第三節(jié)　重載綜合檢測車總體方案

朔黃鐵路公司綜合檢測車是世界首列用于重載鐵路的綜合檢測車。方案設(shè)計過程中沒有成型設(shè)備可以借鑒，朔黃鐵路公司聯(lián)合國內(nèi)外設(shè)備廠商、技術(shù)供應(yīng)商和科研院所，結(jié)合朔黃鐵路實際，通過大量的調(diào)研和技術(shù)論證，研發(fā)了重載鐵路檢測相關(guān)技術(shù)，逐步形成了適合重載鐵路檢測、具有朔黃特色的綜合檢測車設(shè)計方案。

一、總體設(shè)計

采用新型25T型客車，集成了路基道床、軌道、鋼軌超聲波探傷、接觸網(wǎng)、信號動態(tài)、無線通信場強、紅外線軸溫探測設(shè)備檢測等七大檢測系統(tǒng)，技術(shù)架構(gòu)如圖1-10所示。實現(xiàn)對貨運重載鐵路的路基道床、鋼軌、接觸網(wǎng)、通信信號等系統(tǒng)的數(shù)百個參數(shù)進行實時檢測，具有時空同步定位、實時數(shù)據(jù)傳輸、存儲和分析功能。檢測車所配備的軌道檢測系統(tǒng)、鋼軌探傷系統(tǒng)、接觸網(wǎng)檢測系統(tǒng)、路基道床檢測系統(tǒng)等都具備雙向檢測能力，檢測精度不受列車走行方向的影響。

配套建立地面數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)，對所有檢測數(shù)據(jù)、波形、圖表進行綜合顯示、處理分析，并生成綜合超限報表、超限/傷損統(tǒng)計圖表、數(shù)據(jù)對比報告，具備線路檢測計劃管理、嚴重病害閉環(huán)管理、檢測報告生成、數(shù)據(jù)下載管理等功能；實現(xiàn)對軌道幾何波形數(shù)據(jù)、接觸網(wǎng)波形數(shù)據(jù)、巡檢圖像數(shù)據(jù)、鋼軌傷損數(shù)據(jù)、設(shè)備臺賬的同步GIS系統(tǒng)動態(tài)展示，能與設(shè)備臺賬聯(lián)動，提供專業(yè)的分析手段。

檢測速度達到80km/h，最高運行速度達到120km/h。

1.軌道幾何檢測系統(tǒng)

采用慣性基準原理、高速圖像處理和高速激光攝像測量技術(shù)，實時對軌道幾何和變化率、車輛加速度數(shù)據(jù)進行采集、處理及統(tǒng)計分析并顯示，可自動進行超限判斷、數(shù)據(jù)庫存儲、超限編輯和報表打印等。能夠獨立執(zhí)行檢測任務(wù)，同時將檢測結(jié)果發(fā)送到綜合系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)綜合分析、管理。

2.軌道狀態(tài)巡檢系統(tǒng)

采用視覺測量方法，應(yīng)用模式識別技術(shù)，實現(xiàn)鋼軌表面缺陷、軌枕及扣件狀態(tài)動態(tài)檢測，并具備缺陷自動判別、分類和報表打印等功能。

3.鋼軌波浪磨耗檢測系統(tǒng)

采用慣性法原理，實現(xiàn)對鋼軌頂面波浪磨耗的動態(tài)在線檢測。在軌頂面每隔10mm采集一個點的波磨，將每個點的磨耗值顯示在波形圖上，通過編輯軟件對超限數(shù)據(jù)進行Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級統(tǒng)計，能輸出報表打印，指導(dǎo)鋼軌打磨、銑磨工作。

4.限界檢測系統(tǒng)

采用非接觸式激光掃描和鋼軌斷面檢測技術(shù)相結(jié)合的方法，實現(xiàn)建筑物全斷面輪廓檢測，實時計算限界超限并發(fā)出報警。

5.接觸網(wǎng)檢測系統(tǒng)

接觸網(wǎng)檢測系統(tǒng)采用接觸式和非接觸式兩種檢測方式，能夠在車輛運行時，對受電弓/接觸網(wǎng)的相互作用力、接觸網(wǎng)幾何位置、結(jié)構(gòu)等信息進行動態(tài)采集和實時處理，進而對接觸網(wǎng)系統(tǒng)質(zhì)量、幾何結(jié)構(gòu)、動態(tài)特性等進行評估，并對接觸網(wǎng)的缺陷和傷損進行定位。

6.通信檢測系統(tǒng)

測試450MHz無線列車調(diào)度系統(tǒng)場強覆蓋情況，評估LTE無線通信網(wǎng)絡(luò)性能。450MHz無線列調(diào)系統(tǒng)在軟件上通過對控發(fā)設(shè)備的控制，實現(xiàn)鐵路沿線場強分布測試，以強度—距離的曲線形式描述當時的場強分布；將測試終端接入LTE網(wǎng)絡(luò)，對交互式參數(shù)進行測試，利用DT/WT1800采集設(shè)備測試LTE網(wǎng)絡(luò)廣播信道中的偵聽式參數(shù)。

