老“鐵”的健康體檢醫生——普速綜合檢測車列

入學入職體檢、公司福利體檢……人們對各類體檢都不陌生,通過體檢我們得到的詳細檢測報告,對防治各種疾病發揮著重要作用。

普速綜合檢測車列

鐵路作為一個龐大而繁雜的運輸系統,它是怎樣“體檢”的?高鐵“黃醫生”我們看多瞭,普速線路“醫生”又是怎樣的呢?

CRH380AJ-0201高速綜合檢測列車

鐵路把“體檢”稱為“安全綜合平推檢查”(下文簡稱平推檢查),它是一種周期性開展,評估固定行車設備質量,評價現場安全管理,作業標準執行的檢查方法。平推檢查分為:高速鐵路、普速鐵路兩個部分。高速鐵路平推檢查僅檢測高速鐵路技術設備,各集團公司工務、電務、供電部門根據國鐵集團綜合檢測列車月度檢測計劃,安排人員攜帶專業技術資料登車配合檢查。

cda318862e4bac141ab973621568aa40普速綜合檢測車列/王堃 攝

普速鐵路平推檢查又分為添乘檢查、地面檢查兩種。添乘檢查是開行綜合檢測車列(不同集團公司詞組不同,或為“工電聯合督導車”)動態檢測線路設備、接觸網設備、軌道電路特性、機車信號、無線通信、5T設備等運用狀況,對線路封閉、道口管理、公路立交橋管理、鐵路保護區管理、沿線治安管理、站容站貌、行車作業組織、施工組織、作業標準等進行檢查。地面檢查本文不再贅述。

舊黔桂線上附掛於客車列尾的舊型軌道檢查車

為什麼不采取附掛客車列尾的方式,而是開行綜合檢測車列呢?

檢測車附掛客車是全路通用的方式,這種方式優點是對運輸秩序影響小,缺點是檢測數據受客車運行影響大,如停站多造成數據波動大等。開行綜合檢測車列停站較附掛檢測方式少,檢測數據更準確,而且綜合檢測車列運行速度按照線路設計時速運行,而不是運營速度。檢測速度越高,檢測出問題越精細,對線路養護修繕標準更高。

檢測車會議室檢測車休息包間

普速綜合檢測車列一般由:紅外檢測車、軌道檢測車、電務檢測車、接觸網檢測車組成,基於不同的任務車列還會編入空調發電車、硬/軟臥車等輔助車輛。各類檢測車配置有工具櫃、儲藏室、廚房、淋浴間、廁所、休息包間、儀表室、會議室,有著完善的工作生活設施。部分檢測車還設置有瞭望窗和端部瞭望窗。依據不同的氣候特點,北方集團公司的檢測車還配置有機房及油爐室,以保障車內的溫度。在線路上飛馳的普速綜合檢測列車,就好比一個流動的體檢醫院,對線路及設備進行全方位“體檢”,下面我們就來看看各類檢測車是如何進行檢測的。

紅外檢測車儀表室

在鐵路線相隔一定的距離,設置有紅外車輛軸溫智能探測站,用軌邊紅外線高速探頭和智能跟蹤裝置,實時檢測運行車輛的軸承溫度,進行跟蹤報警。這是及時發現車輛熱軸、防止熱切軸、確保鐵路運輸安全的重要設備。由於探測站設備安裝在線路旁,受到車輛運行振動的影響,探頭的角度會變動。同時使用一定的周期後,設備性能也會發生變化。

4ab45d4de626db03a6d8cc8036a03c3c紅外線檢測車模擬車輪、模擬軸箱

紅外線檢測車在車體加裝模擬車輪、模擬軸箱、方位檢測尺等檢測裝置;通過計算機系統控制,對地面的紅外線軸溫設備進行檢測,測量數據通過探測站主機傳到集團公司監控中心,同時通過無線數傳傳到檢測車上,通過對數據的分析,判斷地面探測站設備的測溫精度和探頭安裝角度。紅外檢測車具備自動檢測地面紅外線軸溫探測設備的測溫精度、自動檢測地面紅外軸溫探頭的方位角度、無線數據傳輸,並實時接收地面紅外線軸溫探測設備的測量數據和處理結果、實時提供紅外線檢測車的行走裡程、所在位置和運行速度等功能。

紅外線檢測車模擬車輪、模擬軸箱

模擬軸箱、模擬車輪設置在外檢測車在車輛下部左右兩側,每個模擬軸箱對應一個模擬車輪,用以模擬真軸。當經過地面探測站時,通過對車上模擬軸箱的控溫、測溫,地面探頭與車上測量系統同時測量模擬軸箱的溫度,將兩組數據比較,從而確定地面監測站的探頭測溫精度。模擬車輪通、斷電,產生磁場觸發地面紅外線磁鋼工作,檢驗地面紅外線設備的測速、測軸距等的功能。模擬軸箱由熱板、發熱膜、隔熱材料和機械外殼組成,其梯形擋風外罩可減少因風力造成的熱量損失。模擬車輪由鐵芯線圈組成,可以改變極性適應不同極性的地面車輪傳感器。

