第四節(jié)　重載綜合檢測(cè)車(chē)技術(shù)創(chuàng)新

作為世界首列用于重載鐵路檢測(cè)的高集成度綜合檢測(cè)車(chē)，朔黃鐵路公司在開(kāi)發(fā)初期，緊盯國(guó)內(nèi)外最先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)，采用國(guó)內(nèi)外主流、成熟的檢測(cè)設(shè)備，在整車(chē)系統(tǒng)集成、檢測(cè)技術(shù)改進(jìn)、數(shù)據(jù)綜合處理等許多方面進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新。

一、整車(chē)技術(shù)創(chuàng)新

（一）研制了國(guó)內(nèi)外首列重載鐵路綜合檢測(cè)車(chē)

目前，世界各國(guó)的綜合檢測(cè)車(chē)均是針對(duì)高速鐵路開(kāi)發(fā)的，包括日本“黃色醫(yī)生”和“East-i”、法國(guó)的“IRIS320”、意大利“阿基米德”、英國(guó)“NMT”等高速綜合檢測(cè)車(chē)，以及我國(guó)0號(hào)、CRH380A-001、CRH380B-002等高速綜合檢測(cè)車(chē)。對(duì)重載鐵路基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)的專(zhuān)業(yè)檢測(cè)車(chē)主要有軌道檢測(cè)車(chē)、電務(wù)檢測(cè)車(chē)、接觸網(wǎng)檢測(cè)車(chē)、鋼軌探傷車(chē)、紅外軸溫檢測(cè)車(chē)、試驗(yàn)車(chē)等，這些專(zhuān)業(yè)檢測(cè)車(chē)通常只安裝一種檢測(cè)系統(tǒng)，針對(duì)某一類(lèi)型的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行檢測(cè)，尚無(wú)集成多專(zhuān)業(yè)檢測(cè)系統(tǒng)的綜合檢測(cè)車(chē)。朔黃鐵路重載綜合檢測(cè)車(chē)是世界首列重載鐵路綜合檢測(cè)車(chē)，通過(guò)一次檢測(cè)能夠?qū)θ胯F路基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行病害查找和安全狀態(tài)評(píng)定。

（二）首次集成了路基道床、鋼軌探傷等檢測(cè)系統(tǒng)

1.集成了路基道床檢測(cè)系統(tǒng)

現(xiàn)有的高速綜合檢測(cè)車(chē)均未集成路基道床檢測(cè)系統(tǒng)，其原因是多方面的。一是大部分高速鐵路為無(wú)砟軌道、整體道床，二是高速鐵路軸重小、路基道床病害少，三是現(xiàn)有探地雷達(dá)在高速檢測(cè)時(shí)分辨率低、不能滿(mǎn)足定位病害和評(píng)定質(zhì)量的需要。

重載鐵路大軸重、大密度、大運(yùn)量的運(yùn)輸，路基道床受力較為惡劣，道床容易出現(xiàn)彈性不足、臟污板結(jié)、翻漿冒泥等病害，導(dǎo)致基床土進(jìn)入道床，道砟擠入基床，道床、基床、軌道結(jié)構(gòu)同時(shí)惡化。所以，檢測(cè)道砟囊、軟黏土、底砟厚度及濕土區(qū)等病害，評(píng)定路基道床的質(zhì)量，對(duì)保障重載鐵路路基的穩(wěn)定性、確保行車(chē)安全有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。鑒于重載鐵路檢測(cè)的需求，綜合檢測(cè)車(chē)集成了路基道床檢測(cè)系統(tǒng)。對(duì)路基道床進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，評(píng)估道床、路基層的質(zhì)量、結(jié)構(gòu)、成分，定位路基和道床的病害、缺陷。

2.集成了超聲波鋼軌探傷檢測(cè)系統(tǒng)

