高速綜合檢測列車

■ 王衛(wèi)東 顧世平 楊超 任盛偉

高速綜合檢測列車以高速動車組為載體，加裝了軌道檢測、弓網(wǎng)檢測、輪軌動力學檢測、通信檢測、信號檢測等精密測量設備，集成現(xiàn)代測量、時空定位同步、大容量數(shù)據(jù)交換、實時圖像識別和數(shù)據(jù)綜合處理等先進技術(shù)，在高速運行中可對軌道、接觸網(wǎng)、通信、信號等基礎設施狀態(tài)進行等速檢測，是提高鐵路基礎設施檢測效率、指導現(xiàn)場養(yǎng)護維修、確保列車運營安全的重要技術(shù)裝備。

高速綜合檢測列車作為一個國家鐵路科技實力的綜合體現(xiàn)，目前世界上只有少數(shù)高速鐵路發(fā)達國家有實力設計與制造，意大利、法國、英國和日本等花費4～5年的研發(fā)和制造時間，而我國在沒有綜合檢測列車技術(shù)前提下，在較短時間內(nèi)，設計并制造了多列具有世界先進水平的高速綜合檢測列車。

1 國外高速綜合檢測列車發(fā)展現(xiàn)狀

日本、意大利、法國、英國等高速鐵路發(fā)達國家為了滿足高速列車開行需要，采用高速綜合檢測列車對基礎設施進行綜合檢測。德國和美國采用機車牽引方式，沒有專門的高速綜合檢測列車，對基礎設施綜合檢測一般通過加掛綜合檢測車來實現(xiàn)。

隨著高速鐵路的發(fā)展，日本先后研制了最高檢測速度275 km/h的“黃色醫(yī)生”和“East-I”、法國研制了最高檢測速度320 km/h的“IRIS320”、意大利研制了最高檢測速度220 km/h的“阿基米德”、英國研制了最高檢測速度200 km/h的“NMT”等高速綜合檢測列車，并建立了地面數(shù)據(jù)分析中心。高速綜合檢測列車已成為高速鐵路安全檢測的重要手段。近年來，意大利一直著力開發(fā)300 km/h以上的高速綜合檢測列車，以適應高速鐵路檢測的需要。

由于基礎設施與移動設備的匹配往往受列車運行速度的影響，除了新線竣工驗收要求試驗速度大于設計速度10%以外，運營中的周期性檢測也越來越多地采用等速檢測。總體而言，近年來國外高速綜合檢測列車和數(shù)據(jù)分析在技術(shù)上取得了很大發(fā)展，并在確保高速鐵路運營安全、指導基礎設施養(yǎng)護維修方面發(fā)揮了越來越大的作用。但是，要使這項技術(shù)真正達到成熟，各國還需結(jié)合運用情況，在理論研究和應用技術(shù)上取得突破，還有較長的路要走。表1為各國檢測列車組成及功能比較。

2 我國高速綜合檢測列車發(fā)展現(xiàn)狀

高速綜合檢測列車在我國的發(fā)展經(jīng)歷了從各種專業(yè)檢測車到安全綜合檢測車、從安全綜合檢測車到高速綜合檢測列車，檢測內(nèi)容從單一的專項檢測擴展到多專業(yè)的綜合檢測，檢測速度逐漸達到與列車運行速度等速，檢測目的從僅保障運營安全發(fā)展到確保運營安全、指導養(yǎng)護維修、動態(tài)資產(chǎn)管理的新階段（見圖1）。

2.1 專業(yè)檢測車

專業(yè)檢測車以單節(jié)無動力鐵路客車為載體，針對單一基礎設施檢測的需求，加裝軌道檢測、弓網(wǎng)檢測、動力學檢測、通信或信號檢測等精密測量設備，與帶牽引機車的普通客車編組成列，可在運行過程中對軌道、接觸網(wǎng)、通信或信號等基礎設施狀態(tài)進行單獨檢測。專業(yè)檢測車只具備對某一類基礎設施進行檢測的能力，且目前牽引機車的速度不能超過200 km/h。

