鄔春暉，夏志成，高一凡，陳小英，周 勛，劉凱峰

（1. 北京市地鐵運(yùn)營有限公司運(yùn)營二分公司古城車輛段，北京 100043； 2. 北京錦鴻希電信息技術(shù)股份有限公司，北京 100070）

走行部作為城軌列車的關(guān)鍵部件，在整個(gè)車輛系 統(tǒng)中起著承載、走行、牽引等作用，其運(yùn)行狀態(tài)對城軌列車的安全運(yùn)行至關(guān)重要。傳統(tǒng)的檢修模式難以適應(yīng)列車安全運(yùn)行的要求，檢修人員通常只能檢查到走行部部件的表面安裝狀態(tài)，且僅依靠檢修人員經(jīng)驗(yàn)的模式難以真正及時(shí)地排除可能存在的隱患[1]。因此，結(jié)合現(xiàn)代化信息技術(shù)，創(chuàng)新性地將城軌列車走行部的故障診斷改為在線檢測模式，建立了一套可以實(shí)時(shí)監(jiān)測走行部部件運(yùn)行狀態(tài)的系統(tǒng)，結(jié)合車載融入強(qiáng)大的監(jiān)測系統(tǒng)，使城軌列車走行部的故障現(xiàn)象能夠得到及時(shí)檢測，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化診斷，有利于提高現(xiàn)有車輛檢修維護(hù)效率，提前發(fā)現(xiàn)部件隱患并消除其對列車安全的潛在威脅，對軌道交通的安全保障具有重大意義。同時(shí)，減少了城軌列車走行部的故障診斷環(huán)節(jié)人力投入，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶來一定效益[2]。

目前，中國城軌列車因保障運(yùn)行安全的需要，配備了大量具備單一監(jiān)測功能的獨(dú)立安全監(jiān)測設(shè)備[3]?；诖耍O(shè)計(jì)了一種通過式檢測的地面檢測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對列車走行部的關(guān)鍵零部件進(jìn)行自動(dòng)化檢測并作出故障預(yù)警，以提高列車檢修效率，保障列車運(yùn)行安全。

1 系統(tǒng)組成及功能

地面檢測系統(tǒng)主要由軌旁檢測設(shè)備和地面中心設(shè)備組成。軌旁檢測設(shè)備包括輪對尺寸檢測模塊、圖像檢測模塊、紅外溫度檢測模塊、軌旁處理設(shè)備、磁鋼、車號(hào)識(shí)別設(shè)備、電纜等組成。地面中心設(shè)備主要由對軌旁檢測設(shè)備及檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行控制管理的一系列軟硬件設(shè)施組成。地面檢測系統(tǒng)組成見圖1。

圖1 地面檢測系統(tǒng)組成 Figure 1 Ground monitoring system components

地面檢測系統(tǒng)具有輪對尺寸、車底關(guān)鍵部件異常及軸箱、電機(jī)等部件溫度異常的檢測報(bào)警功能，此外還具備系統(tǒng)自檢、自動(dòng)防護(hù)、測軸計(jì)速和車號(hào)識(shí)別讀取的輔助功能。

地面檢測系統(tǒng)可以對輪對檢測數(shù)據(jù)分析處理的結(jié)果進(jìn)行輪對尺寸超限報(bào)警提示。車底圖像檢測主要檢測列車車底、轉(zhuǎn)向架內(nèi)側(cè)位置是否有異物，車底螺栓有無斷裂及螺栓脫落。車側(cè)圖像檢測主要檢測車側(cè)TBU螺栓有無脫落、高度閥桿有無斷裂脫落，車側(cè)軸端螺栓、一系簧螺栓有無脫落等現(xiàn)象。系統(tǒng)對掃描后的車底及拍攝的車側(cè)圖像進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別和分析并進(jìn)行報(bào)警提示；對車輛軸箱、電機(jī)及車下弱電箱溫度進(jìn)行檢測，當(dāng)其溫度超限時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，并且系統(tǒng)定時(shí)對檢測設(shè)備自身進(jìn)行檢查，可記錄自檢信息并及時(shí)進(jìn)行故障報(bào)警?？紤]軌旁檢測設(shè)備工作環(huán)境的特殊性，系統(tǒng)也具備對關(guān)鍵部件的自動(dòng)防護(hù)功能。系統(tǒng)具備測速計(jì)軸功能，可計(jì)算通過的軸數(shù)，依據(jù)列車通過速度調(diào)整系統(tǒng)測量掃描速度，以確保系統(tǒng)具備良好的適應(yīng)性。此外系統(tǒng)能自動(dòng)識(shí)別列車車號(hào)，將車號(hào)信息與檢測及告警信息進(jìn)行自動(dòng)匹配。