7.信號檢測系統(tǒng)

運用數(shù)字信號處理、模糊運算分析等技術(shù)，實現(xiàn)列車動態(tài)情況下對軌道電路傳輸特性、頻譜特性、補償電容、不平衡電流、機車信號運行狀態(tài)等全方位信號檢測；以區(qū)段為單位對傳輸特性、頻譜特性、補償電容狀態(tài)進行等級評價考核。通過多任務(wù)、多線程的處理方法，采取屏幕動態(tài)移動的方式，對機車信號顯示狀態(tài)、信號頻譜分布、地面連續(xù)信息、軌道電路補償電容、不平衡電流、列車運行速度、線路狀況等信息同步并行顯示。

8.鋼軌探傷系統(tǒng)

采用超聲波檢測方法，對鐵路在役鋼軌內(nèi)部傷損進行高速檢測，并能夠?qū)⒏鞒曂ǖ赖臄?shù)據(jù)進行空間轉(zhuǎn)換后進行智能識別，識別后的數(shù)據(jù)以B顯圖的形式顯示出來。該系統(tǒng)能夠?qū)麚p數(shù)據(jù)進行自動存儲，支持線下的回放分析和處理。

9.路基道床檢測系統(tǒng)

基于探地雷達（GPR）技術(shù)，根據(jù)雷達波在不同物質(zhì)中的傳播速度差異以及在不同物質(zhì)界面的反射及散射特性，向地下發(fā)射雷達波，經(jīng)地層分界面或物體反射回地面被接收天線所接收，對返回的雷達波進行處理和分析，推斷地下目標體的空間位置、結(jié)構(gòu)、幾何形態(tài)，從而實現(xiàn)對道床和路基的探測。

10.紅外軸溫探測設(shè)備檢測系統(tǒng)

在檢測車上加裝模擬車輪、模擬軸箱等裝置，檢測車發(fā)送模擬軸溫，地面設(shè)備采集模擬軸箱溫度和方位尺溫差，經(jīng)無線數(shù)據(jù)傳輸至檢測車，通過系統(tǒng)分析和標準比對，給出檢測結(jié)果，檢驗地面探測站設(shè)備的測溫精度和探測角度。

11.綜合系統(tǒng)

主要實現(xiàn)檢測車的精確定位，發(fā)布列車統(tǒng)一的速度、時鐘和里程信息，實現(xiàn)列車運行后方環(huán)境的晝夜實時監(jiān)測，實現(xiàn)軌道、接觸網(wǎng)檢測數(shù)據(jù)的綜合顯示及基于GIS的綜合展示等功能，包括同步定位、環(huán)境視頻監(jiān)測、數(shù)據(jù)綜合顯示、列車數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)及多媒體展示等系統(tǒng)。

12.地面數(shù)據(jù)處理中心

由基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、服務(wù)器硬件、應(yīng)用軟件系統(tǒng)組成。應(yīng)用軟件分為設(shè)備動態(tài)質(zhì)量綜合分析系統(tǒng)（也稱波形綜合展示系統(tǒng)）軟件和檢測數(shù)據(jù)綜合分析處理軟件。檢測數(shù)據(jù)綜合分析處理軟件實現(xiàn)對軌道、接觸網(wǎng)、路基道床以及鋼軌探傷、紅外軸溫、波浪磨耗、巡檢及限界等檢測數(shù)據(jù)、波形、圖表進行綜合顯示、處理分析，并生成綜合超限報表、超限/傷損統(tǒng)計圖表、數(shù)據(jù)對比報告，同時提供了線路檢測計劃管理、嚴重病害閉環(huán)管理、檢測報告生成、數(shù)據(jù)下載管理等功能；管理軌道資料并及時更新軌道狀態(tài)數(shù)據(jù)。波形綜合展示系統(tǒng)實現(xiàn)對軌道幾何波形數(shù)據(jù)、接觸網(wǎng)波形數(shù)據(jù)、巡檢圖像數(shù)據(jù)、鋼軌傷損數(shù)據(jù)、設(shè)備臺賬的同步展示，并能與設(shè)備臺賬聯(lián)動，為專業(yè)工程師和主管領(lǐng)導(dǎo)提供專業(yè)的分析手段。

