基于轨道交通发展需求研发的轨道检测车

基于轨道交通发展需求研发的轨道检测车

张锐

 西南交通大学希望学院 610400 四川省成都市

摘要：随着时代的快速发展，列车运营速度不断提高，而乘客的关注重点倾向于乘坐过程的安全性和舒适性，轨道作为承载列车的基础，轨道结构的变化直接影响着列车运行的安全和平稳，因此需有效利用轨道检查车（以下简称轨检车）来提高轨道设备质量。

关键词：轨道交通、轨道检测车、运行安全

引用：随着我国经济的发展，目前我国轨道交通发展迅速，截至2022年底，中国高铁里程已超过40000公里，连接了大部分省会城市和重要城市。高铁列车运行速度快、舒适，成为人们长途出行的主要选择。而其他制式城市轨道交通运营线路超过20000公里，包括地铁、轻轨和有轨电车，遍布全国30个省、自治区和直辖市。对轨道、接触网/接触轨、供电线路等设备的检测和维护是保证车辆安全正常运用的必要条件。因此，本文着眼于轨道交通发展需求研发的轨检车，从轨道检测法、工作原理、发展方向等维度对轨检车进行简要的介绍与分析。

一、轨道检测法

常用的轨道检测方法主要包括两个方面，第一是静态检测，第二个方面是动态检测，那么接下来将会阐述这两者检测方法的不同之处。

（一）静态检测

对于静态检测来说，往往是在检查养护以及维修，等工作结束之后进行检查的工作。举个例子来说，随着我国近几年对于轨道线路方面越来越重视，在我国已经组建了相关的检查车间，比较有代表性的是线路检查和隧道检查，这两种检查方式在检查组件中占据着重要的位置。正是这两个队伍的建设，为轨道检查带来了更为专业性的检测方法，比如可以通过建设经验丰富的团队，能够利用相关仪器常态化的对线路做好检测，深刻的掌握检测过程中出现的情况，信息问题等等，并做好记录将信息上传到互联网，这样就能够达到信息收集和整合统一，一旦在检测过程中出现问题，也能够及时更换或者是维修这样从根本上也就保证了列车的安全运行。

（二）动态检测

相比于静态检测，对于动态检测主要是在整个环节结束之后，利用动态检测装置或者相关仪器来获取线路的综合信息，通过信息的收集以及数据的有效整理，为列车运行等方面提供技术支持，因为列车在运行过程中需要信息和数据作为支撑，而对于动态检测来说正是能够不断的获取线路的信息和数据，这样才能够在线路维修或者是列车运行等方面来全程保证安全稳定可靠性。

二、轨检车工作原理

随着科技的进步和自动化技术的应用，轨检车得到了进一步的发展和改进。现代的轨检车采用了先进的传感器、数据采集系统和分析软件，能够实时监测和记录轨道的各种参数和状态。目前轨检车是专门用于评估和监测轨道状况的专用车辆。它们配备了各种传感器和测量设备，能够在列车运行的同时对轨道进行实时监测和评估。

（一）轨道几何测量

轨检车对轨道几何进行测量的原理依赖于传感器和测量设备的使用轨检车通常配备激光测距仪，用于测量轨道的几何特征。激光测距仪通过发射激光束并测量其从车辆到轨道的反射时间，从而计算出车辆与轨道间的距离。通过将多个激光测距仪放置在不同位置，可以获取轨距、超高、曲线半径等参数。轨检车上的摄像机用于拍摄轨道的图像或视频。这些图像可以用于提取轨道的几何特征，如轨距和曲线半径。计算机视觉技术可以用于处理这些图像，提取轨道的几何信息。惯性测量单元使用陀螺仪和加速度计等传感器来测量轨检车的姿态和加速度。根据测量的姿态和加速度数据，可以推导出轨道的几何特征。通过将IMU与其他传感器数据进行融合，可以提高几何测量的精度和准确性。这些传感器和测量设备通过与轨检车的车轮或底盘相连，实时测量轨道的几何特征。测量的数据会被记录下来，经过处理和分析后生成几何测量结果。这些结果可用于评估轨道的偏差、偏移，以及确保轨道满足运行要求。对于轨道的维护和维修，几何测量数据能提供重要的参考依据。