2.2 安全綜合檢測車

安全綜合檢測車以單節(jié)無動力鐵路客車為載體，集成軌道幾何狀態(tài)檢測、弓網(wǎng)參數(shù)檢測、連續(xù)輪軌力測量和線路環(huán)境監(jiān)視等設備，可對軌道、接觸網(wǎng)等基礎設施狀態(tài)進行綜合檢測，并配置統(tǒng)一的距離脈沖發(fā)送、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳輸和定位功能。為了提高基礎設施檢測效率，中國鐵道科學研究院（簡稱鐵科院）于2000年就開始設計并制造了我國首臺安全綜合檢測車，2002年下線，在對軌道、接觸網(wǎng)的檢測中發(fā)揮了重要作用，外形及車內(nèi)儀表室見圖2。該車作為高速綜合檢測列車的雛形，具備了對某幾類基礎設施進行同時檢測的能力，但無法進行全項目檢測，同時受牽引機車運行速度的限制，無法根據(jù)線路的設計速度進行等速檢測。

表1 各國綜合檢測列車對比

圖1 高速綜合檢測列車發(fā)展歷程

圖2 安全綜合檢測車外形和車內(nèi)儀表室

3 高速綜合檢測列車組成及技術(shù)特點

高速綜合檢測列車需要加裝多種基礎設施檢測設備，根據(jù)動車組原型車的構(gòu)造和檢測設備的需求，對動車組進行適應性設計及改造，集檢測、辦公、會議、生活等功能于一體，既裝有各種檢測設備及操作室，又設有會議車、生活車、臥鋪車，需要對列車平面布置、車體、內(nèi)裝結(jié)構(gòu)及制動、輔助供電、網(wǎng)絡等所有高速列車結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)規(guī)劃設計。

3.1 0號高速綜合檢測列車

我國首列250 km/h高速綜合檢測列車——0號高速綜合檢測列車生產(chǎn)制造歷時1年10個月，于2008年6月6日下線交付使用。該高速綜合檢測列車由鐵科院基礎設施檢測研究所（簡稱鐵科院基礎所）負責系統(tǒng)集成及綜合系統(tǒng)的研制開發(fā)，動車組車體由中國北車長春軌道客車股份有限公司設計制造。

0號高速綜合檢測列車最高檢測速度250 km/h，最大牽引功率5 500 kW，由5動3拖、2個動力單元組成。車內(nèi)搭載軌道檢測、接觸網(wǎng)檢測、輪軌動力學檢測、通信和信號檢測等系統(tǒng)，同時，還設置列車專用網(wǎng)絡、定位同步、環(huán)境視頻信息采集處理、多媒體顯示和數(shù)據(jù)綜合處理等系統(tǒng)，實現(xiàn)信息的集成、共享和綜合分析。

高速綜合檢測列車由通信信號檢測車、會議車、接觸網(wǎng)檢測車、數(shù)據(jù)綜合處理車、軌道檢測車、餐車、臥鋪車和信號檢測車8輛組成（見圖3）。車內(nèi)設置操作室、臥鋪間和會議室等設施，滿足檢測、辦公和生活的需要（見圖4）。

與世界其他國家目前投入運用的綜合檢測列車相比，0號高速綜合檢測列車具有功能齊全、集成度高等技術(shù)特點，主要體現(xiàn)在三方面：（1）檢測項目多，涵蓋了軌道幾何，軸箱、構(gòu)架及車體加速度，輪軌力，接觸網(wǎng)幾何，弓網(wǎng)動態(tài)作用，接觸線磨耗和受流參數(shù)，GSM-R和450 MHz場強覆蓋，軌道電路，應答器信息，車載ATP工作狀態(tài)等各方面；（2）系統(tǒng)集成度高，采用光纖通信、慣性導航、寬帶網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫等高新技術(shù)，實現(xiàn)列車各檢測系統(tǒng)在同一坐標系下精確定位、同步檢測，檢測結(jié)果可以進行綜合分析和評價；（3）檢測技術(shù)先進，0號綜合檢測列車集成了連續(xù)式、非接觸式集流測力輪對，毫米級精度的長波長軌道不平順實時在線檢測等最新技術(shù)，綜合檢測技術(shù)填補了我國基礎設施綜合檢測技術(shù)的空白，綜合檢測能力達到世界一流水平。

3.2 CRH380B-002高速綜合檢測列車

2009年11月，鐵科院承擔了國家863計劃重點項目——“最高試驗速度400 km/h高速檢測列車關鍵技術(shù)研究與裝備研制”，在中國北車唐山軌道客車有限公司CRH380型動車組基礎上研究開發(fā)了CRH380B-002高速綜合檢測列車，于2011年3月下線，隨即投入到京滬高速鐵路的聯(lián)調(diào)聯(lián)試，承擔了基礎設施各項測試數(shù)據(jù)的采集和分析工作，對京滬高速鐵路的順利開通與安全運營發(fā)揮了重要作用。目前國內(nèi)外均沒有檢測速度如此高、檢測項目如此齊全的綜合檢測列車，該車的研發(fā)并投入使用也標志著我國高速綜合檢測列車整體技術(shù)達到了世界領先水平。