紅外線檢測車檢測設備

此外,紅外檢測車還設有AEI(車輛車號識別裝置)動態檢測裝置,檢測AEI設備的射頻頻率、標簽有效讀取距離及標簽內容解析、計軸判輛能力。紅外檢測車AEI檢測設備由地面數傳設備、車載設備、電子標簽三部分組成。通過動態檢測鐵路車號自動識別系統地面射頻天線工作范圍內的場強和頻率,計算出天線的作用距離及RF的發射頻率值。通過車號AEI地面站時,車上的AEI設備動態檢測裝置能馬上獲得該地面站上傳的報文信息,從而根據該信息判定該地面站設備的工作情況。

舊型軌檢車/李哲 攝

軌道檢測車顧名思義就是對軌道進行檢測,我國的軌道檢測車經歷瞭機槭傳動式軌檢車、電磁傳動式軌檢車(EX型)、數據處理系統型軌檢車(GJ-3、GJ-4、GJ-4G、GJ-5、GJ-6型)等數代發展。1953年研制的第一代軌檢車采用弦測法,通過機械傳動,利用車輪和測量輪的位移,拉動鋼絲繩和彈簧,經滑輪、杠桿的導向,再通過拉條帶動圓珠筆在卷紙上記錄下軌道幾何尺寸偏差的波形。隻能檢測軌距、水平三角坑、接頭振動及搖晃等少數的項目,最高檢測速度35km/h。采用機械傳動檢測,當檢測速度提高時,就會出數據失真的情況。例如,兩處軌道病害相距很近,第一個信號傳遞上來還未消失,第二個信號又傳遞上來,同向病害疊加,反向病害抵消,造成較大誤差。

軌道檢查車儀表室設備

目前全路范圍內大部分軌道檢查車使用GJ-6型檢測設備,由激光攝像、慣性測量、信號處理、裡程定位、機械懸掛、數據處理系統組成。通過非接觸式檢測方式,不間斷測量鋼軌斷面輪廓圖像獲得軌道幾何尺寸等測量值。激光攝像機以一定角度攝取在結構光照射下的鋼軌圖像,通過對數字圖像的采集和處理,得到左右鋼軌輪廓,進而可以得到鋼軌相對於測量坐標系的橫向、垂向位移,由兩根鋼軌的橫向位移合成得出軌距值。

ad25b08b399c774485421d7d056f32d7軌道檢測系統軌檢梁及懸掛裝置

除軌距外,軌道檢測車還能軌向、高低、水平、曲率、三角坑等軌道幾何不平順;車體水平和垂直振動加速度;道岔、道口及橋梁等地面特征標志物等項目。檢測時自動生成一、二、三、四級超限表、各項目扣分情況表、質量指數TQI等11項數據報表,TQI表中詳細列出每公裡線路每200 m的TQI值。其值為200 m區段左高低、右高低、左右軌向、軌距、水平和三角坑7項軌道不平順標準差之和,TQI值越大,代表線路狀態越不良。

軌道檢查車端部觀察窗

軌道檢查車除瞭檢查軌道病害、指導軌道維修外,還為軌道動力學試驗、線路提速提供重要數據。在重大脫軌試驗及東郊環形線動力學試驗中,軌檢車作為重要的檢測手段,提供瞭大量的測量數據;還幫助“軌道不平順研究”、“輪軌相互作用研究”等科研項目順利完成。在早年重大的提速實驗中,如1998年7月鄭州-武昌200 km以上提速試驗及1999年9月隴海、蘭新、北疆、浙贛、京九線提速試驗中,GJ-4型軌檢車是重要的檢測工具。它為提速試驗提供瞭詳盡、準確的參考數據,是鐵路線路提速的重要依據之一。

鐵路行車密度和速度大幅度提高,信號控制系統、無線通信系統功不可沒, 電務檢測車就是對這些系統進行“體檢”,確保它們處於最佳運用狀態,保障保行車安全。電務檢測車檢測的主要項目有:對軌道電路傳輸狀態(軌道電路傳輸的入口、出口、最低和最高電壓值);移頻軌道電路載頻、低頻和頻譜;電化線路和鄰區段的幹擾信號;補償電容(補償電容工作狀態及位置);機車信號(機車信號仿真顯示,低頻信息分析顯示);點式應答器(點式應答器工作狀態、鏈接關系及位置);150、450 MHz和GSMR等無線通信場強覆蓋。

