淺談軌道巡檢系統在城市軌道交通的應用

黃海軍+張飛龍

摘 要：目前城市軌道交通行業的線路巡檢主要依靠夜間天窗期人工巡道檢查為主，此辦法需要耗費大量的人力且效率較低，人工巡檢過程中或因人為因素導致部分軌道缺陷不能及時發現，造成安全隱患。軌道巡檢系統具有檢測速度高，系統智能采集線路信息、識別線路缺陷，檢測效率高，可在很大程度上代替人工巡檢，提高線路巡檢的總體效率。

關鍵詞：城市軌道交通；線路檢查；巡檢系統

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.101

軌道巡檢系統結合線路基礎設施檢測的應用需求，基于非接觸式檢查測量理念，以數字高清成像、視覺測量、圖像處理、模式識別等技術，對軌道圖像信息進行采集、分析和處理。系統采用先進的高分辨率、低噪聲、小畸變的圖像傳感器，設計高速實時圖像采集系統實現線路軌道設施（鋼軌表面、扣件、彈條、軌道板表面、信號裝置、道口、道岔、護軌區域、排水溝、道床表面和軌枕等）的高清連續成像，從而達到自動巡視檢查道床、扣件、鋼軌及線路環境的目的。

1 軌道巡檢系統的組成及應用

1.1 軌道巡檢系統的組成

軌道巡檢系統主要由軌道巡查系統、軌道輪廓測量系統組成以實現完整的軌道基礎設施檢測功能。每個子系統都有獨立的數據采集和處理設備。都含有一套智能識別系統用于對圖像或測量數據的自動識別和判斷。通過圖像處理的方式對系統所采集的數據進行測量、分析和識別等。

1.2 軌道巡檢系統的安裝

該系統主要安裝于檢測車上，可以單獨安裝在檢測車上作為獨立的線路巡檢車，也可以和其他系統如軌檢系統、接觸網檢測系統、限界檢測系統等組合安裝于檢測車作為綜合檢測車。線路巡檢系統最高檢測速度可達160Km/h及以上，符合城市軌道交通工程車輛正線運行速度要求，同等條件下可以大幅度提高線路巡檢效率。線路巡檢系統能夠自動完成對線路基礎設施的圖像采集、分析和數據測量且識別精度和效果好，可以在很大程度上替代人工巡道檢查，從而減少線路巡道工作的大量人力和物力投入。

1.3 軌道巡檢系統的應用

據調查統計巡檢系統巡道檢查與人工巡道檢查對比如下表：

巡檢系統按照55km/h檢測速度計算，工作時長3小時，巡檢車輛整備和收車時間約1小時，在相同時間內，巡檢系統里程和扣件檢查為人工巡檢的16-20倍。更突出特點是巡檢系統能將各種病害統計分析，可以節省大量的人力進行專門的統計和分析工作，巡檢人員只需要對檢測出的線路缺陷進行復核確認，發生細微變化時能及時發現處理，將問題病害隱患消除，確保設備安全可靠。巡檢系統大大縮短檢測時間，提高缺陷識別能力、統計分析及優化養護作業方案，彌補人工巡檢的不足。

線路基礎設施的缺陷可以通過巡檢系統軟件自動判定，并通過友好的人機界面顯示給檢測人員，包括缺陷的類型和缺陷的位置等信息。巡檢人員通過辨別缺陷的圖像和缺陷的測量信息確認是否為真實缺陷。巡檢系統能為檢測人員提供便捷的判定手段和清晰的顯示界面顯示缺陷的類型和信息。巡檢系統能夠輸出表格和圖像兩種缺陷報告，包括檢測的時間、缺陷的類型、缺陷的里程信息、操作者的備注信息、缺陷的圖像信息、缺陷的測量信息以及其它線路信息。

2 線路巡檢系統主要檢測功能

2.1 鋼軌軌頭缺陷檢測

（1）可檢測有碴和無碴線路鋼軌軌頭表面異常，如鋼軌頭表面燒傷，砟印，起皮，壓潰和波磨等缺陷。（2）可檢測斷軌和軌頂線性病害檢測，對鋼軌斷軌和鋼軌軌頂擴展至整個軌頭的橫向裂紋進行檢測并顯示。（3）對軌縫大小進行檢測，軌縫通過光學對比其標準尺寸自動檢測，系統可診斷軌縫不足或太大用于指導維修。（4）可檢測鋼軌表面擦傷和剝離等缺陷。

2.2 扣件區域檢測

（1）檢測有碴和無碴線路安裝在鋼軌兩側的所有扣件異常，如扣件丟失，松動，彈條歪斜，螺栓丟失；（2）可以檢測墊板螺栓丟失和其表面裂紋病害，檢測軌道墊，夾軌器和絕緣片的異常情況；（3）可自動檢測扣件丟失或脫落以及扣件相對與鋼軌軌底的位置是否正確。（4）可自動對彈條脫落、歪斜或變形進行檢測。扣件和彈條狀態識別通過與系統內設置的標準模型對比實現，系統預先設置扣件模型，若所檢測的扣件與其不同則會報告扣件或彈條異常信息。

2.3 軌枕與道床區域檢測

（1）可以檢測軌枕異常，如裂縫，剝落，歪斜，高度等。（2）可對軌枕類別進行分類檢測，將軌枕類型具體分為水泥軌枕、枕木鐵枕等。（3）也可對道床區域缺陷進行檢測。（4）可對碎石道床和整體道床下的軌枕進行檢測，檢測水泥軌枕從扣件處向外的裂紋等缺陷，可以根據厚度和長度尺寸設置檢測靈敏度。當系統進行中央軌枕檢測時可自動檢測并分析裂紋。系統檢測出裂紋后對其長度、平均厚度、及位置等信息進行分析。檢測裂紋的最小厚度和長度可調。（5）可對無砟軌道道床裂紋進行檢測。

2.4 軌道區域檢測

（1）檢測軌道線路區域溢出或缺失道砟，干漿區，軌枕空吊和植物超限，異物干擾等。（2）檢測信號裝置如應答器和計軸器。（3）自動檢測道砟超限，道砟高度檢測參考軌底高度，道砟高度超高或缺失根據買方，定義的離軌底距離標準判定。道砟高度判定可根據道砟參考軌枕頂面平均高度之間距離。將其與預先設置做比較可判定其超高或缺少。（4）對軌道中央信號裝置和線路中心其他裝置進行檢測。（5）對軌道外側信號裝置和其他裝置進行檢測。（6）對接近鋼軌的異物進行識別和檢測，所檢測異物的尺寸和大小可根據要求進行設定。（7）可自動識別和檢測道岔和護軌區域以及道口等線路設施。（8）可檢測排水溝及其他異物情況。

目前城市軌道交通的線路巡視檢查工作仍以人工巡道檢查為主，對軌道的智能巡檢還出在起步階段。隨著近年國內城市軌道交通的快速發展，投入運營的線路將會越來越多，需要檢查的軌道基礎設施將會越來越多，人工巡檢的方式將難以滿足浩繁的軌道設施檢查需要，高效智能化車載軌道巡檢系統的應用將勢在必行。

參考文獻：

[1]許貴陽，史天運，任盛偉，韓強，王登陽.基于計算機視覺的車載軌道巡檢系統研制[J].2013，34（01）：139-144.endprint