城市軌道交通綜合檢測車應用分析

靳守杰，魏志恒，王文斌，戴源廷，劉斐然

（1.廣州地鐵集團有限公司，廣東廣州 510220；2.中國鐵道科學研究院集團有限公司城市軌道交通中心，北京 100081）

1 引言

截至2020 年底，中國大陸地區（不含港澳臺）共有45 個城市開通城市軌道交通（以下簡稱“城軌”）運營線路244 條，運營線路總長度7 969.7 km，其中地鐵運營線路6 280.8 km[1]。隨著城軌運營里程的不斷增加，針對基礎設施綜合、高效的檢測需求也愈加迫切。在高速鐵路領域，國內外普遍采用綜合檢測車對關鍵基礎設施運行狀態進行周期性檢測[2-3]。此外，為加強對基礎設施外觀狀態的自動巡檢，高速鐵路綜合巡檢車也逐漸被投入運用，最高檢測速度為120 km/h[4]。在城軌領域，綜合檢測、巡檢技術的應用正處于快速發展階段，部分線路已通過搭載運營電客車的方式實現了輪軌、弓網等關鍵系統的綜合檢測、巡檢[5-6]。集綜合檢測和綜合巡檢技術于一體的城軌綜合檢測車也即將在北京、深圳等地投入應用。與高速鐵路標準化建設、管理的模式不同，各地城軌線路，甚至同一城市不同線路間各系統制式也存在較大差異，城軌綜合檢測車實現線網級應用仍面臨很多問題[7-8]。本文通過分析高速鐵路綜合檢測車、綜合巡檢車以及城軌綜合檢測車的發展現狀，對城軌綜合檢測車的功能定位、應用效果、應用難點及對策等進行分析。

2 高速鐵路綜合檢測車及綜合巡檢車

2.1 高速鐵路綜合檢測車

高速鐵路綜合檢測車可在等速狀態下實現對軌道、牽引供電、通信、信號等基礎設施的系統檢測，為高速鐵路運營安全和基礎設施養護維修提供支撐。早在上世紀70 年代，日本就在新干線配置了“Doctor Yellow”綜合檢測列車，用于線路的周期性動態檢測，法國、德國、意大利等鐵路發達國家也先后研制了高速鐵路綜合檢測車[9]。

伴隨著高速鐵路的建設進程，我國的綜合檢測車技術實現了快速發展。0 號高速鐵路綜合檢測車是我國第一列專用檢測車，于2008 年交付使用[10]。列車配置了當時國際先進的軌道幾何、車輛動力學響應、弓網關系、通信、信號等檢測系統，并集辦公、會議、餐宿于一體，整體技術水平達到世界一流。目前我國在役綜合檢測車14 列，承擔著新建線路的聯調聯試和既有近4 萬km 運營線路的周期性檢測工作，高速鐵路綜合檢測車如圖1 所示。

圖1 高速鐵路綜合檢測車

2.2 高速鐵路綜合巡檢車

高速鐵路綜合巡檢車運用視覺檢測、協同控制、機器學習等技術，可快速、智能的實現鐵路沿線關鍵設備設施外觀結構狀態的綜合巡視，為實現高速鐵路基礎設施狀態全面感知提供技術支撐。

高速鐵路綜合巡檢車以內燃機車為載體，如圖2 所示，搭載了軌道幾何參數檢測、鋼軌廓形檢測、軌道狀態巡檢、隧道限界檢測、接觸網幾何檢測、接觸網懸掛狀態巡檢、軌旁通信信號設備外觀巡檢等10 余個系統，最高運行速度120 km/h。

圖2 高速鐵路綜合巡檢車

3 城軌綜合檢測車

由于運營速度低、線路里程短等因素，城軌基礎設施檢測基本以小型檢測設備為主。近年來，隨著各地線網規模的持續增大及運行速度的不斷提高，采用綜合檢測技術實現對基礎設施狀態的綜合、高效感知，已成為保障運營安全的有效手段。與高速鐵路不同，城軌列車由于運行速度低，因此可將檢測和巡檢系統集成一體。目前國內已研發了2 列城軌綜合檢測車，分別為2B 綜合檢測車和3B 綜合檢測車。

3.1 2B 綜合檢測車

由深圳市地鐵集團有限公司牽頭研制的2B 綜合檢測車由2 節B 型電客車組成，如圖3 所示，最高運行速度為120 km/h。2B 綜合檢測車可實現軌道幾何檢測、鋼軌輪廓檢測、軌道狀態巡檢、接觸網幾何參數檢測、弓網受流參數檢測、鋼軌短波不平順檢測、隧道限界檢測、通信檢測、車輛動態響應檢測以及線路周邊環境監視等。

圖3 2B 綜合檢測車

3.2 3B 綜合檢測車

由中國鐵道科學研究院集團有限公司牽頭研制的3B綜合檢測車由3 節B 型電客車組成，如圖4 所示，車輛同時具備直流1 500 V 接觸網、直流1 500 V 接觸軌、直流 750 V 接觸軌3 種受電方式，最高運行速度120 km/h。3B 綜合檢測車可以實現軌道幾何檢測、鋼軌廓形檢測、軌道狀態巡檢、車輛動力學響應檢測、輪軌關系檢測、隧道襯砌表面狀態檢測、接觸網幾何檢測、弓網受流參數檢測、第三軌檢測、通信信號檢測以及線路周邊環境監視等[11]。

