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網(wǎng)軌檢測技術(shù)在埃及齋月十日城鐵路項目的介紹及驗證

2024-05-21 01:37:17張彥棟
科技資訊 2024年4期
關(guān)鍵詞:弓網(wǎng)接觸網(wǎng)埃及

張彥棟

摘要:埃及齋月十日城鐵路項目是埃及第一條采用27.5kV架空接觸網(wǎng)供電、最高運行速度達到120km/h的輕軌鐵路。為填補埃及鐵路市場架空接觸網(wǎng)及120km/h時速等級下的鋼軌檢測技術(shù)的空白,中鐵二院引入網(wǎng)軌檢測技術(shù),通過非接觸式與接觸式綜合檢測方式,能夠?qū)崟r、高速、動態(tài)地獲取接觸網(wǎng)幾何參數(shù)、弓網(wǎng)動態(tài)性能參數(shù)及軌道多種幾何參數(shù),為埃及齋月十日城鐵路項目的安全運營提供技術(shù)支持,為接觸網(wǎng)和軌道的安全保障提供全面的數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞:接觸網(wǎng)???軌道???網(wǎng)軌檢測???幾何參數(shù)

  • ?U216.3????????文獻標識碼:?A

Introduction?and?Verification?of?Catenary?&?Track?Inspection?Technology?in?the?10th?of?Ramadan?Railway?Project?in?Egypt

ZHANG?Yandong

China?Railway?Eryuan?Engineering?Group?Co.,?Ltd.,?Chengdu,?Sichuan?Province,?610031?China

Abstract:?The?10th?of?Ramadan?Railway?project?in?Egypt?is?the?first?light?rail?railway?in?Egypt?that?is?powered?by?a?27.5kV?overhead?catenary?and?has?a?maximum?operating?speed?of?120km/h.?In?order?to?fill?the?gap?of?the?overhead?catenary?and?rail?inspection?technology?under?the?speed?level?of?120km/h?in?the?Egyptian?railway?market,?China?Railway?Eryuan?Engineering?Group?Co.,?Ltd.?introduced?catenary?&?track?inspection?technology,?which?can?rapidly,?immediately?and?dynamically?obtain?the?geometric?parameters?of?the?catenary,?the?dynamic?performance?parameters?of?the?pantograph-catenary?and?the?various?geometric?parameters?of?the?track?through?non-contact?and?contact?comprehensive?inspection?methods,?so?as?to?provide?technical?support?for?the?safe?operation?of?the?10th?of?Ramadan?Railway?project?in?Egypt,?and?provide?comprehensive?data?support?for?the?safety?guarantee?of?the?catenary?and?the?track.

Key?Words:Catenery;?Track;?Catenary?&?track?inspection;?Geometric?parameter

埃及齋月十日城鐵路項目是是埃及第一條現(xiàn)代電氣化鐵路項目?[1]。埃及齋月十日城鐵路項目全長約66k,最高運行速度為120km/h。牽引供電制式為27.5kV架空接觸網(wǎng)供電,采用直供加回流的供電制式[2]。本項目鋼軌類型為UIC54E1型鋼軌。

接觸網(wǎng)作為弓網(wǎng)正常取流直接相關(guān)的架空設(shè)備,其工作環(huán)境惡劣,是整個牽引供電系統(tǒng)最為薄弱的環(huán)節(jié);軌道不平順將會引起軌道車輛平穩(wěn)性和舒適度、扣件松動和基礎(chǔ)設(shè)施破壞等情況。鑒于埃及當?shù)罔F路設(shè)施比較落后,如何利用相關(guān)檢測設(shè)備對接觸網(wǎng)及軌道進行幾何參數(shù)實時檢測,為開通運營及維保提供數(shù)據(jù)支持,成為亟需項目承包商解決的問題[3-4]。

中鐵二院為本項目引入網(wǎng)軌檢測技術(shù),通過置于網(wǎng)軌檢測車上的接觸網(wǎng)檢測裝置和軌道檢測裝置實現(xiàn),可對接觸網(wǎng)幾何、弓網(wǎng)動態(tài)作用參數(shù)、鋼軌質(zhì)量進行周期性地動態(tài)檢測,為實現(xiàn)接觸網(wǎng)及軌道的高精度動態(tài)檢測,為接觸網(wǎng)和軌道的維保提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

  • 接觸網(wǎng)檢測裝置組成

接觸網(wǎng)檢測裝置主要用于接觸網(wǎng)幾何參數(shù)的檢測和弓網(wǎng)關(guān)系檢測,接觸網(wǎng)幾何參數(shù)主要包括接觸網(wǎng)高度、接觸網(wǎng)拉出值、接觸線水平距離、接觸線垂直距離等,弓網(wǎng)關(guān)系檢測主要包括弓網(wǎng)接觸壓力及網(wǎng)壓等。接觸網(wǎng)檢測裝置由三部分組成,分別為車頂檢測模塊、車底檢測模塊、車內(nèi)顯示模塊。

