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国外综合检测技术

1 国外高速综合检测技术概述
综合检测工作是制定维修计划的基础,利用综合检测数据安排维修养护可有效地保证线路、通信信号、接触网等基础设施的良好状态,保证高速铁路安全运营。

由于各国高速铁路运输体系不同,在综合检测方面也有差异。

法国、意大利、英国、日本等国家采用综合检测列车对高速铁路进行检测,而德国等国家采用专业检测车。

根据世界检测技术的发展,“等速检测、综合检测”是高速铁路检测技术的发展方向。

1.1 法国
自2002年起,法国国家铁路(SNCF)利用使用了7年的一列TGV—A动车组研发最高检测速度320 km/h的IRIS320综合检测列车,将轨道、接触网、车辆动态响应、通信信号等检测设备集中在列车上。

2006年4月,IRIS320综合检测列车投入运用。

目前,综合定位系统、轮轨作用检测已启用,轨道几何检测系统处于验收阶段,接触网和通信信号检测系统正在安装调试,钢轨表面损伤检测还达不到实时要求。

IRIS320综合检测列车在检测中不断完善,2008年将承担新建东部高速线检测验收工作。

1.2 意大利
意大利“阿基米德”号综合检测列车于2001年交付使用,检测速度220 km/h,可检测轨道几何参数、钢轨断面、钢轨波浪磨耗、接触网及受流状态、通信信号、车体和轴箱加速度、轮轨作用力等。

“阿基米德”号综合检测列车配属在“意大利铁路基础设施管理中心(RFI)”,统一对意大利的铁路进行检测,并有一套功能较强的数据分析处理软件INOFFICE,可对其所有检测数据进行综合分析。

同时,开发了一套指导养护维修的信息系统RAMSY能最大限度地帮助用户利用检测数据进行分析,更好地指导铁路基础设施保养规划,降低保养费用。

1.3 英国
目前,英国铁路运营里程11 808.6 km,其中高速铁路1 267.9 km,产权隶属英国铁路路网公司(NetworkRail)。

路网公司配属一列综合检测列车NMT,该车由7辆编组的内燃动组组成,车体是1977年制造,2002年开始改造,最高运行速度200 km/h。

车上安装了轨道几何、接触网、车辆动态响应、视频监测、钢轨表面伤损、轨道部件等检测设备,通过定位系统、检测专用网络、数据库和综合分析系统对检测数据进行同步采集、分析和管理。

目前,检测系统已集成完毕并投入使用。

1.4 德国
目前,德国联邦铁路(DB)的路网公司(DBNetz)管理约35 000 km的运营线路,其中包括约3 500 km的高速及提速线路。

动态检测设备包括轨道检查车、钢轨探伤车、波浪磨耗检测车等。

路网公司的轨道检测工作统一由检测部f]NBI 4完成,该部门负责轨道检查车的研究开发和检测使用,并配备了7辆轨道检查车,其中一辆新型高速轨检车RaiLAB已投入运行,检测速度250 km/h;一辆高速轨检车(0MWE)检测运营速度受车体构造速度限制为200 km/h。

检测线路时,德国联邦铁路的轨道检查车均采用单机牵引,必要时加挂一辆普通客车,检测列车一般3辆编组。

1.5 日本
日本新干线由IJR东日本、IJR东海、JR西日本公司经营,这些公司相互独立,有些公司间的线路互不相通。

因此,日本的综合检测列车配属给各JR公司,用于检查公司的铁路,指导维修。

日本新干线以往采用电气轨道综合试验车(“黄医生”),并在“黄医生”的基础上进一步改进,研制成功E926型“East—i”综合检测列车。

该检测列车由6辆车组成,自带动力,可检测轨道几何参数、接触网、通信信号、轮轨作用力、环境噪声等项目,最高检测速度275 km/h,检测系统各自独立完成检测工作,并在速度、时间和里程位置上与检测保持同步。

2 既有线提速综合检测车的研制开发为保障既有线提速200~250 km/h~J车运行安全及平稳的舒适性,确保提速线路基础设备的良好状态,铁道部采用CRH 型一010A号动车组平台,由中国铁道科学研究院进行系统集成,研制适用于轨道几何状态检测、弓网检测、动力学检测、信号检测、ATP监测、无线场强检测、动应力测试和环境监视的系统,自主集成200 km/h过渡综合检测列车。

第六次大提速后,对既有提速200~250 km/h区段进行每月3次的周期性检测。

2.1 过渡综合检测列车的功能与布置
过渡综合检测列车具有轨道几何状态检测、弓网检测、动力学检测、信号检测、ATP监测、无线场强检测、动应力测试和环境监视功能,达到了对既有线提速区段“等速检测”要求。

列车1车厢是信号检测系统,2车厢是无线场强检测系统,3车厢是临时休息车,4车
厢是轨道几何状态检测系统和弓网检测传感器,5车厢是动力学检测系统的测力轮对,6车厢是弓网检测系统和视频监测系统,7车厢是动力学检测系统,8车厢是信号检测系统和动力学检测系统的测力轮对。