CRH380B-002高速綜合檢測列車加裝了我國自主研制的軌道、接觸網(wǎng)、輪軌動力學、通信、信號檢測和綜合系統(tǒng)設備，對車內(nèi)、車下、車頂?shù)沫h(huán)境及配置進行了專門設計，具備進行高速鐵路基礎設施狀態(tài)檢測的功能。列車持續(xù)檢測速度350 km/h，最高試驗速度400 km/h，列車為6動2拖8輛編組。

CRH380B-002高速綜合檢測列車由通信信號檢測車、弓網(wǎng)綜合檢測車、軌道動力學檢測車、會議車、設備車、生活車、臥鋪車和信號檢測車8輛組成（見圖5）。車內(nèi)設置操作室、臥鋪間和會議室等設施，滿足檢測、辦公和生活的需要（見圖6）。

圖3 0號高速綜合檢測列車編組示意圖

圖4 0號高速綜合檢測列車車內(nèi)設施

CRH380B-002高速綜合檢測列車具有檢測速度高、功能齊全、集成度高等技術(shù)特點，主要體現(xiàn)在四方面：（1）檢測速度最高，目前國際上還沒有檢測速度達350 km/h及以上的檢測列車，CRH380B-002高速綜合檢測列車檢測速度最高可達400 km/h，且檢測精度不受檢測速度影響；（2）檢測項目齊全，在0號高速綜合檢測列車檢測項目基礎上，新增加了轉(zhuǎn)向架載荷測試、ATP監(jiān)測、Igsmr接口監(jiān)測、Um無線環(huán)境檢測、EMC車載列控運行環(huán)境電磁干擾監(jiān)測等檢測項目；（3）系統(tǒng)集成度高，采用光纖通信、慣性導航、寬帶網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)綜合處理等高新技術(shù)，實現(xiàn)列車各檢測系統(tǒng)在同一坐標系下精確定位、同步檢測，動態(tài)定位精度可達1 m，檢測結(jié)果可以進行綜合分析和評價；（4）檢測技術(shù)領先，在0號高速綜合檢測列車的研發(fā)基礎上進行升級和再創(chuàng)新，滿足了高速運行條件下的檢測需求，綜合檢測能力處于世界領先水平。

圖5 CRH380B-002高速綜合檢測列車編組示意圖

圖6 CRH380B-002高速綜合檢測列車車內(nèi)設施

4 結(jié)論與展望

高速綜合檢測列車作為對基礎設施進行動態(tài)檢測的一項重要技術(shù)裝備，提高了高速鐵路基礎設施檢測效率，指導了養(yǎng)護維修，確保了運營安全。鐵科院基礎所圍繞高速鐵路的檢測需求，創(chuàng)出了高速綜合檢測列車品牌，形成了2大系列產(chǎn)品：最高檢測速度250 km/h的高速綜合檢測列車，可滿足最高運營速度250 km/h高速鐵路及既有提速干線的檢測需求，代表性產(chǎn)品為0號高速綜合檢測列車；最高檢測速度350 km/h高速綜合檢測列車，可滿足運營速度300 km/h及以上高速鐵路的檢測需求，目前已經(jīng)生產(chǎn)了CRH2-150C、CRH380A-001和CRH380B-002高速綜合檢測列車。

[1]康熊，王衛(wèi)東，許貴陽，等．0號高速綜合檢測列車項目研究報告[R]．北京：中國鐵道科學研究院，2008

[2]侯衛(wèi)星，楊宏圖，王衛(wèi)東，等．綜合檢測列車技術(shù)的應用與發(fā)展[R]．北京：軌道交通建設與運營安全研討會，2008

[3]科學技術(shù)部．時速400公里高速綜合試驗檢測列車研制[R]，2008

[4]中國鐵道科學研究院．高速綜合檢測列車技術(shù)交流總結(jié)[R]，2006

[5]黎國清，許貴陽．國際綜合檢測技術(shù)匯編[R]．北京：中國鐵道科學研究院，2004

[6]任盛偉，楊超，王登陽，等．CRH380B-002號高速綜合檢測列車綜合系統(tǒng)研究報告[R]．北京：中國鐵道科學研究院，2011