2 工作流程

系統(tǒng)通過開機(jī)磁鋼獲取車輛通過信息。當(dāng)列車通過時(shí)，開機(jī)磁鋼會(huì)發(fā)出開機(jī)信號(hào)，所有檢測設(shè)備收到信號(hào)，進(jìn)入待機(jī)檢測狀態(tài)。

車號(hào)識(shí)別天線讀取車輛上安裝的車號(hào)電子標(biāo)簽，對通過的車輛進(jìn)行車號(hào)識(shí)別。識(shí)別的車號(hào)信息會(huì)傳輸圖像檢測模塊和輪對檢測模塊。

輪對檢測系統(tǒng)通過射頻標(biāo)簽動(dòng)態(tài)識(shí)別列車，對進(jìn)入檢測軌道的列車車輪進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測，利用輪對經(jīng)過磁鋼產(chǎn)生的脈沖信號(hào)，以及輪對之間的固定距離，確定列車速度，以此判定列車行進(jìn)方向，自動(dòng)開啟輪對檢測系統(tǒng)進(jìn)行輪對采集，經(jīng)過采集卡，高速同步采集輪對數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波與校正，將校正后的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)提交給工控主機(jī)。通過工控主機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，算法處理選取最佳踏面圓，將離散數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合成輪對踏面曲線，同時(shí)計(jì)算出輪對的輪緣高度、厚度、輪徑。最后將測得的輪緣高度、厚度、輪徑值與地鐵檢修部門提供經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行對比和輪對指標(biāo)超限判定。通過將歷史檢測的數(shù)據(jù)存入到大數(shù)據(jù)平臺(tái)中，對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，得到輪對尺寸的劣化趨勢曲線，從而對車輪狀態(tài)進(jìn)行預(yù)警判定。最后通過接入車號(hào)信息，整合車號(hào)、車軸和輪對數(shù)據(jù)信息，將對應(yīng)匹配的檢測結(jié)果輸出到城軌綜合檢測與評(píng)估預(yù)警系統(tǒng)。

圖像及溫度檢測模塊通過線陣相機(jī)、面陣相機(jī)和紅外相機(jī)，對車底和車側(cè)存在螺栓脫落，高度閥桿斷裂，異物懸掛，電機(jī)、弱電箱溫度、軸箱溫度超限的情況進(jìn)行圖像采集，采集的圖像經(jīng)過處理設(shè)備識(shí)別處理。通過使用深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)FASTER R-CNN完成算法自我學(xué)習(xí)，通過圖像差和BLOB分析的圖像對比方法，提高異物檢測精度。原始圖像在做處理前會(huì)采用直方圖均衡做歸一化處理，提高數(shù)據(jù)處理效率，降低錯(cuò)判率和漏判率。最后通過整合圖像信息及對應(yīng)車號(hào)、車軸信息，將匹配的檢測結(jié)果通過既有通信井的網(wǎng)線或光纖輸出到地面中心設(shè)備后接入城軌綜合檢測與評(píng)估預(yù)警系統(tǒng)。最終城軌綜合檢測與評(píng)估預(yù)警系統(tǒng)會(huì)根據(jù)檢測結(jié)果及報(bào)告進(jìn)行預(yù)警、報(bào)警提示。

3 軌旁檢測設(shè)備

3.1 輪對尺寸檢測模塊

隨著CCD(電荷耦合器件)技術(shù)和激光技術(shù)的發(fā)展，在線非接觸式測量已成為輪對尺寸測量技術(shù)的主流[4-6]。本系統(tǒng)輪對尺寸檢測模塊通過激光傳感器，應(yīng)用激光測量法，對輪對的輪緣高度、厚度等尺寸進(jìn)行檢測[7]。

激光傳感器的基本原理是光學(xué)的三角測量原理，如圖2所示。激光束照射到目標(biāo)物體的表面，形成一個(gè)光條，經(jīng)過攝像頭上的透鏡在光敏探測器上產(chǎn)生圖像，通過對光敏探測器獲取的圖像進(jìn)行膨脹、腐蝕、二值化處理，之后提取圖像光斑中心線。由于激光器與攝像頭的相對位置是固定的，當(dāng)激光傳感器與目標(biāo)物體的距離發(fā)生變化時(shí)，光敏探測器上的像點(diǎn)位置也相應(yīng)發(fā)生變化，根據(jù)物像的三角形關(guān)系，就可以根據(jù)傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算出高度的變化，即測量了高度變化。