（二）轨道质量评估

轨检车可以进行轨道质量的评估，主要涉及轨道的振动、共振和动态特性等方面。通过传感器测量轨道的振动情况。振动可以通过记录轨道的加速度或速度来进行评估。振动测量结果可用于判断轨道的刚度和结构特性。轨检车可以通过激励轨道并测量响应的方式来确定轨道的共振频率。共振频率是轨道在特定激励下发生共振的频率。共振频率的测量对于评估轨道的结构质量和稳定性很重要。还可以测量轨道的动态特性，如自然频率、阻尼比、振型形态等。这些参数可以揭示轨道的振动特性和整体刚度。在轨道质量评估中，常用的指标包括轨道不平顺度（Track Irregularity）、轨道质量指数（Track Quality Index）和轨道等级（Track Class）。这些指标基于轨道的振动性能、几何特征等数据进行计算，用于评估轨道的整体质量状况。轨道检测车通过获取以上数据并进行分析，能够提供关于轨道质量状况的评估报告。这些报告可以帮助轨道运营方了解轨道的健康状况、预测潜在问题，并采取相应的维护措施，以确保轨道的安全性和可靠性。

（三）轨道电气检测

轨检车可以进行轨道电气检测，以评估轨道的电气性能和接地情况。轨检车是通过测量轨道的电阻来评估轨道的电气性能。通常使用电流钳（current clamp）或接触式电阻测量仪来测量轨道的电阻值。电阻测量可以判断轨道接触面的质量、连接状态以及轨道电气接地情况。轨检车可以测量轨道与接触线之间的接触电阻。通过电流注入接触线，然后通过电流钳等设备测量轨道上的电压和电流值，可以计算出接触电阻的大小。接触电阻的测量可以判断轨道与接触线之间的电气连接性能。轨检车可以测量轨道的接地情况。通过测量轨道及周围环境的电位差，可以评估轨道接地的质量和效果。接地检测可以检查轨道的接地系统是否正常运行，以确保电气安全。轨检车对轨道上的电气信号进行检测和记录。通过以上电气检测原理和方法，轨检车可以获取轨道电气性能的数据，并进行相应的分析和评估。这些数据和评估结果将有助于运营方判断轨道电气情况的健康性、及时发现问题，并采取相应的维护和修复措施，以保障轨道电气系统的可靠性和安全性。

三、轨检车未来发展方向

轨检车作为轨道维护和管理的关键工具，未来的轨检车会趋向于更高的自动化和智能化水平。这包括自动化的数据收集、处理和分析，以及智能决策支持系统的应用。通过使用先进的传感器、人工智能和机器学习技术，让轨检车可以自主地进行轨道检测和数据分析，并生成更准确、精细化的报告和维护建议。同时还会集成多种传感器和技术，实现对轨道多个维度的综合检测。除了传统的几何、表面和电气属性检测外，还需要考虑轨道的声学特性、材料状态、温度分布等方面的检测。这样可以提供更全面、综合的轨道状况评估，进一步提高维护决策的准确性。同时，基于历史数据和算法模型，还需要预测轨道的未来性能和维护需求，提前采取措施进行维护和修复，避免故障的发生。轨检车未来的发展中要强调与其他维护设备和系统的联网和协同管理。通过与列车运行监控系统、维修车辆、维修作业管理系统等的数据共享和交互，可以实现更高效的维护和管理。这将为轨道维护和管理提供更高效、准确和可持续的解决方案，进一步提升列车在运营中的安全性和可靠性。

四、结语

随着信息技术的快速发展，轨检车也将逐渐融合了物联网、云计算和人工智能等技术，实现更智能化的监测和管理。城市轨道交通轨道检测车的发展经历了从简单工具到智能化系统的演进，不断提高了轨道交通的安全性、可靠性和运行效率。未来，随着技术的不断创新和应用，轨检车将继续发展，为城市轨道交通的发展提供更多支持。

参考文献：

[1]苏布宁.利用轨检车检测数据指导线路维修[A].铁道工务论文集（第3册）[C]，2004：3