2.2 检测系统的检测功能
(1)轨道几何状态检测系统。

安装在4车厢的轨道几何状态检测系统可检测线路高低、水平(超高)、三角坑、曲率和曲率变化率、车体垂直加速度、车体横向加速度和横向加速度变化率等。

由于动车组转向架上没有轨距吊梁,因此不能检测轨距和轨向。

(2)弓网检测系统。

4车厢的弓网检测传感器将检测数据传到安装在6车厢的弓网检测系统进行统一处理,可检测接触线动态高度(一跨内最高高度、最低高度、高差)、硬点(垂向加速度)、冲击(纵向加速度)、弓网接触力、离线火花、支柱定位。

(3)动力学检测系统。

安装在7车厢的动力学检测系统布设了2条测力轮对,分别在8车厢1位轴、5车厢4位轴,可检测脱轨系数、轮轴横向力、轮重减载率、车体加速度(横向、垂直)、车体平稳性(横向、垂直)、车体舒适度(UIC513)、构架加速度(横向、垂直)和轴箱加速度(横向、垂直)。

(4)信号检测系统。

安装在l车厢和8车厢的信号检测系统与动车组操控端同端工作,可全方位检测车载ATP、轨道电路传输特性、点式应答器、补偿电容等信息。

通过综合分析,对设备运用质量进行统计分析和评定。

基于ATP车载设备CTCS2地面数据检测分析系统分别安装在1车厢和8车厢,并与信号检测系统安装在同一个机柜中,动车组运行中,利用检测分析软件通过计算机与ATP系统的DRU Monitor接口相连,可实时检测ATP设备的运行情况。

(5)无线场强检测系统。

安装在2车厢的无线场强检测系统可检测450 MHz无线列调系统车站台场强覆盖、测试和评估无线列调系统通话质量、测试调度命令无线传送成功率、测试无线车次号校核数据传送成功率。

(6)视频监测系统。

视频监测系统的彩色摄像机安装在1车厢和8车厢的驾驶台上,并在1,2,4,6,7,8车厢预留视频接口和设备。

其主要功能是运行中对线路周边进行视频监测。

为长距离传输,采用了数字化图像处理技术和光纤传输技术。

3 既有线提速综合检测车的应用
根据铁道部调度命令和电报安排,CRH 型-OIOA号过渡综合检测车于2007年4月10日对京沪线、京广线、京哈线、陇海线徐宝段、沪昆线沪株段、广深线、胶济线等既有提速干线的轨道几何状态、动力学、接触网、信号、ATP、无线通信、线路环境等进行了实时检测,至2008年3月底实际检测运行223天,累计检测409 235km。

(1)通过对一年来综合检测数据的汇总分析,表明既有提速线路的轨道、接触网和通信、信号等基础设施状态基本稳定,提速区段可满足既有线提速200~250 km/h动车组安全平稳运行要求,非提速区段满足线路允许速度下的安全运行要求。

(2)综合检测车动态工作得到各铁路局的大力支持,各铁路局非常重视检测结果,及时进行
现场复核及整改。

(3)综合检测车动态检测首次将等速的动力学检测数据纳入轨道状态评价,在实际应用中对现行轨道评价体系起到了重要的补充作用,能检查出一些单纯依靠传统轨道检测无法发现的病害,对保障列车运行安全平稳提供了重要数据支持。

我国铁路第六次大提速是世界上既有线提速的最高速度等级,为确保动车组行车安全,铁道部做出装备一列“200 km/h综合检测列车”,用于“4·18”提速后每十天一个周期对线路进行动态检查的决策。

实践证明,采用综合检测车这种先进的检测手段对提速线路的等速检测行之有效,对提速线路进行周期性检测的决策正确。

4 结论与建议
CRH 型一OIOA号综合检测车经半年多的检测运营,各检测系统工作稳定可靠,检测结果有效地指导了现场养护维修,对轨道、接触网、通信信号等进行“等速检测”,对于及时发现影响行车的安全因素、保障200~250 km/h动车组的持续安全运营非常必要。

为此
提出以下建议。

(1)尽快完善高速轨道动态检测评价标准及方法,深化接触网检测评判标准研究,尽快完善信号动态检测标准,形成我国高速铁路动态检测标准体系。

(2)为减少或纠正检测系统误差,力求做到检测结果准确,同时减少综合检测列车和其他专业检测车的检测结果偏差,应尽快建立各专业检测系统的标定制度。

(3)长期综合检测积累了大量检测数据,应加快综合检测数据分析与处理中心的建设,以对检测数据进行深度挖掘、专业分析、对比分析、关联分析,对基础设施的运行状态进行评估和趋势预测,更好地指导基础设施维修。

(4)建议深入研究车辆动力学指标应用于轨道状态评价的理论和方法,作为现行轨道状态评价体系的补充,建立包括轨道几何评价指标和车辆动力学评价指标的更完善的轨道状态评价体系。

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