重載鐵路軌道承載大，鋼軌傷損發(fā)展快，迫切需要高效、準(zhǔn)確的車(chē)載探傷系統(tǒng)與地面手推式探傷儀相結(jié)合，共同把好鋼軌防斷關(guān)，所以集成探傷檢測(cè)系統(tǒng)是重載鐵路檢測(cè)的客觀需要。重載綜合檢測(cè)車(chē)檢測(cè)速度80km/h，具備集成超聲波鋼軌探傷系統(tǒng)的條件。集成超聲波鋼軌探傷檢測(cè)系統(tǒng)，是重載綜合檢測(cè)車(chē)相對(duì)于高速綜合檢測(cè)車(chē)的又一創(chuàng)新。

3.集成了紅外線軸溫探測(cè)設(shè)備檢測(cè)系統(tǒng)

重載鐵路沿線均布設(shè)有紅外線軸溫探測(cè)站，是探測(cè)和識(shí)別運(yùn)行列車(chē)的問(wèn)題車(chē)軸、防止燃軸和切軸的重要設(shè)施，其探測(cè)準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性直接影響行車(chē)安全。目前，檢測(cè)紅外軸溫探測(cè)站工作性能主要靠人工定期巡視，作業(yè)效率低，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題定量分析不準(zhǔn)確。

紅外線軸溫探測(cè)設(shè)備檢測(cè)系統(tǒng)主要用于檢測(cè)鐵路沿線紅外線軸溫探測(cè)設(shè)備工作情況，檢測(cè)項(xiàng)目為測(cè)溫精度、探頭的方位偏移程度和磁鋼的工作情況，適應(yīng)車(chē)速范圍為3～160km/h。鑒于檢測(cè)速度的限制，現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外高速綜合檢測(cè)車(chē)均未安裝該系統(tǒng)。根據(jù)重載鐵路的客觀需要和技術(shù)可行性，重載綜合檢測(cè)車(chē)集成了紅外線軸溫探測(cè)設(shè)備檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)地面紅外線軸溫探測(cè)設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、快速、全自動(dòng)的檢測(cè)。

（三）研發(fā)了國(guó)內(nèi)外首套基于同一時(shí)空檢測(cè)數(shù)據(jù)的綜合分析系統(tǒng)

綜合利用各專(zhuān)業(yè)同一時(shí)空檢測(cè)數(shù)據(jù)，分析軌道幾何狀態(tài)、路基道床狀態(tài)、鋼軌傷損的病害成因和關(guān)聯(lián)關(guān)系，以及軌道幾何和接觸網(wǎng)病害之間的關(guān)系，鋼軌表面狀態(tài)和內(nèi)部傷損的關(guān)聯(lián)關(guān)系，可實(shí)現(xiàn)多專(zhuān)業(yè)、任意多次歷史數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，從而查找設(shè)備病害真正原因，為設(shè)備維護(hù)提供依據(jù)。

二、各檢測(cè)系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新

（一）路基道床檢測(cè)系統(tǒng)

6通道高速（80km/h）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)首次應(yīng)用于鐵路，SIR-30型4通道探地雷達(dá)主機(jī)在國(guó)內(nèi)首次應(yīng)用，為朔黃鐵路定制專(zhuān)用的道床臟污評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

（二）鋼軌探傷系統(tǒng)

速度為80km/h的轉(zhuǎn)向架式探傷系統(tǒng)首次用于75kg/m重載鐵路。

（三）接觸網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)

接觸網(wǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析處理及超限輸出。接觸網(wǎng)動(dòng)態(tài)檢測(cè)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了接觸網(wǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)波形分析、實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)對(duì)比功能，能夠?qū)崟r(shí)掌握接觸網(wǎng)狀態(tài)；同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了接觸網(wǎng)檢測(cè)超限實(shí)時(shí)輸出，保證了檢測(cè)超限能夠及時(shí)有效處理，保障接觸網(wǎng)的安全運(yùn)營(yíng)。

（四）通信檢測(cè)系統(tǒng)