圖2 激光傳感器原理 Figure 2 Principle of laser sensor

當(dāng)輪對檢測模塊接收到開機(jī)磁鋼發(fā)出的開機(jī)信號(hào)時(shí)，開啟激光傳感器等設(shè)備進(jìn)入測量準(zhǔn)備狀態(tài)。當(dāng)車輛輪對通過時(shí)，激光傳感器的激光投向輪對踏面上，激光傳感器分別對車輪內(nèi)、外踏面進(jìn)行掃描，獲取踏面信息，提取出的車輪廓形如圖3所示；測量車輪直徑尺寸信息；對傳感器的測量數(shù)據(jù)融合可獲得輪對內(nèi)側(cè)距。采集到車輪直徑、輪對內(nèi)側(cè)距等數(shù)據(jù)后，發(fā)送到軌邊箱中處理設(shè)備，對輪對尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理[8]。根據(jù)輪對尺寸處理結(jié)果，系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警提示。列車完全通過后，模塊會(huì)通過計(jì)軸數(shù)量信號(hào)，進(jìn)行設(shè)備關(guān)機(jī)。在未感應(yīng)車輛進(jìn)入時(shí)，激光傳感器保護(hù) 蓋不開啟，因此不會(huì)危及站在系統(tǒng)周邊的任何人員。輪對尺寸檢測指標(biāo)如表1所示。

圖3 車輪廓形 Figure 3 Contour shape of metro vehicle wheels

表1 輪對尺寸檢測指標(biāo)Table 1 Inspection index of wheelset dimension mm

3.2 圖像檢測模塊

日檢雖為車輛日常例行檢查，但總體檢修內(nèi)容較多、作業(yè)效率要求高、參與人員多、檢修質(zhì)量要求高。隨著圖像處理技術(shù)的發(fā)展，基于圖像識(shí)別的自動(dòng)檢測技術(shù)得到了飛速發(fā)展[9]。本系統(tǒng)圖像檢測模塊通過圖像檢測的方式來檢測車底和車側(cè)是否存在異常，自動(dòng)診斷準(zhǔn)確率達(dá)80%以上。

3.2.1 車底圖像檢測

車底圖像檢測主要檢測列車車底、轉(zhuǎn)向架內(nèi)側(cè)位置是否有異物，車底螺栓有無斷裂及螺栓脫落。由于被檢測的車輛底板通常處于勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因此利用一臺(tái)或多臺(tái)線陣相機(jī)對其逐行連續(xù)掃描，以達(dá)到整個(gè)表面均勻檢測。圖像處理可逐行進(jìn)行，或者對由多行組成的面陣圖像進(jìn)行處理。此外選用線陣相機(jī)對整個(gè)車輛進(jìn)行拍攝，可減少數(shù)據(jù)量，方便后期圖像儲(chǔ)存及處理。

基于城軌車輛運(yùn)行條件及現(xiàn)場實(shí)際勘察情況，因需采集車體底部約2 m寬區(qū)域整體連續(xù)圖像，故選用兩個(gè)CMOS傳感器類型線陣相機(jī)，每個(gè)相機(jī)覆蓋的視場在1 m左右，采用的相機(jī)分辨率為2048，則每個(gè)像素的分辨率為0.5 mm。兩個(gè)相機(jī)的鏡頭朝上，針對車底進(jìn)行掃描。由于車輪側(cè)面無法用以上兩個(gè)相機(jī)掃描，需另增加兩個(gè)相機(jī)，與車輪側(cè)面成一定角度進(jìn)行掃描。因此車底圖像檢測共需4個(gè)線陣相機(jī)。為減少傳輸接口，4個(gè)相機(jī)通過數(shù)據(jù)整合板，壓縮后通過接口與軌邊箱通信。車底圖像檢測示意見圖4。

圖4 車底圖像檢測 Figure 4 Metro vehicle bottom image detection

當(dāng)列車入庫經(jīng)過開機(jī)磁鋼時(shí)，檢測模塊接收到來車信號(hào)，模塊開機(jī)準(zhǔn)備。列車?yán)^續(xù)前行，由測速磁鋼可得出列車的行進(jìn)速度，從而可以計(jì)算出車體異物螺栓檢測模塊的拍攝頻率，相機(jī)及光源同步采集整個(gè)過程的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)整合板把4路采集的GIGE信號(hào)合并成1路CXP信號(hào)輸出。測速磁鋼通過軸計(jì)數(shù)，當(dāng)經(jīng)過24個(gè)輪對時(shí)，模塊停止拍攝，在列車通過系統(tǒng)的過程中，模塊持續(xù)拍攝并保存數(shù)據(jù)。

