淺論城市軌道交通安全檢測技術的發展

朱磊 李敏

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

關鍵詞：城市軌道交通;檢測設備;正線監測

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、接觸網部分、隧道或地面設施以及其他設施等的狀態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，傳統的做法是利用運營的空窗期對相關部分進行安全檢查，每天運營前派出首列空載車對線路動態安全檢測。由于城市軌道交通的快速發展，線路長、運營空窗小等對安全檢查的要求越來越高，輔助安全檢查設備的需求極大。傳統利用人工配合安裝檢查設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。根據實際運營需求，結合技術發展創新，安裝有檢查設備的正線車輛正逐步服務于城市軌道交通，提升了安全檢查的效率，進一步保證運營安全。

1 現狀分析

傳統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、外部環境影響，檢測結果誤差大，不能及時發現隱患。即使配合工程檢查專用車輛檢查，檢測數據也不能完全復現正線狀態，檢測效率只能得到一定的提升。最有效、直接的數據來源應來自于正線運行過程，及時發現不安全位置，提前預測將要達到安全下限的位置，檢修人員根據數據針對性的維護、維修，將不安全因素化于無形。

2 車載安全檢測設備的技術

車載檢測設備一般根據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。接觸式的測量一般利用相對應的傳感器來實現，非接觸式一般利用圖像識別技術來實現。常見的車載檢測設備的設備構成圖如圖1所示，一般由安裝于車體的檢測設備、客室內設備、數據傳輸通道以及監控設備等組成。

2.1 車體的檢測設備

車體的檢測設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、數字化、智能化、多功能化、系統化、網絡化。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。傳感器的存在和發展，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。圖像采集的發展，讓物體有了視覺，設備應具有抗沖擊、抗陽光干擾、抗電磁干擾的設計，在這些工況下，依然可以滿足看的清楚，看的精準的要求。現在階段下有2D和3D技術路線可供選擇，當對采集數據只要求有圖像時，可以選擇2D的相機進行設計;當對采集數據要求有像素點的幾何空間位置時，可以選擇3D的相機進行設計。輔助采集模塊中應包含通信設備可以獲取列車當前的狀態，例如車速、站點、環境溫度等;也應包含有可以輔助測量，提供測量數據計算的必要數據，例如車身左右傾角、上下俯仰角度、加速度等。

2.2 客室內設備

客室內設備一般集成有服務器和電源模塊，機身為強固式結構防護設計，穩定可靠，一般安裝在車內電氣柜內部。

其中服務器采用并行式數據處理架構，滿足多臺檢測設備實時數據處理性能要求，主要功能有控制信號處理、傳感器信號處理、圖像處理、數據存儲處理。服務器利用成熟的TCP/IP協議、串口協議連接檢測設備，讓采集過程穩定、高效;利用跟蹤定位、匹配、標定、形態學等圖像處理技術分析處理原始圖像，并對結果數據進行根據設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據，對檢測項進行多參數融合分析，以達到預防故障目的。

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

2.3 數據傳輸通道

這里的數據傳輸通道主要是闡述車載服務器如何將數據信息傳輸至顯示端。這些數據信息中包含有采集到的檢測數據、獲取的車輛狀態數據、數據分析得到的故障信息、故障預警信息、檢測采集設備和網關的連接狀態、通信通道運行狀態等數據。傳輸通道傳統有有線傳輸或無線傳輸方式。有線傳輸方式一般通過PIS系統中的車地通信功能實現，通信的數據量要充分考慮PIS系統的帶寬，優化選擇傳輸數據的通信內容。無線傳輸方式采用無線網卡的硬件配置，根據通信的速度要求可以選擇4G或5G的技術。

2.4 監控設備

檢測的目的就是要將關注的狀態參數顯示出，顯示的終端根據顯示的位置可以分為：車輛的司機室終端、數據分析的終端、數據存儲終端。司機室終端中的DDU顯示屏中顯示系統故障信息和故障等級，信息是通過mvb總線通信而來;CCTV視頻監控中顯示故障視頻，信息是通過PIS系統通信而來。數據分析的終端、數據存儲終端一般都會集成做成雙備份，車載服務器和地面專家系統都應滿足相關功能。

3 技術的優勢分析

（1）車載檢測設備也可以用于施工狀態判定，初期運營前安全等工作。通過檢測設備檢測，初期運營前確保軌道、接觸網設施設備系統功能方面應達到的基本要求，讓軌道交通能更快、更好的服務人民群眾的出行。

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

（3）兩個或者多個系統的聯合檢測，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、接觸網和受電弓等，每個故障的排查都需要系統分析，如果逐項排查，工作量很大。通過多系統的在線檢測，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，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，進行趨勢分析，并重點關注。當該故障點到達設定閾值時給予預警，該閾值的給出需要綜合故障影響等級，運營情況等給出。

4 結束語

通過技術方式的創新、技術方法的完善，綜合各方面先進技術的應用，使技術更好地服務于城市軌道交通的檢測。在關鍵零部件上面，要加強研發，做到核心技術國產化。隨著4G/5G的普及，搭建系統快速將故障信息的高清畫面等信息發送至監控端。在多系統的檢測分析過程中需要積累數據，聯合多學科進行分析判讀，使得反饋結果精準有效。未來可以組建監控中心，對數據進行采集，綜合分析。

參考文獻：

[1]尚斌，張小寧.中國城市軌道交通現狀及思考[J].交通與運輸（學術版），2011（2）：90-92.