電務檢測車儀表室設備

目前全路普遍應用的是TJDX系列信號動態檢測系統來進行電務設備檢測。全路范圍內大部分電務檢測車、高速綜合檢測列車都安裝瞭這套系統。TJDX信號動態檢測系統分為車外設備和車內設備兩部分。車外設備主要包括:補償電容發送傳感器、接收感應器;車載式GPS接收天線;列控車載設備點式接收天線;速度傳感器等。車內設備主要包括:綜合數據采集處理機、補償電容數據采集處理機、分析機、電子地圖顯示機、交換機、電容測試信號輸出功放、系統自檢組匣、應答器數據采集處理機。

電務檢測車儀表室設備

電務檢測車在進行編組時常編掛機後一位,便於從機車感應線圈、機車信號機引入信號源進行檢測,經過分析處理可以檢得軌道電路傳輸特性、頻率特性及機車信號運用質量。但要保持這樣的固定關系,就必須在經過局界站時對綜合檢測車列進行重新編組, 這會對運輸秩序造成幹擾。解決的方法是在綜合檢測車列各車加裝貫通電纜,這樣電務試驗車編組在任何位置, 都可以從機車入檢測需要的信號源,再通過軟件修正機車到試驗車檢測設備間的距離誤差, 實現信號的同步、動態實時檢測。

電務檢測車儀表室設備

電務檢測車的補償電容信號發送設備及信號檢測設備安裝在機車或車內, 發送傳感器安裝在垂直軌面上端的車輛底部,接收傳感器安裝在車輛底部位於兩軌中間上方。經過軌道電路補償電容上方時,通過車輛輪對和鋼軌及補償電容構成的電磁回路對發送傳感器發射的信號產生電磁感應,其場強發生的變化被接收感應器讀取並分析,實現對軌道電路補償電容的動態檢測。

電務檢測車儀表室設備

點式應答器數據的采集由車載天線、查詢主機以及連接電纜組成。接收天線安裝在車輛底部,運行中車載天線不斷地向地面發送信號,當經過地面應答器時,應答器被激活,並將存儲在其內部的報文數據傳送給查詢主機,由查詢主機進行解碼,並將解碼後的數據發送給數據處理主機對應答器報文進行分析,測出應答器報文是否正確。車內的無線場強測試系統對150、450MHz系統和GSM-R系統場強覆蓋進行測試分析,得出線路無線通信系統的運用質量分析結果。

接觸網檢測車儀表室設備

接觸網故障在電氣化鐵路設備故障中所占的比例很大,及時發現並消除接觸網中存在的安全隱患,對於保障電氣化鐵路正常運行、避免弓網事故十分重要。接觸網檢測車主要對接觸網幾何參數和動力學參數進行檢測,檢測系統主要由車頂設備、車內設備和車底設備三大部分組成。車頂設備主要由接觸式檢測設備、非接觸式檢測設備、弓網壓力檢測設備、弓網圖像監控設備等組成,車內設備主要由中央主機系統、客戶端和數據庫等組成,車底設備主要由速度傳感器、速度處理模塊以及振動補償設備組成。

接觸網檢測車頂部觀察窗接觸網檢測車頂部檢測設備

接觸式檢測設備主要由檢測弓、受流弓、照明裝置、高壓側信號檢測裝置、送變裝置、網壓互感器等組成;非接觸式檢測設備由高清成像檢測裝置、幾何參數測量裝置、數據分析處理系統、時空同步定位裝置等組成。兩種檢測方式結合,可以對接觸網桿位、跨距、定位點拉出值、跨中拉出值、接觸網導線高度、定位管坡度、線岔狀態、錨段關節導線相對位置、電網電壓、懸掛硬點、弓網離線率、導線磨耗、導線溫度等電氣參數和機械參數進行全面檢測。

接觸網檢測車底部補償檢測傳感器

車底設備對接觸網檢測的檢測精度至關重要,檢測車運行中的各種振動會對接觸網幾何參數檢測結果帶來誤差。接觸網檢測車車底設置有2個垂直方向加速度傳感器和2個激光攝像傳感器,利用這4個元件的測量數據能夠對車體橫擺振動和側滾振動進行振動補償,但無法對車體上下浮沉、前後伸縮、點頭、搖頭振動進行補償。所以接觸網檢測車還從軌道檢測車引入數據,結合分處理後能夠對車體6個自由度的振動姿態進行精確測量,消除瞭由車體振動造成的接觸網幾何參數的檢測誤差。

檢測結束後,普速綜合檢測車列會生成一份詳細的檢測數據和報告。機務、工務、電務、供電、車輛等部門會根據檢測報告進行分析研究,對設施故障進行診斷,制定整治方案。普速綜合檢測車列同各型檢測車、高速鐵路綜合檢測車一到,作為鐵路安全生產的重要一環,如同勤勞的“醫生”一樣,周而復始地對線路基礎設施進行高效檢測與分析,它們對設備檢測與維護具有重要的意義,為設備狀態檢修提供瞭可靠保證。

本期的《鐵路的秘密》就到這結束,我們下期再見!如有疏漏敬請指正。特別鳴謝@牽引動力廣西鐵路愛好者。​​​​

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