相機(jī)拍攝頻率與列車行進(jìn)速度相對應(yīng)，當(dāng)整個(gè)車輛通過后，相機(jī)就獲得了整個(gè)車底部分的圖像信息。系統(tǒng)可對保存的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，自動(dòng)識(shí)別出車底有無異物及螺栓是否脫落等情況，并且將采集數(shù)據(jù)與車號(hào)識(shí)別模塊數(shù)據(jù)相結(jié)合，精確定位到具體車輛、具體位置的異常情況，為檢修提供更方便的信息。

針對螺栓等固定形狀的檢測物，初期通過模板匹配方法定位螺栓，也可通過人工添加標(biāo)識(shí)。后期采用深度學(xué)習(xí)的方法訓(xùn)練模板，進(jìn)而提高整體的識(shí)別率。針對異物檢測，主要是通過后期的圖像裁割，獲得輪對內(nèi)側(cè)面的圖像，會(huì)根據(jù)輪對的外形特征，采用比對的方法識(shí)別異物。

3.2.2 車側(cè)圖像檢測

車側(cè)圖像檢測主要檢測車側(cè)TBU螺栓有無脫落、高度閥桿有無斷裂脫落，車側(cè)軸端螺栓、一系簧螺栓有無脫落等現(xiàn)象。TBU螺栓、高度閥桿、軸端螺栓、一系簧螺栓由于檢測是定點(diǎn)拍攝，只需要特定部位的數(shù)據(jù)信息，如果選用線陣相機(jī)，就需要持續(xù)掃描儲(chǔ)存，得到需要的圖像信息。由于要根據(jù)實(shí)時(shí)速度計(jì)算提取觸發(fā)前后時(shí)間的數(shù)據(jù)，增加了系統(tǒng)復(fù)雜度，因此選用CCD面陣相機(jī)，每次觸發(fā)時(shí)拍攝幾張圖片就能滿足需求。

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際勘查情況，采用兩個(gè)面陣相機(jī)分別拍攝。軌道每側(cè)有兩個(gè)面陣相機(jī)，一共有4個(gè)面陣相機(jī)。采用面陣相機(jī)，可以在磁鋼觸發(fā)的時(shí)候，直接拍攝到TBU螺栓位置，并可以通過車速及視場的關(guān)系，連續(xù)觸發(fā)拍攝，即可以把包含TBU螺栓、車輪側(cè)面的圖像拍攝完整。檢測得到的面陣圖像不用拼接，只需通過圖像處理，判斷故障即可。車側(cè)圖像檢測示意見圖5。

圖5 車側(cè)圖像檢測 Figure 5 Metro vehicle side image detection

當(dāng)列車入庫經(jīng)過磁鋼時(shí)，檢測模塊接收到來車信號(hào)，模塊開機(jī)準(zhǔn)備。列車?yán)^續(xù)前行，當(dāng)車輪經(jīng)過觸發(fā)磁鋼時(shí)，磁鋼工作并觸發(fā)相機(jī)及光源，這樣整車經(jīng)過時(shí)會(huì)拍攝24次，每次觸發(fā)模塊會(huì)拍攝，模塊通過GIGE傳輸?shù)杰夁呄鋬?nèi)的數(shù)據(jù)整合板進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，然后把數(shù)據(jù)保存到服務(wù)端。

針對螺栓等固定形狀的檢測物，初期通過模板匹配方法定位螺栓，也可通過人工添加標(biāo)識(shí)，后期采用深度學(xué)習(xí)的方法訓(xùn)練模板，進(jìn)而提高整體的識(shí)別率。

3.3 紅外溫度檢測模塊

紅外溫度檢測模塊主要采用紅外相機(jī)拍攝方式，檢測軸箱、電機(jī)、弱電箱的溫度是否異常。

紅外相機(jī)通過鏡頭鏡片材質(zhì)選擇過濾反射掉絕大多數(shù)光線，僅允許通過較窄取值范圍的遠(yuǎn)紅外光照射到溫度傳感器表面，運(yùn)用光電技術(shù)檢測物體熱輻射的紅外線特定波段信號(hào)，將該信號(hào)轉(zhuǎn)換成可供人類視覺分辨的圖像和圖形，并可以進(jìn)一步計(jì)算出溫度值。

