董盛偉，梁 賽

（1.北京城建設(shè)計發(fā)展集團股份有限公司，云南昆明 650500；2.云南京建軌道交通投資建設(shè)有限公司，云南昆明 650041）

0 引言

根據(jù)交通運輸部頒布的［2019］1 號文件《城市軌道交通初期運營前安全評估管理暫行辦法》和［2019］17 號文件《城市軌道交通初期運營前安全評估技術(shù)規(guī)范》“第1 部分：地鐵和輕軌”要求，每條新建運營城市軌道交通線路，在工程建設(shè)完成后必須經(jīng)過第三方安全評估通過才能進行初期運營。第三方評估內(nèi)容涵蓋系統(tǒng)功能校核、系統(tǒng)聯(lián)動測試以及運營準備等內(nèi)容。其中，系統(tǒng)聯(lián)動測試環(huán)節(jié)中軌道動態(tài)幾何狀態(tài)檢測是第三方評估重要組成部分。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

軌道動態(tài)幾何狀態(tài)檢測技術(shù)及裝備是檢查軌道病害、指導軌道維修、保障行車安全的動態(tài)檢測設(shè)備，也是實現(xiàn)科學養(yǎng)護的主要方式，各國軌道交通部門都十分重視相關(guān)技術(shù)及裝備的開發(fā)和應用，相關(guān)技術(shù)和裝備的研發(fā)已持續(xù)了將近百年之久。20 世紀70 年代以來，歐、美、日等發(fā)達國家相繼研發(fā)出多種先進的軌道幾何狀態(tài)檢測技術(shù)和測量原理，開發(fā)出應用現(xiàn)代高新技術(shù)的檢測裝備，增加了檢測功能，提高了檢測精度和檢測速度，滿足了軌道交通提速和高速的要求，為保證軌道交通安全運營發(fā)揮了重要作用。

在軌道交通高速發(fā)展的時期，各國也相繼研發(fā)出自己的軌道動態(tài)幾何狀態(tài)檢測設(shè)備。例如，美國研制了技術(shù)先進的T10 型軌檢車、德國研制了RAILAB 型軌檢車、意大利研制了“阿基米德”號綜合檢測列車，我國軌道動態(tài)幾何狀態(tài)檢測設(shè)備也已發(fā)展到第五代，研制出了GJ-5 型軌檢車。

2 我國的軌道動態(tài)幾何狀態(tài)檢測技術(shù)

2.1 檢測目的

測試并判定軌道動態(tài)幾何狀態(tài)檢測技術(shù)是否符合標準及設(shè)計要求。

2.2 檢測原理

軌道動態(tài)幾何狀態(tài)檢測系統(tǒng)的工作原理為無劇烈運動的非接觸式測量方法和慣性基準法，其整個架構(gòu)可以大致劃分為數(shù)字激光和慣性測量、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)采集等部分。

（1）數(shù)字激光和慣性測量部分：在軌道檢測梁內(nèi)部安裝二維數(shù)字激光傳感器和慣性測量部分（加速度傳感器、陀螺儀傳感器、傾角傳感器），軌道的輪廓信息通過二維激光位移傳感器來測量，檢測梁的空間姿態(tài)和補償信息通過加速度傳感器、陀螺儀傳感器和傾角傳感器來進行測量。

（2）多通道信號調(diào)理系統(tǒng)：調(diào)理多傳感器的模擬信號和實現(xiàn)空間信號的采樣控制，利用網(wǎng)絡把采集的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給車載處理主機。

（3）變壓供電系統(tǒng)：為系統(tǒng)提供所需電源。

（4）車載計算機處理系統(tǒng)：集成了軌道動態(tài)幾何參數(shù)采集軟件、網(wǎng)絡通信模塊、數(shù)據(jù)管理存儲模塊等，對所采集的數(shù)據(jù)進行算法處理，得到軌道幾何參數(shù)，實現(xiàn)結(jié)果數(shù)據(jù)存儲及外發(fā)等功能。處理主機存儲可容納軌道測距1000 km 的分析數(shù)據(jù)。