1.研發(fā)基于鐵路里程的LTE網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)方法

現(xiàn)有的測(cè)試設(shè)備可以利用GPS對(duì)每個(gè)檢測(cè)參數(shù)進(jìn)行定位，但鐵路設(shè)備的維護(hù)更習(xí)慣于采用鐵路里程來(lái)定位，而在隧道內(nèi)更無(wú)法用GPS進(jìn)行定位。因此，對(duì)于鐵路無(wú)線網(wǎng)測(cè)試參數(shù)的定位，應(yīng)以線路里程為坐標(biāo)。雖然鐵路其他無(wú)線通信系統(tǒng)的覆蓋測(cè)量通常采用軸頭脈沖傳感器換算成里程來(lái)與測(cè)試結(jié)果相對(duì)應(yīng)，但這種測(cè)試方法還沒(méi)有應(yīng)用到鐵路LTE網(wǎng)絡(luò)測(cè)試上。本創(chuàng)新解決了LTE網(wǎng)絡(luò)測(cè)試參數(shù)與里程相對(duì)應(yīng)的問(wèn)題。

2.研發(fā)基于對(duì)同址雙網(wǎng)同時(shí)檢測(cè)的鐵路LTE網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)方法

在雙網(wǎng)都不關(guān)閉的情況下，一次將LTE雙網(wǎng)的特征覆蓋參數(shù)RSRP、RSRQ、SINR等同時(shí)獲取并分成A、B網(wǎng)同時(shí)顯示測(cè)試結(jié)果，既提高了測(cè)試效率，又不對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行可靠性產(chǎn)生影響。

（五）紅外軸溫探測(cè)設(shè)備檢測(cè)系統(tǒng)

（1）模擬軸箱控溫精度大大提高。模擬軸箱靜態(tài)控溫精度小于0.5℃，動(dòng)態(tài)控溫精度小于1℃，優(yōu)于原系統(tǒng)靜態(tài)小于1℃和動(dòng)態(tài)小于3℃的指標(biāo)。在車(chē)速急劇變化時(shí)，模擬軸箱溫度過(guò)沖小于2℃，遠(yuǎn)低于原系統(tǒng)的20℃。

（2）在檢測(cè)車(chē)上新增加了探頭方位尺，用于檢測(cè)地面紅外軸溫設(shè)備的探測(cè)位置及角度；新增加激光測(cè)距儀來(lái)測(cè)量車(chē)輪相對(duì)鋼軌的位移，以及軸頭相對(duì)掃描器的位移，配合方位尺可以更精確檢測(cè)地面紅外軸溫設(shè)備的探測(cè)位置及角度。該技術(shù)目前屬?lài)?guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

（3）減小了檢測(cè)系統(tǒng)功耗。由于采用新型航天加熱技術(shù)，獨(dú)特的模擬軸箱設(shè)計(jì)和基

于PC總線PIV工控機(jī)軟件智能控溫方法，系統(tǒng)功耗遠(yuǎn)小于早期檢測(cè)系統(tǒng)的40kW，同

時(shí)減小了系統(tǒng)工作噪聲和干擾，提高了檢測(cè)車(chē)運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性。（4）軟件易于擴(kuò)充、修改、維護(hù)，操作界面簡(jiǎn)單、易操作。只需簡(jiǎn)單設(shè)置，在選定運(yùn)

行線路后，即可由軟件根據(jù)GPS定位自動(dòng)進(jìn)行模擬車(chē)輪上電、方位尺加溫；到達(dá)探測(cè)站

時(shí)數(shù)據(jù)處理、通信以及接收數(shù)據(jù)后的存儲(chǔ)、分析和報(bào)告顯示打印等，全部智能自動(dòng)

實(shí)現(xiàn)。

三、地面數(shù)據(jù)處理中心技術(shù)創(chuàng)新

在綜合檢測(cè)車(chē)各檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)空同步技術(shù)的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)綜合處理系統(tǒng)通過(guò)統(tǒng)一計(jì)劃任務(wù)的數(shù)據(jù)組織方式，對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)了軌道檢測(cè)、接觸網(wǎng)檢測(cè)、鋼軌探傷等檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成。通過(guò)病害集中度分析、關(guān)聯(lián)分析、趨勢(shì)分析等方法，對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入綜合分析，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)的整體評(píng)價(jià)；同時(shí)，以動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性分析為基礎(chǔ)，分析病害產(chǎn)生的原因，用于指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)維修，為維修計(jì)劃的制定提供數(shù)據(jù)支撐。