  • ?車頂檢測模塊

接觸網(wǎng)車頂檢測模塊采用非接觸式與接觸式相結(jié)合的綜合檢測方式。非接觸式檢測主要是利用(機器視覺)的檢測方法對接觸網(wǎng)幾何參數(shù)進行實時、高精度檢測;接觸式檢測方法主要是利用安裝在受電弓上的傳感器去獲取弓網(wǎng)接觸壓力及網(wǎng)壓。

接觸網(wǎng)車頂檢測模塊包括接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測功能子系統(tǒng)、高清成像子系統(tǒng)、弓網(wǎng)接觸壓力及網(wǎng)壓檢測功能子系統(tǒng)。

接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測功能主要通過采用高分辨率線陣相機拍攝接觸網(wǎng),根據(jù)雙目視覺檢測原理,實現(xiàn)幾何參數(shù)高精度測量,具有檢測精度高、扛陽光性好、適應(yīng)速度高的特點,適應(yīng)埃及當?shù)禺惓Q谉?、陽光強烈和干燥的氣候特點。

接觸網(wǎng)檢測裝置配置高清成像技術(shù),對弓網(wǎng)關(guān)系進行實時拍照,能夠提供更清晰、詳細的圖像信息,使得檢測結(jié)果更加精確。

弓網(wǎng)接觸壓力通過設(shè)于車頂受電弓的壓力傳感器,基于接觸式檢測技術(shù)對弓網(wǎng)動態(tài)關(guān)系進行準確測量,具有檢測精度高、檢測匹配速度高的特點。

接觸網(wǎng)網(wǎng)壓檢測采用電壓互感器實現(xiàn)。電壓互感器將接觸網(wǎng)高電壓值經(jīng)電壓互感線圈以等比例轉(zhuǎn)化為低電壓值,傳輸至中央計算機進行分析、處理,得到接觸網(wǎng)電壓并輸出顯示。

較于傳統(tǒng)的人工檢測方法可能只覆蓋部分參數(shù)且效率低下,采用綜合監(jiān)測方式的接觸網(wǎng)車頂檢測模塊應(yīng)用能夠適應(yīng)最高80km/h的檢測速度,大幅提高檢測速率及檢測范圍,能夠更全面地對接觸網(wǎng)幾何參數(shù)和弓網(wǎng)動態(tài)性能參數(shù)進行檢測,進而可以提高檢測的全面性及檢測效率。

  • ?車底檢測模塊

車底檢測模塊主要應(yīng)用振動偏移動態(tài)補償技術(shù)及綜合定位技術(shù)。

振動偏移動態(tài)補償技術(shù)通過在車輛底部安裝激光位移傳感器,計算出接觸線相對軌道中心的位置,補償車輛動態(tài)檢測的接觸網(wǎng)線幾何參數(shù)相對軌道中心的情況,此動態(tài)補償機制能夠降低因列車震動導(dǎo)致的檢測結(jié)果的影響,進而提高接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測的準確性[5]。

車底檢測模塊配置了以GPS為基礎(chǔ)的綜合定位技術(shù)。綜合定位技術(shù)配置了進行里程計算的速度傳感器及用于定位校正的GPS。速度傳感器通過獲取列車當前的速度,利用輪徑周長測量檢測車所行走的距離,實現(xiàn)定位功能。綜合定位技術(shù)即用于接觸網(wǎng)檢測,也用于軌道檢測,實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)對應(yīng)里程的統(tǒng)一性。

  • ?車內(nèi)顯示模塊

車內(nèi)顯示模塊用以接收車頂及車底檢測模塊的數(shù)據(jù)進行處理分析,實現(xiàn)準確顯示接觸網(wǎng)幾何參數(shù)(拉出值、導(dǎo)線高度、線間距等)、弓網(wǎng)接觸壓力、電氣參數(shù)(接觸網(wǎng)網(wǎng)壓)等參數(shù),實時將各檢測參數(shù)疊加到弓網(wǎng)監(jiān)控圖像上,并可實時顯示檢測的線路名、車站名、區(qū)間名、桿號等動態(tài)技術(shù)參數(shù)。所有的檢測數(shù)據(jù)局曲線均可以報表、圖片的方式進行輸出。通過基于專家評判的中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),通過智能化算法,實現(xiàn)對復(fù)雜數(shù)據(jù)的快速處理和綜合評估,能夠?qū)υ紨?shù)據(jù)進行處理分析,篩選不合格數(shù)據(jù),提供缺陷數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表,從而為接觸網(wǎng)運營維護決策提供數(shù)據(jù)支持。

  • 軌道檢測裝置組成

軌道檢測裝置采用慣性基準檢測及非接觸式檢測技術(shù),可對軌道軌距、超高、三角坑、曲率、左右軌高低及軌向等幾何參數(shù)實現(xiàn)高精度、實時、動態(tài)檢測。其硬件設(shè)備主要由慣性基準檢測包、綜合定位設(shè)備、中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、客戶端等組成。

  • ?慣性基準檢測技術(shù)

本項目在網(wǎng)軌檢測車車底安裝軌道檢測梁,封裝慣性基準檢測包,可以實現(xiàn)車輛位置和運行姿態(tài)的精確定位,能夠高精度地獲取車輛在軌道上的運行信息,可完成對軌道水平、軌向等軌道不平順的檢測,并負責建立軌道檢測慣性基準,用于軌道幾何參數(shù)的修正。