（5）軌道狀況智能分析管理軟件：該軟件安裝在地面工作臺計算機上，用于軌道檢測數(shù)據(jù)的管理分析及報表的生成、打印。

2.3 技術(shù)指標

依據(jù)《城市軌道交通初期運營前安全評估技術(shù)規(guī)范》“第1部分：地鐵和輕軌”文件要求，對軌道動態(tài)幾何狀態(tài)測試的主要技術(shù)指標有高低（1.5～42 m 波長范圍）、軌向（1.5～42 m 波長范圍）、軌距、軌距變化率、水平、三角坑、車體橫向加速度、車體垂向加速度、TQI（Track Quality Index，軌道不平順質(zhì)量指數(shù)）（表1）。

表1 檢測設(shè)備幾何參數(shù)技術(shù)指標

2.4 檢測與安裝方法

檢測設(shè)備有軌道動態(tài)幾何狀態(tài)檢測系統(tǒng)，包括軌檢梁、車體加速度傳感器、數(shù)據(jù)存儲終端等。檢測方法：將軌檢梁安裝在構(gòu)架上，將軌檢梁上的傳感器采集到的信號傳送至安裝在電客車內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲終端上來進行數(shù)據(jù)處理和分析，得到軌道幾何參數(shù)，同時通過碼表速度信號處理實現(xiàn)電客車數(shù)據(jù)的精確定位。

軌檢梁是軌道幾何參數(shù)檢測中最重要的設(shè)備，由2D 激光位移傳感器和慣性包組成，采用便攜安裝方式，快速安裝快速拆除，不會對列車造成任何影響?？紤]到檢測準確性，將軌檢梁安裝在被測車輛車體上。為便于設(shè)備安裝，需要車輛廠在車體上預留與軌檢梁相匹配的安裝接口，軌檢設(shè)備通過左、右吊臂安裝在車體上（圖1）。

圖1 軌檢設(shè)備安裝位置

2.5 評定標準

城市軌道交通軌道幾何狀態(tài)局部幅值評價允許值的判定，依據(jù)交辦運《城市軌道交通初期運營前安全評估技術(shù)規(guī)范》”要求（表2）。

表2 幾何狀態(tài)局部幅值評價允許值

區(qū)段質(zhì)量（均值）評價結(jié)果符合以下規(guī)定：波長1.5～42 m時，軌道TQI 允許值為9.0 mm。

3 檢測實例

（1）檢測程序：①提前設(shè)置好一段各參數(shù)均合格的地鐵上行線路；②檢測設(shè)備安裝完成，完成動靜態(tài)通電通信測試，達到預期調(diào)試效果，具備上線正式檢測條件（圖2）；③采用ATO（Automatic Train Operation，列車自動駕駛子系統(tǒng)）模式進行動態(tài)檢測，曲線的最高檢測速度按線路限速執(zhí)行。

圖2 軌檢梁安裝位置示意

（2）檢測結(jié)論。各項軌道幾何狀態(tài)參數(shù)的檢測值都在允許值得范圍以內(nèi)，檢測出的結(jié)果滿足相關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求。

4 結(jié)論

根據(jù)測試結(jié)果，所測試驗段軌道動態(tài)幾何狀態(tài)參數(shù)符合交辦運［2019］17 號《城市軌道交通初期運營前安全評估技術(shù)規(guī)范》的要求，區(qū)段質(zhì)量（均值）評價結(jié)果在允許值范圍內(nèi)，且測試數(shù)據(jù)與提前設(shè)置的線路參數(shù)基本吻合。所以，該方法能有效測試軌道動態(tài)幾何狀態(tài)參數(shù)，并作為城市軌道交通初期運營前安全評估的依據(jù)。