maximum operating speed of 120km/h. In order to fill the gap of the overhead catenary and rail inspection technology under the speed level of 120km/h in the Egyptian railway market， China Railway Eryuan Engineering Group Co.， Ltd. introduced catenary & track inspection technology， which can rapidly， immediately and dynamically obtain the geometric parameters of the catenary， the dynamic performance parameters of the pantograph-catenary and the various geometric parameters of the track through non-contact and contact comprehensive inspection methods， so as to provide technical support for the safe operation of the 10th of Ramadan Railway project in Egypt， and provide comprehensive data support for the safety guarantee of the catenary and the track.

Key Words：Catenery; Track; Catenary & track inspection; Geometric parameter

埃及斋月十日城铁路项目是是埃及第一条现代电气化铁路项目 [1]。埃及斋月十日城铁路项目全长约66k，最高运行速度为120km/h。牵引供电制式为27.5kV架空接触网供电，采用直供加回流的供电制式[2]。本项目钢轨类型为UIC54E1型钢轨。

接触网作为弓网正常取流直接相关的架空设备，其工作环境恶劣，是整个牵引供电系统最为薄弱的环节；轨道不平顺将会引起轨道车辆平稳性和舒适度、扣件松动和基础设施破坏等情况。鉴于埃及当地铁路设施比较落后，如何利用相关检测设备对接触网及轨道进行几何参数实时检测，为开通运营及维保提供数据支持，成为亟需项目承包商解决的问题[3-4]。

中铁二院为本项目引入网轨检测技术，通过置于网轨检测车上的接触网检测装置和轨道检测装置实现，可对接触网几何、弓网动态作用参数、钢轨质量进行周期性地动态检测，为实现接触网及轨道的高精度动态检测，为接触网和轨道的维保提供可靠的数据支持。

• 接触网检测装置组成

接触网检测装置主要用于接触网几何参数的检测和弓网关系检测，接触网几何参数主要包括接触网高度、接触网拉出值、接触线水平距离、接触线垂直距离等，弓网关系检测主要包括弓网接触压力及网压等。接触网检测装置由三部分组成，分别为车顶检测模块、车底检测模块、车内显示模块。

•  车顶检测模块

接触网车顶检测模块采用非接触式与接触式相结合的综合检测方式。非接触式检测主要是利用（机器视觉）的检测方法对接触网几何参数进行实时、高精度检测；接触式检测方法主要是利用安装在受电弓上的传感器去获取弓网接触压力及网压。

接触网车顶检测模块包括接触网几何参数检测功能子系统、高清成像子系统、弓网接触压力及网压检测功能子系统。

接触网几何参数检测功能主要通过采用高分辨率线阵相机拍摄接触网，根据双目视觉检测原理，实现几何参数高精度测量，具有检测精度高、扛阳光性好、适应速度高的特点，适应埃及当地异常炎热、阳光强烈和干燥的气候特点。

接触网检测装置配置高清成像技术，对弓网关系进行实时拍照，能够提供更清晰、详细的图像信息，使得检测结果更加精确。

弓网接触压力通过设于车顶受电弓的压力传感器，基于接触式检测技术对弓网动态关系进行准确测量，具有检测精度高、检测匹配速度高的特点。

接触网网压检测采用电压互感器实现。电压互感器将接触网高电压值经电压互感线圈以等比例转化为低电压值，传输至中央计算机进行分析、处理，得到接触网电压并输出显示。

较于传统的人工检测方法可能只覆盖部分参数且效率低下，采用综合监测方式的接触网车顶检测模块应用能够适应最高80km/h的检测速度，大幅提高检测速率及检测范围，能够更全面地对接触网几何参数和弓网动态性能参数进行检测，进而可以提高检测的全面性及检测效率。

•  车底检测模块

车底检测模块主要应用振动偏移动态补偿技术及综合定位技术。

振动偏移动态补偿技术通过在车辆底部安装激光位移传感器，计算出接触线相对轨道中心的位置，补偿车辆动态检测的接触网线几何参数相对轨道中心的情况，此动态补偿机制能够降低因列车震动导致的检测结果的影响，进而提高接触网几何参数检测的准确性[5]。

车底检测模块配置了以GPS为基础的综合定位技术。综合定位技术配置了进行里程计算的速度传感器及用于定位校正的GPS。速度传感器通过获取列车当前的速度，利用轮径周长测量检测车所行走的距离，实现定位功能。综合定位技术即用于接触网检测，也用于轨道检测，实现检测数据对应里程的统一性。