結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際工況條件，檢測電機(jī)、弱電箱、軸箱溫度選用測溫型非制冷紅外相機(jī)，機(jī)芯組件支持全幀測溫、區(qū)域測溫、線測溫及點(diǎn)測溫，可通過上位機(jī)讀取任意點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)。普通紅外線測溫儀僅有單點(diǎn)測量功能，而紅外相機(jī)則可捕獲被測目標(biāo)的整體溫度分布，快速發(fā)現(xiàn)高溫、低溫點(diǎn)，從而避免漏檢，紅外溫度探測精度≤2℃，溫度波形圖像示例見圖6。

圖6 溫度波形圖像 Figure 6 Temperature waveform image

紅外軸溫探頭通過紅外成像原理，測量列車電機(jī)、弱電箱、軸箱外表輻射溫度，通過磁鋼觸發(fā)計(jì)數(shù)，因車輛型號(hào)確定、車底電機(jī)弱電箱位置固定，再結(jié)合地鐵車輛編組形式(Tc-M-T-M-M-Tc)，針對性地得到列車每個(gè)電機(jī)、弱電箱、軸箱的外表溫度波形，拍攝的數(shù)據(jù)通過GIGE傳輸?shù)杰夁呄溥M(jìn)行數(shù)據(jù)整合，并進(jìn)行分析處理。

原始電機(jī)、弱電箱、軸箱溫度波形通過異常波形模版匹配、熱軸波形模版匹配等方法，對每個(gè)電機(jī)、弱電箱、軸箱的溫度狀態(tài)進(jìn)行判別，做出微熱、強(qiáng)熱、激熱的預(yù)報(bào)，自動(dòng)導(dǎo)出不良報(bào)表。微熱、強(qiáng)熱、激熱報(bào)警閾值根據(jù)實(shí)際列車運(yùn)行狀況設(shè)定，如電機(jī)溫度微熱狀態(tài)時(shí)，判定是正常；強(qiáng)熱狀態(tài)時(shí)，判定有故障，需要檢修；激熱狀態(tài)時(shí)，判定嚴(yán)重故障，列車停運(yùn)，必須檢修。

3.4 輔助模塊

3.4.1 磁鋼設(shè)備

磁鋼用于檢測車輛到達(dá)其正上方的時(shí)刻以觸發(fā)后續(xù)硬件設(shè)施啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集。通過采用磁鋼采集車輛通過及軸位信號(hào)，磁鋼采用基于金屬車輪移動(dòng)產(chǎn)生磁通量變化檢測車輪通過磁鋼上方的時(shí)刻。磁鋼安裝后與鋼軌構(gòu)成磁路。

當(dāng)導(dǎo)體置于磁場中且通電時(shí)，電子有序定向運(yùn)動(dòng)，為了方便分析洛倫茲力與安培力的大小關(guān)系，現(xiàn)考慮以下模型：以金屬通電導(dǎo)體中的電子為例，假設(shè)一根長為L，橫截面積為S的通電金屬直導(dǎo)體在磁場強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)，其中單位體積有n個(gè)自由電子。

當(dāng)車輪通過磁鋼時(shí)，由于輪緣從磁鋼頂端中間通過，使磁通量增大，引起磁鋼線圈的磁通量變化，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，能夠感應(yīng)出一個(gè)近似正弦的電壓信號(hào)，將此信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，得出一個(gè)軸位標(biāo)準(zhǔn)電平信號(hào)，系統(tǒng)通過采集電信號(hào)標(biāo)記輪對經(jīng)過的時(shí)刻。

3.4.2 車號(hào)識(shí)別設(shè)備

車號(hào)讀取識(shí)別模塊采用無線FSK調(diào)制方式，讀取車載電子標(biāo)簽中存儲(chǔ)的車型、車號(hào)信息。車號(hào)讀取識(shí)別模塊工作頻率可在910.1、912.1、914.1 MHz 3個(gè)頻點(diǎn)間進(jìn)行選擇，設(shè)備輸出功率小于1.2 W，可有效避免對周圍其他電子設(shè)備的干擾。