圖4 3B 綜合檢測車

4 城軌綜合檢測車應用分析

4.1 功能定位分析

4.1.1應用范圍

城軌綜合檢測車最理想定位是實現城市線網級別的多線綜合檢測功能，然而與高速鐵路基本統一的建設標準不同，城軌由于線路間各系統制式差別較大，跨線運行存在一定難度，因此檢測車在設計階段應預先考慮應用范圍和制式配置，為下一步線網級別應用奠定基礎。

4.1.2檢測、巡檢模式

城軌工務、供電、電務各專業基礎設施日常檢測項目、周期及常用檢測方式如表1 所示。

表1 城軌基礎設施部分重點檢測項目、周期及方式

根據各專業目前檢測周期以及城軌綜合檢測車的功能覆蓋情況，建議綜合檢測車各系統按實際情況開展不同周期的檢測、巡檢工作，具體建議如表2 所示。

表2 綜合檢測車檢測周期

4.1.3行車方式分析

等速檢測是反映基礎設施真實工作狀態的基礎，綜合檢測車可在天窗點單獨行車檢測，條件具備的可考慮編入運營圖開展專項檢測工作，亦可作為壓道車對軌道和基礎設施狀態進行確認。

4.2 應用效果分析

4.2.1質量方面

作為專業檢測裝備，綜合檢測車在設計階段即可實現設備的集成化、標準化配置，為實現高質量檢測提供保障；等速動態的行車工況實現了真實運行場景下的系統全面評估；車載綜合系統及地面數據中心可實現多專業數據聯動分析，深度發掘，實現主動運維。

4.2.2效率方面

綜合檢測車可替代其他小型及單專業檢測設備，等速或準等速的行車速度可全面壓縮工時；多專業的同步工作可大大節省天窗點占用；智能化、自動化的數據分析模式為進一步減人增效提供保障。

4.2.3安全方面

綜合檢測車的應用可以實現檢測標準化，將多專業小型檢測設備集成，減少人工參與，提高了作業安全程度；等速、動態、綜合的系統評估方式，最大程度的保障了基礎設施健康運行，確保了設施安全；各系統檢測數據的綜合智能分析、深度挖掘等提高了運維的智慧化，保障了運營安全。

4.3 應用難點及對策分析

4.3.1線網級應用分析

綜合檢測車要實現線網級應用仍面臨諸多挑戰，尤其對于較早建設城軌的城市，早先未考慮網絡化運營需求，各線路間系統制式千差萬別，如表3 所示，北京、上海等城市，車輛、供電制式較多，對于蘇州、南寧等城軌建設歷史較短的城市，由于相關系統技術的發展成熟及考慮到互聯互通等因素，車輛和供電制式基本統一。

表3 部分城市城軌基本信息

目前各地都在積極開展互聯互通、網絡化運營的相關研究，如重慶已經實現了部分線路的互聯互通，各地越來越多的新建線路在設計階段即考慮了互聯互通問題，既有線路也在積極探索有效的解決途徑，上述情況為綜合檢測車的線網級應用提供了基礎條件。綜合檢測車應在設計階段充分考慮互聯互通問題，逐步實現部分線路乃至全線網的應用。

4.3.2檢測、巡檢技術及功能覆蓋分析

目前針對輪軌、弓網、通信、信號的檢測技術及系統已較為成熟，而針對占用人工較多的設備設施狀態巡檢工作，自動化巡檢、識別技術等仍待進一步提高，部分巡檢技術仍受行車速度的限制，極大影響了綜合檢測車的應用效率[12-13]。此外，目前綜合檢測車尚未集成鋼軌探傷、道岔檢測等系統，檢測功能覆蓋程度仍有進步空間。

自動化、智能化是基礎設施巡檢的必然方向，隨著圖像識別、機器學習等技術的不斷發展，未來機器巡檢必然會全面替代人工。隨著相關檢測設備小型化、集成化的不斷發展，集更多功能的綜合檢測車有望在未來實現應用。

4.3.3檢測資源合理化應用分析

由于綜合檢測技術在城軌領域發展較晚，針對基礎設施的動態檢測一般采用軌檢車、網檢車等專業工程檢測車，因此，綜合檢測車的配置既要充分考慮既有檢測設備資源的優化整合問題，又要統籌考慮綜合檢測車的配置時機以及其他檢測設備的處置方式，避免資源浪費。

4.3.4檢測數據綜合應用分析

檢測數據是反映基礎設施運行狀態的根本，數據運用水平決定著綜合檢測車的應用效果。綜合檢測車必須配套檢測數據綜合管理平臺，確保各專業數據的統一存儲管理、綜合分析、深度挖掘等，避免數據資源的浪費，通過大量數據的積累逐步實現基礎設施的智慧運維[14-15]。

4.3.5購置模式分析

綜合檢測車屬于單次投資金額較大的項目，對于設備購置資金不充足的情況一般可采用融資租賃、銀行按揭貸款等方式解決。融資租賃方式可以提高企業資金利用效率，開辟利用外資、引進先進技術的新途徑，加速技術設備的改造；同時有利于調整資金結構和技術結構，適應市場需求的變化。銀行按揭貸款方式操作相對簡單，但一般不易實現。

5 結語

城軌綜合檢測車可以實現城軌基礎設施的系統、高效、高質量檢測，為全面提高基礎設施運維水平提供保障。隨著巡檢、人工智能等技術的不斷進步以及各城軌線路互聯互通、網絡化運營的不斷發展，包括綜合檢測車在內的綜合檢測、巡檢技術必將得到廣泛應用。