  • ?非接觸式檢測技術(shù)

在網(wǎng)軌檢測車車底軌道檢測梁上安裝一套二維激光位移傳感器,利用傳感器進行掃描,運用高速圖像處理技術(shù)對輪廓曲線進行提取和分析,確定軌距的變化,計算合成動態(tài)的軌距值;通過列車的運動,動態(tài)完成對整條線路的檢測。

  • ?中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及客戶端

中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可實現(xiàn)軌道幾何狀態(tài)數(shù)據(jù)的實時采集和處理,在客戶端上實時顯示幾何參數(shù)波形圖和里程、速度等信息,實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)動態(tài)、比較功能。針對埃及齋月十日城鐵路項目,為滿足國際標準的要求,中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將EN13848規(guī)范封裝至檢測系統(tǒng)內(nèi),用戶需要設(shè)置線路維護標準以及超限值范圍和扣分標準,從而讓用戶對軌道進行綜合質(zhì)量評估,對處理完的各種檢測數(shù)據(jù)進行分析,生成專業(yè)的TQI報表,實現(xiàn)自動分析并得出故障報表,客戶端將實時與非實時生成曲線報表、數(shù)據(jù)報表、超限報表、統(tǒng)計報表以及曲線圖片,并自動生成檢測報告,使用戶更完整直觀、全面呈現(xiàn)檢測數(shù)據(jù),高效精確的指導(dǎo)維修、維護作業(yè)。

  • 網(wǎng)軌檢測技術(shù)的驗證

網(wǎng)軌檢測技術(shù)在埃及齋月十日城鐵路項目發(fā)揮了及其關(guān)鍵的作用,為確保檢測數(shù)據(jù)的準確性,基于EN13848規(guī)范,必須對網(wǎng)軌檢測裝置進行重復(fù)性試驗驗證。

  • 接觸網(wǎng)檢測裝置重復(fù)性驗證

在埃及齋月十日城鐵路項目直線段、左曲線及右曲線段隨機選取5個點位,采用40km/h的平均檢測速度對接觸網(wǎng)幾何參數(shù)重復(fù)檢測3次,并對導(dǎo)高及拉出值進行記錄后取平均值,計算檢測數(shù)據(jù)與平均值之間的最大偏差,如導(dǎo)高值和拉出值均在±10mm范圍內(nèi),則滿足重復(fù)性驗證的要求。重復(fù)性檢測結(jié)果如表1所示。

由表1可知,三次檢測平均值與檢測數(shù)值的最大偏差均在±10mm范圍內(nèi),滿足接觸網(wǎng)檢測裝置的重復(fù)度驗證的要求。

  • 軌道檢測裝置重復(fù)性驗證

軌道檢測裝置需在相同條件下對同一路段線路短時間內(nèi)至少進行兩次檢測,檢測點不少于10個。取同一檢驗點的平均值作為約定真值,比較測試結(jié)果與平均值的差異。?軌道檢測重復(fù)性驗證通過標準的分辨率均按照0.8mm、重復(fù)性>96%作為指標進行驗證,重復(fù)性檢測結(jié)果如表2所示。

由表2可知,針對軌距、左軌高低、右軌高低、左軌向、右軌向、水平參數(shù),針對所有的10個點位,檢測值與平均值的差異均在分辨率范圍內(nèi),滿足重復(fù)性通過要求。

  • 結(jié)語

埃及齋月十日城鐵路項目在接觸網(wǎng)檢測和軌道檢測領(lǐng)域引入了先進的網(wǎng)軌檢測技術(shù),能夠全面檢測接觸網(wǎng)幾何參數(shù)、弓網(wǎng)關(guān)系和軌道幾何參數(shù),并根據(jù)專家評估及內(nèi)部決策,提供全面的數(shù)據(jù)及缺陷信息,為埃及鐵路市場注入全新檢測手段,為埃及齋月十日城鐵路項目的運營和維護提供了更科學(xué)、高效、安全的解決方案,對于埃及鐵路系統(tǒng)的現(xiàn)代化和運營安全具有重要意義。

00001參考文獻

[1] 李震,趙恒.埃及齋月十日城鐵路項目特點分析[J].四川建材,?2022,?48(10):163-165,199.

[2] 吳漾,陳科,王彥哲.鐵路接觸網(wǎng)與電力貫通線同桿合設(shè)方案研究:以埃及齋月十日城鐵路項目為例[J].四川建材,?2023,?49(2):159-161.

[3] 方豐.?山地城市軌道交通運營風險評估體系與突發(fā)主要事件風險應(yīng)急管控[D].?重慶:重慶大學(xué),?2021.

[4] 宣曉梅.?高速鐵路噪聲負外部性表征分析與控制策略研究[D].?北京:中國鐵道科學(xué)研究院,?2021.

[5] 王會豐,魏志恒,馬志鵬,等.?城市軌道交通弓網(wǎng)動態(tài)檢測技術(shù)及其參考標準?[J].?城市軌道交通研究,?2023,?26?(10):?71-78.

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