（一）檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理

根據(jù)軌道幾何檢測(cè)、接觸網(wǎng)檢測(cè)、路基道床檢測(cè)、鋼軌波浪磨耗檢測(cè)、鋼軌斷面磨耗檢測(cè)等各類(lèi)動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了多專(zhuān)業(yè)動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一接口和存儲(chǔ)管理，保證多種檢測(cè)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析的需要。

（二）設(shè)備嚴(yán)重病害閉環(huán)管理

對(duì)軌道幾何、接觸網(wǎng)、鋼軌探傷、巡檢、路基道床的嚴(yán)重病害，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、分析、現(xiàn)場(chǎng)檢查維修、反饋、效果復(fù)核等環(huán)節(jié)的閉環(huán)管理。

（三）設(shè)備質(zhì)量概況分析

通過(guò)基礎(chǔ)設(shè)施各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)、指標(biāo)的變化趨勢(shì)分析等手段，對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施總體質(zhì)量狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)。

（四）設(shè)備病害綜合分析

綜合利用各專(zhuān)業(yè)同一時(shí)空檢測(cè)數(shù)據(jù)，分析軌道幾何狀態(tài)、路基道床狀態(tài)、鋼軌傷損的病害成因和關(guān)聯(lián)關(guān)系，以及軌道幾何和接觸網(wǎng)病害之間的關(guān)系，鋼軌表面狀態(tài)和內(nèi)部傷損的關(guān)聯(lián)關(guān)系，可實(shí)現(xiàn)多專(zhuān)業(yè)、任意多次歷史數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，從而查找設(shè)備病害真正原因，為設(shè)備維護(hù)提供依據(jù)。

1.軌道幾何尺寸、路基道床、鋼軌傷損檢測(cè)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)綜合分析

軌道幾何尺寸與路基道床質(zhì)量、軌道幾何尺寸與鋼軌傷損以及路基道床質(zhì)量與鋼軌傷損存在一定因果關(guān)系。如路基道床存在道砟囊及道床板結(jié)等對(duì)軌道幾何尺寸及鋼軌傷損都存在一定影響，通過(guò)綜合關(guān)聯(lián)分析同一時(shí)空路基道床檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，可以找到發(fā)生軌道幾何尺寸超限及鋼軌傷損的真正原因。

2.接觸網(wǎng)和軌道幾何尺寸檢測(cè)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)綜合分析

對(duì)于綜合檢測(cè)車(chē)而言，軌道幾何尺寸的變化也會(huì)影響到接觸網(wǎng)的檢測(cè)結(jié)果。對(duì)接觸網(wǎng)動(dòng)態(tài)檢測(cè)波形進(jìn)行歷史對(duì)比分析，同時(shí)對(duì)接觸網(wǎng)狀態(tài)不良處所的軌道幾何尺寸狀態(tài)進(jìn)行關(guān)聯(lián)綜合分析，可以找出接觸網(wǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)超限的真正原因。

3.鋼軌傷損綜合分析

鋼軌傷損除了由于疲勞應(yīng)力作用造成的內(nèi)部傷損外，鋼軌表面也會(huì)受到接觸應(yīng)力的作用產(chǎn)生裂紋，形成軌面?zhèn)麚p，在受到銹蝕等作用下有可能發(fā)展成重傷。通過(guò)對(duì)線路巡檢系統(tǒng)的鋼軌表面?zhèn)麚p數(shù)據(jù)的積累和深入分析，結(jié)合探傷車(chē)檢測(cè)數(shù)據(jù)，分析鋼軌表面?zhèn)麚p、鋼軌磨耗、鋼軌內(nèi)部傷損的發(fā)生和發(fā)展變化規(guī)律，分析病害產(chǎn)生的原因。