二、重載綜合檢測車組成

重載綜合檢測車由三輛25T型客車車輛改裝而成，整車無運行動力，檢測時由機車牽引。

（一）1號車

1號車集成了路基道床、鋼軌超聲波探傷、無線通信場強以及信號動態(tài)檢測系統(tǒng)。

路基道床檢測系統(tǒng)安裝有2GHz和400MHz雷達天線。2GHz雷達檢測深度為1.2m，400MHz雷達檢測深度達2.5m。檢測對象是道床層及路基層的內(nèi)部質(zhì)量、結(jié)構(gòu)等，能夠分析評價道床厚度、道床臟污情況、道床底面平整度及道床底面含水量，同時對道床及路基缺陷進行定位。

鋼軌探傷系統(tǒng)能夠以80km/h的速度進行傷損檢測，自動判別傷損類別、位置和傷損程度。

無線通信場強檢測系統(tǒng)既可完成450MHz無線列調(diào)場強測試，也可完成LTE-R無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量、應(yīng)用業(yè)務(wù)測試，能夠智能分析測試數(shù)據(jù)，為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供參考。

信號檢測系統(tǒng)可對區(qū)間軌道電路、補償電容、左右軌電流及不平衡電流等項目進行實時檢測，以區(qū)段為單位全面評價軌道電路的傳輸特性和頻譜特性、補償電容工作狀態(tài)和軌道電流不平衡率等指標。

此外，1號車還設(shè)有會議室和多媒體演示系統(tǒng)。會議室獨立設(shè)置在車體二位端，與檢測作業(yè)區(qū)隔離，利用集中控制系統(tǒng)，通過大屏幕工業(yè)液晶監(jiān)視器，可以查看各種視頻信息以及各系統(tǒng)檢測波形等。

（二）2號車

2號車是綜合檢測車的核心，集成了軌道檢測、接觸網(wǎng)檢測和綜合系統(tǒng)。

軌道檢測系統(tǒng)主要包括軌道幾何、波磨、斷面磨耗、軌道巡檢、建筑限界和環(huán)境監(jiān)視等六個子系統(tǒng)。軌道幾何檢測系統(tǒng)檢測項目為高低、軌向、軌距、水平、三角坑、軌距變化率和車體橫向、垂向加速度等。鋼軌波磨檢測系統(tǒng)可以檢測鋼軌頂面短波不平順，用于指導(dǎo)鋼軌打磨和銑磨作業(yè)；鋼軌斷面磨耗檢測系統(tǒng)可以檢測鋼軌的垂直磨耗、側(cè)磨和總磨耗，輔助實現(xiàn)鋼軌壽命管理；軌道狀態(tài)巡檢系統(tǒng)可自動判斷鋼軌表面?zhèn)麚p和扣件異常，可部分代替人工巡道，同時可用于鋼軌探傷輔助判斷；建筑限界檢測系統(tǒng)是測量線路全斷面限界的檢測裝置，能夠輸出基于鋼軌頂面的建筑物輪廓數(shù)據(jù)，判斷建筑物和構(gòu)筑物是否侵限，對超限運輸提供支持；環(huán)境監(jiān)視系統(tǒng)可對線路周邊環(huán)境進行實時視頻監(jiān)視，可以監(jiān)測線路狀態(tài)、路料管理和護網(wǎng)狀態(tài)。

接觸網(wǎng)檢測系統(tǒng)采用接觸式和非接觸式兩種測量方式。接觸式測量采用測力受電弓，實現(xiàn)接觸網(wǎng)接觸力、硬點、網(wǎng)壓等參數(shù)的精確測量。非接觸測量采用光學(xué)測量原理，可以檢測接觸線高度、拉出值、接觸線磨耗、錨段關(guān)節(jié)處接觸線相互位置等參數(shù)。

綜合系統(tǒng)采用時空同步定位裝置向各專業(yè)檢測系統(tǒng)發(fā)布統(tǒng)一的時空信息，實現(xiàn)了軌道和接觸網(wǎng)檢測同步波形顯示，便于進行關(guān)聯(lián)分析；具備檢測數(shù)據(jù)實時傳輸、超限大值自動發(fā)送短信和GIS展示等功能。

（三）3號車

3號車主要為全車提供電力供應(yīng)和生活保障，并安裝紅外線軸溫探測設(shè)備檢測系統(tǒng)。

紅外線軸溫探測設(shè)備檢測系統(tǒng)主要檢測地面紅外探測設(shè)備的測溫精度和內(nèi)外探頭角度，評價紅外線軸溫探測站的工作性能。

3號車二位端設(shè)置發(fā)電設(shè)備艙，配備有一臺220kW主發(fā)電機組和一臺70.6kW備用發(fā)電機組，為檢測車提供工作及生活用電，可滿足最大1600km的檢測用電需求。車組為所有檢測設(shè)備提供穩(wěn)定的AC220V不間斷電源，通過UPS及電池組為檢測設(shè)備供電，可連續(xù)為設(shè)備供電2h。

3號車設(shè)置12個軟臥鋪位供工作人員長時間作業(yè)后休息。休息室旁設(shè)有盥洗室。