•  车内显示模块

车内显示模块用以接收车顶及车底检测模块的数据进行处理分析，实现准确显示接触网几何参数（拉出值、导线高度、线间距等）、弓网接触压力、电气参数（接触网网压）等参数，实时将各检测参数叠加到弓网监控图像上，并可实时显示检测的线路名、车站名、区间名、杆号等动态技术参数。所有的检测数据局曲线均可以报表、图片的方式进行输出。通过基于专家评判的中央数据处理系统，通过智能化算法，实现对复杂数据的快速处理和综合评估，能够对原始数据进行处理分析，筛选不合格數据，提供缺陷数据统计报表，从而为接触网运营维护决策提供数据支持。

• 轨道检测装置组成

轨道检测装置采用惯性基准检测及非接触式检测技术，可对轨道轨距、超高、三角坑、曲率、左右轨高低及轨向等几何参数实现高精度、实时、动态检测。其硬件设备主要由惯性基准检测包、综合定位设备、中央数据处理系统、客户端等组成。

•  惯性基准检测技术

本项目在网轨检测车车底安装轨道检测梁，封装惯性基准检测包，可以实现车辆位置和运行姿态的精确定位，能够高精度地获取车辆在轨道上的运行信息，可完成对轨道水平、轨向等轨道不平顺的检测，并负责建立轨道检测惯性基准，用于轨道几何参数的修正。

•  非接触式检测技术

在网轨检测车车底轨道检测梁上安装一套二维激光位移传感器，利用传感器进行扫描，运用高速图像处理技术对轮廓曲线进行提取和分析，确定轨距的变化，计算合成动态的轨距值；通过列车的运动，动态完成对整条线路的检测。

•  中央数据处理系统及客户端

中央数据处理系统可实现轨道几何状态数据的实时采集和处理，在客户端上实时显示几何参数波形图和里程、速度等信息，实现实时数据与历史数据动态、比较功能。针对埃及斋月十日城铁路项目，为满足国际标准的要求，中央数据处理系统将EN13848规范封装至检测系统内，用户需要设置线路维护标准以及超限值范围和扣分标准，从而让用户对轨道进行综合质量评估，对处理完的各种检测数据进行分析，生成专业的TQI报表，实现自动分析并得出故障报表，客户端将实时与非实时生成曲线报表、数据报表、超限报表、统计报表以及曲线图片，并自动生成检测报告，使用户更完整直观、全面呈现检测数据，高效精确的指导维修、维护作业。

• 网轨检测技术的验证

网轨检测技术在埃及斋月十日城铁路项目发挥了及其关键的作用，为确保检测数据的准确性，基于EN13848规范，必须对网轨检测装置进行重复性试验验证。

• 接触网检测装置重复性验证

在埃及斋月十日城铁路项目直线段、左曲线及右曲线段随机选取5个点位，采用40km/h的平均检测速度对接触网几何参数重复检测3次，并对导高及拉出值进行记录后取平均值，计算检测数据与平均值之间的最大偏差，如导高值和拉出值均在±10mm范围内，则满足重复性验证的要求。重复性检测结果如表1所示。

由表1可知，三次检测平均值与检测数值的最大偏差均在±10mm范围内，满足接触网检测装置的重复度验证的要求。

• 轨道检测装置重复性验证

轨道检测装置需在相同条件下对同一路段线路短时间内至少进行两次检测，检测点不少于10个。取同一检验点的平均值作为约定真值，比较测试结果与平均值的差异。 轨道检测重复性验证通过标准的分辨率均按照0.8mm、重复性>96%作为指标进行验证，重复性检测结果如表2所示。

由表2可知，针对轨距、左轨高低、右轨高低、左轨向、右轨向、水平参数，针对所有的10个点位，检测值与平均值的差异均在分辨率范围内，满足重复性通过要求。

• 结语

埃及斋月十日城铁路项目在接触网检测和轨道检测领域引入了先进的网轨检测技术，能够全面检测接触网几何参数、弓网关系和轨道几何参数，并根据专家评估及内部决策，提供全面的数据及缺陷信息，为埃及铁路市场注入全新检测手段，为埃及斋月十日城铁路项目的运营和维护提供了更科学、高效、安全的解决方案，对于埃及铁路系统的现代化和运营安全具有重要意义。

00001参考文献

[1] 李震，赵恒.埃及斋月十日城铁路项目特点分析[J].四川建材， 2022， 48（10）：163-165，199.

[2] 吳漾，陈科，王彦哲.铁路接触网与电力贯通线同杆合设方案研究：以埃及斋月十日城铁路项目为例[J].四川建材， 2023， 49（2）：159-161.

[3] 方丰. 山地城市轨道交通运营风险评估体系与突发主要事件风险应急管控[D]. 重庆：重庆大学， 2021.

[4] 宣晓梅. 高速铁路噪声负外部性表征分析与控制策略研究[D]. 北京：中国铁道科学研究院， 2021.

[5] 王会丰，魏志恒，马志鹏，等. 城市轨道交通弓网动态检测技术及其参考标准 [J]. 城市轨道交通研究， 2023， 26 （10）： 71-78.