讀取識(shí)別設(shè)備與安裝在列車上的專用電子標(biāo)簽配合使用，實(shí)現(xiàn)對通過列車的車號(hào)信息自動(dòng)讀取。

當(dāng)車號(hào)讀取識(shí)別模塊接收到開機(jī)磁鋼發(fā)送的開機(jī)信號(hào)時(shí)，開啟車號(hào)識(shí)別天線和識(shí)別模塊，微波功放開啟，發(fā)出微波查詢信號(hào)。當(dāng)車輛下面的電子標(biāo)簽經(jīng)過微波查詢信號(hào)覆蓋區(qū)域時(shí)，電子標(biāo)簽向車號(hào)識(shí)別天線反射回帶有電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)的微波信號(hào)，通過天線接收，車號(hào)識(shí)別模塊解碼完成電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)的讀取，并通過通訊接口上傳到軌邊箱其他檢測模塊。

4 地面中心設(shè)備

地面中心設(shè)備包括操作控制臺(tái)、監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)綜合分析和管理軟件?？梢酝ㄟ^網(wǎng)絡(luò)檢測系統(tǒng)的啟停，控制地面檢測設(shè)備和軌邊箱中設(shè)備通信，監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀況，管理最終的檢測結(jié)果，并且具有數(shù)據(jù)的輸出和輸入接口，用于接入既有的城軌綜合檢測與評(píng)估預(yù)警系統(tǒng)，為列車的走行部安全保障與評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)支撐。

5 示范應(yīng)用

該系統(tǒng)目前已在北京地鐵9號(hào)線郭公莊車輛段進(jìn)行示范應(yīng)用。軌旁檢測設(shè)備部署在進(jìn)場方向岔08至岔20區(qū)段，可實(shí)現(xiàn)JD1-JD13股道列車通過時(shí)自動(dòng)檢測功能。設(shè)備電源單獨(dú)引入，滿足限界要求的AC220V供電箱為軌旁檢測設(shè)備提供電力。檢測系統(tǒng)地面中心設(shè)備部署在車輛基地綜合維修樓通信機(jī)房內(nèi)，通過擴(kuò)容原有設(shè)備功能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息傳遞。

應(yīng)用該系統(tǒng)前，需每半個(gè)月進(jìn)行一次輪對尺寸人工檢測作業(yè)，每列車消耗工時(shí)雙人3 h；需每日進(jìn)行走行部狀態(tài)檢作業(yè)，每列車消耗工時(shí)單人0.5 h。應(yīng)用該系統(tǒng)后，每日進(jìn)行在途列車車輪幾何尺寸、車底車側(cè)圖像對比和走行部溫度自動(dòng)動(dòng)態(tài)采集監(jiān)測，減少了人工測量與判斷誤差，采樣精度達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)，平輪識(shí)別率≥94%，溫度最大偏差為–1.1℃，輪對不圓度誤差為±0.98 mm，關(guān)鍵部件故障識(shí)別率≥85%，關(guān)鍵部件動(dòng)態(tài)性能預(yù)測準(zhǔn)確率達(dá)97.22%。應(yīng)用表明該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了其設(shè)計(jì)功能。

該系統(tǒng)的應(yīng)用，可替代列車入庫后輪對幾何尺寸人工測量、列車走行部及車底車側(cè)人工目視檢查，可提高車輛檢測檢查效率，并能夠降低因人工原因?qū)е碌穆z。有助于城軌車輛檢修的降本增效，具有很好的應(yīng)用前景。

6 結(jié)語

本文中的城軌列車走行部地面檢測系統(tǒng)，將結(jié)構(gòu)光、紅外、高速相機(jī)等多種檢測模塊集成于一體，通過在軌道旁設(shè)置檢測設(shè)備，實(shí)現(xiàn)車底關(guān)鍵部件的異常溫升故障診斷、輪對尺寸在線動(dòng)態(tài)檢測以及列車輪對尺寸自動(dòng)快速檢測與超限報(bào)警。通過式檢測，可實(shí)現(xiàn)對列車走行部的一日多檢，從而減少人工手檢和例行檢測，顯著降低檢測的時(shí)間與人力成本，提高現(xiàn)有列車檢測效率和作業(yè)質(zhì)量，并能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)列車故障隱患，增強(qiáng)城軌列車運(yùn)用中隱性故障的發(fā)現(xiàn)能力。該系統(tǒng)完成了在北京地鐵9號(hào)線上的應(yīng)用示范，實(shí)現(xiàn)了城軌列車通過時(shí)的走行部自動(dòng)檢測告警，對城軌交通運(yùn)載工具在途監(jiān)測的實(shí)現(xiàn)具有指導(dǎo)意義。