淺論城市軌道交通安全檢測技術(shù)的發(fā)展

朱磊 李敏

摘 要：城市軌道交通的擴張性發(fā)展，也對線路、車輛的維修保障工作提出了更高要求，傳統(tǒng)人工檢測、大型故障車檢測的方式在新的挑戰(zhàn)面前面臨著諸多問題。結(jié)合主流技術(shù)的應(yīng)用情況，根據(jù)新技術(shù)發(fā)展的狀況，描述了車載檢測技術(shù)的構(gòu)成，闡述了其現(xiàn)階段實際應(yīng)用的優(yōu)勢。進一步展望了車載檢測技術(shù)的發(fā)展前景，努力為軌道交通的安全運營提供更有效、高效的解決方案。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;檢測設(shè)備;正線監(jiān)測

0 前言

城市軌道交通的運營客流量大，車輛運行的班次密集，每天運行時間長，其安全性非常重要。運營的過程中無安全小事，車輛本體、軌道及扣件、接觸網(wǎng)部分、隧道或地面設(shè)施以及其他設(shè)施等的狀態(tài)都對軌道交通運營的安全具有重要的意義。為保障軌道交通安全運營，傳統(tǒng)的做法是利用運營的空窗期對相關(guān)部分進行安全檢查，每天運營前派出首列空載車對線路動態(tài)安全檢測。由于城市軌道交通的快速發(fā)展，線路長、運營空窗小等對安全檢查的要求越來越高，輔助安全檢查設(shè)備的需求極大。傳統(tǒng)利用人工配合安裝檢查設(shè)備的工程檢查車進行檢修工作存在工作占用運營空窗期，降低檢查、維修效率。根據(jù)實際運營需求，結(jié)合技術(shù)發(fā)展創(chuàng)新，安裝有檢查設(shè)備的正線車輛正逐步服務(wù)于城市軌道交通，提升了安全檢查的效率，進一步保證運營安全。

1 現(xiàn)狀分析

傳統(tǒng)的軌道交通都是采用人工檢測，人工檢測的勞動強度大、工作效率低和檢修時間長，易受主觀因素、外部環(huán)境影響，檢測結(jié)果誤差大，不能及時發(fā)現(xiàn)隱患。即使配合工程檢查專用車輛檢查，檢測數(shù)據(jù)也不能完全復(fù)現(xiàn)正線狀態(tài)，檢測效率只能得到一定的提升。最有效、直接的數(shù)據(jù)來源應(yīng)來自于正線運行過程，及時發(fā)現(xiàn)不安全位置，提前預(yù)測將要達(dá)到安全下限的位置，檢修人員根據(jù)數(shù)據(jù)針對性的維護、維修，將不安全因素化于無形。

2 車載安全檢測設(shè)備的技術(shù)

車載檢測設(shè)備一般根據(jù)檢測的故障類型不同，通常采用非接觸或者接觸式測量手段實現(xiàn)。接觸式的測量一般利用相對應(yīng)的傳感器來實現(xiàn)，非接觸式一般利用圖像識別技術(shù)來實現(xiàn)。常見的車載檢測設(shè)備的設(shè)備構(gòu)成圖如圖1所示，一般由安裝于車體的檢測設(shè)備、客室內(nèi)設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸通道以及監(jiān)控設(shè)備等組成。

2.1 車體的檢測設(shè)備

車體的檢測設(shè)備一般由安裝在車體上的傳感器模塊、圖像采集模塊、輔助采集模塊。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。傳感器的特點包括：微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，讓物體慢慢變得活了起來。圖像采集的發(fā)展，讓物體有了視覺，設(shè)備應(yīng)具有抗沖擊、抗陽光干擾、抗電磁干擾的設(shè)計，在這些工況下，依然可以滿足看的清楚，看的精準(zhǔn)的要求。現(xiàn)在階段下有2D和3D技術(shù)路線可供選擇，當(dāng)對采集數(shù)據(jù)只要求有圖像時，可以選擇2D的相機進行設(shè)計;當(dāng)對采集數(shù)據(jù)要求有像素點的幾何空間位置時，可以選擇3D的相機進行設(shè)計。輔助采集模塊中應(yīng)包含通信設(shè)備可以獲取列車當(dāng)前的狀態(tài)，例如車速、站點、環(huán)境溫度等;也應(yīng)包含有可以輔助測量，提供測量數(shù)據(jù)計算的必要數(shù)據(jù)，例如車身左右傾角、上下俯仰角度、加速度等。

2.2 客室內(nèi)設(shè)備

客室內(nèi)設(shè)備一般集成有服務(wù)器和電源模塊，機身為強固式結(jié)構(gòu)防護設(shè)計，穩(wěn)定可靠，一般安裝在車內(nèi)電氣柜內(nèi)部。

其中服務(wù)器采用并行式數(shù)據(jù)處理架構(gòu)，滿足多臺檢測設(shè)備實時數(shù)據(jù)處理性能要求，主要功能有控制信號處理、傳感器信號處理、圖像處理、數(shù)據(jù)存儲處理。服務(wù)器利用成熟的TCP/IP協(xié)議、串口協(xié)議連接檢測設(shè)備，讓采集過程穩(wěn)定、高效;利用跟蹤定位、匹配、標(biāo)定、形態(tài)學(xué)等圖像處理技術(shù)分析處理原始圖像，并對結(jié)果數(shù)據(jù)進行根據(jù)設(shè)定的閾值進行隱患級別的劃分和告警;融合多種傳感器的數(shù)據(jù)，對檢測項進行多參數(shù)融合分析，以達(dá)到預(yù)防故障目的。

電源模塊接入車輛供電處為服務(wù)器和車體的檢測設(shè)備供電，考慮整車的電源工況，經(jīng)過設(shè)計可以滿足相關(guān)設(shè)備供電需求，使得整個設(shè)備在浪涌、傳導(dǎo)、電磁輻射等型式試驗中滿足法規(guī)或者特殊要求。

2.3 數(shù)據(jù)傳輸通道

這里的數(shù)據(jù)傳輸通道主要是闡述車載服務(wù)器如何將數(shù)據(jù)信息傳輸至顯示端。這些數(shù)據(jù)信息中包含有采集到的檢測數(shù)據(jù)、獲取的車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析得到的故障信息、故障預(yù)警信息、檢測采集設(shè)備和網(wǎng)關(guān)的連接狀態(tài)、通信通道運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)。傳輸通道傳統(tǒng)有有線傳輸或無線傳輸方式。有線傳輸方式一般通過PIS系統(tǒng)中的車地通信功能實現(xiàn)，通信的數(shù)據(jù)量要充分考慮PIS系統(tǒng)的帶寬，優(yōu)化選擇傳輸數(shù)據(jù)的通信內(nèi)容。無線傳輸方式采用無線網(wǎng)卡的硬件配置，根據(jù)通信的速度要求可以選擇4G或5G的技術(shù)。

2.4 監(jiān)控設(shè)備

檢測的目的就是要將關(guān)注的狀態(tài)參數(shù)顯示出，顯示的終端根據(jù)顯示的位置可以分為：車輛的司機室終端、數(shù)據(jù)分析的終端、數(shù)據(jù)存儲終端。司機室終端中的DDU顯示屏中顯示系統(tǒng)故障信息和故障等級，信息是通過mvb總線通信而來;CCTV視頻監(jiān)控中顯示故障視頻，信息是通過PIS系統(tǒng)通信而來。數(shù)據(jù)分析的終端、數(shù)據(jù)存儲終端一般都會集成做成雙備份，車載服務(wù)器和地面專家系統(tǒng)都應(yīng)滿足相關(guān)功能。

3 技術(shù)的優(yōu)勢分析

（1）車載檢測設(shè)備也可以用于施工狀態(tài)判定，初期運營前安全等工作。通過檢測設(shè)備檢測，初期運營前確保軌道、接觸網(wǎng)設(shè)施設(shè)備系統(tǒng)功能方面應(yīng)達(dá)到的基本要求，讓軌道交通能更快、更好的服務(wù)人民群眾的出行。

（2）可以快速搭建專業(yè)的故障反饋機制。軌道交通行業(yè)的專業(yè)程度非常高，檢修知識的獲取和積累，不僅僅要靠專業(yè)知識的培訓(xùn)，同時也要項目經(jīng)驗養(yǎng)成相應(yīng)的專業(yè)素養(yǎng)。車載檢測設(shè)備的應(yīng)用可以利用專業(yè)廠家的技術(shù)進行檢測，同時人員和設(shè)備的配合互動中也得到了專業(yè)知識的訓(xùn)練。

（3）兩個或者多個系統(tǒng)的聯(lián)合檢測，綜合分析車輛運行過程中問題項點。軌道車輛運行過程中，相互配合的部件有很多，例如車輪和軌道、接觸網(wǎng)和受電弓等，每個故障的排查都需要系統(tǒng)分析，如果逐項排查，工作量很大。通過多系統(tǒng)的在線檢測，可以做到同時排查，同時分析。

（4）在線運行過程中檢測被檢部件的狀態(tài)，做到實時檢測，實時反饋。將小故障點進行趨勢分析，得出故障狀態(tài)，進行趨勢分析，并重點關(guān)注。當(dāng)該故障點到達(dá)設(shè)定閾值時給予預(yù)警，該閾值的給出需要綜合故障影響等級，運營情況等給出。

4 結(jié)束語

通過技術(shù)方式的創(chuàng)新、技術(shù)方法的完善，綜合各方面先進技術(shù)的應(yīng)用，使技術(shù)更好地服務(wù)于城市軌道交通的檢測。在關(guān)鍵零部件上面，要加強研發(fā)，做到核心技術(shù)國產(chǎn)化。隨著4G/5G的普及，搭建系統(tǒng)快速將故障信息的高清畫面等信息發(fā)送至監(jiān)控端。在多系統(tǒng)的檢測分析過程中需要積累數(shù)據(jù)，聯(lián)合多學(xué)科進行分析判讀，使得反饋結(jié)果精準(zhǔn)有效。未來可以組建監(jiān)控中心，對數(shù)據(jù)進行采集，綜合分析。

參考文獻(xiàn)：

[1]尚斌，張小寧.中國城市軌道交通現(xiàn)狀及思考[J].交通與運輸（學(xué)術(shù)版），2011（2）：90-92.