第四节 重载综合检测车技术创新
作为世界首列用于重载铁路检测的高集成度综合检测车，朔黄铁路公司在开发初期，紧盯国内外最先进的检测技术，采用国内外主流、成熟的检测设备，在整车系统集成、检测技术改进、数据综合处理等许多方面进行了技术创新。
一、整车技术创新
（一）研制了国内外首列重载铁路综合检测车
目前，世界各国的综合检测车均是针对高速铁路开发的，包括日本“黄色医生”和“East-i”、法国的“IRIS320”、意大利“阿基米德”、英国“NMT”等高速综合检测车，以及我国0号、CRH380A-001、CRH380B-002等高速综合检测车。对重载铁路基础设施进行动态检测的专业检测车主要有轨道检测车、电务检测车、接触网检测车、钢轨探伤车、红外轴温检测车、试验车等，这些专业检测车通常只安装一种检测系统，针对某一类型的基础设施进行检测，尚无集成多专业检测系统的综合检测车。朔黄铁路重载综合检测车是世界首列重载铁路综合检测车，通过一次检测能够对全部铁路基础设施进行病害查找和安全状态评定。
（二）首次集成了路基道床、钢轨探伤等检测系统
1.集成了路基道床检测系统
现有的高速综合检测车均未集成路基道床检测系统，其原因是多方面的。一是大部分高速铁路为无砟轨道、整体道床，二是高速铁路轴重小、路基道床病害少，三是现有探地雷达在高速检测时分辨率低、不能满足定位病害和评定质量的需要。
重载铁路大轴重、大密度、大运量的运输，路基道床受力较为恶劣，道床容易出现弹性不足、脏污板结、翻浆冒泥等病害，导致基床土进入道床，道砟挤入基床，道床、基床、轨道结构同时恶化。所以，检测道砟囊、软黏土、底砟厚度及湿土区等病害，评定路基道床的质量，对保障重载铁路路基的稳定性、确保行车安全有极其重要的现实意义。鉴于重载铁路检测的需求，综合检测车集成了路基道床检测系统。对路基道床进行检测，根据检测数据进行分析，评估道床、路基层的质量、结构、成分，定位路基和道床的病害、缺陷。
2.集成了超声波钢轨探伤检测系统
重载铁路轨道承载大，钢轨伤损发展快，迫切需要高效、准确的车载探伤系统与地面手推式探伤仪相结合，共同把好钢轨防断关，所以集成探伤检测系统是重载铁路检测的客观需要。重载综合检测车检测速度80km/h，具备集成超声波钢轨探伤系统的条件。集成超声波钢轨探伤检测系统，是重载综合检测车相对于高速综合检测车的又一创新。
3.集成了红外线轴温探测设备检测系统
重载铁路沿线均布设有红外线轴温探测站，是探测和识别运行列车的问题车轴、防止燃轴和切轴的重要设施，其探测准确性、稳定性直接影响行车安全。目前，检测红外轴温探测站工作性能主要靠人工定期巡视，作业效率低，不能及时发现问题，发现问题定量分析不准确。
红外线轴温探测设备检测系统主要用于检测铁路沿线红外线轴温探测设备工作情况，检测项目为测温精度、探头的方位偏移程度和磁钢的工作情况，适应车速范围为3～160km/h。鉴于检测速度的限制，现有国内外高速综合检测车均未安装该系统。根据重载铁路的客观需要和技术可行性，重载综合检测车集成了红外线轴温探测设备检测系统，对地面红外线轴温探测设备进行动态实时、准确、快速、全自动的检测。
（三）研发了国内外首套基于同一时空检测数据的综合分析系统
综合利用各专业同一时空检测数据，分析轨道几何状态、路基道床状态、钢轨伤损的病害成因和关联关系，以及轨道几何和接触网病害之间的关系，钢轨表面状态和内部伤损的关联关系，可实现多专业、任意多次历史数据的对比分析，从而查找设备病害真正原因，为设备维护提供依据。
二、各检测系统技术创新
（一）路基道床检测系统
6通道高速（80km/h）数据采集系统首次应用于铁路，SIR-30型4通道探地雷达主机在国内首次应用，为朔黄铁路定制专用的道床脏污评价标准。
（二）钢轨探伤系统
速度为80km/h的转向架式探伤系统首次用于75kg/m重载铁路。
（三）接触网检测系统
接触网检测数据的实时分析处理及超限输出。接触网动态检测过程中，实现了接触网检测数据的实时波形分析、实时历史数据对比功能，能够实时掌握接触网状态；同时，实现了接触网检测超限实时输出，保证了检测超限能够及时有效处理，保障接触网的安全运营。
（四）通信检测系统
1.研发基于铁路里程的LTE网络检测方法
现有的测试设备可以利用GPS对每个检测参数进行定位，但铁路设备的维护更习惯于采用铁路里程来定位，而在隧道内更无法用GPS进行定位。因此，对于铁路无线网测试参数的定位，应以线路里程为坐标。虽然铁路其他无线通信系统的覆盖测量通常采用轴头脉冲传感器换算成里程来与测试结果相对应，但这种测试方法还没有应用到铁路LTE网络测试上。本创新解决了LTE网络测试参数与里程相对应的问题。
2.研发基于对同址双网同时检测的铁路LTE网络检测方法
在双网都不关闭的情况下，一次将LTE双网的特征覆盖参数RSRP、RSRQ、SINR等同时获取并分成A、B网同时显示测试结果，既提高了测试效率，又不对网络运行可靠性产生影响。
（五）红外轴温探测设备检测系统
（1）模拟轴箱控温精度大大提高。模拟轴箱静态控温精度小于0.5℃，动态控温精度小于1℃，优于原系统静态小于1℃和动态小于3℃的指标。在车速急剧变化时，模拟轴箱温度过冲小于2℃，远低于原系统的20℃。
（2）在检测车上新增加了探头方位尺，用于检测地面红外轴温设备的探测位置及角度；新增加激光测距仪来测量车轮相对钢轨的位移，以及轴头相对扫描器的位移，配合方位尺可以更精确检测地面红外轴温设备的探测位置及角度。该技术目前属国内领先水平。
（3）减小了检测系统功耗。由于采用新型航天加热技术，独特的模拟轴箱设计和基
于PC总线PIV工控机软件智能控温方法，系统功耗远小于早期检测系统的40kW，同
时减小了系统工作噪声和干扰，提高了检测车运行的安全性、经济性。（4）软件易于扩充、修改、维护，操作界面简单、易操作。只需简单设置，在选定运
行线路后，即可由软件根据GPS定位自动进行模拟车轮上电、方位尺加温；到达探测站
时数据处理、通信以及接收数据后的存储、分析和报告显示打印等，全部智能自动
实现。
三、地面数据处理中心技术创新
在综合检测车各检测系统时空同步技术的基础上，数据综合处理系统通过统一计划任务的数据组织方式，对检测数据进行集中统一管理，实现了轨道检测、接触网检测、钢轨探伤等检测系统的数据集成。通过病害集中度分析、关联分析、趋势分析等方法，对检测数据进行深入综合分析，实现基础设施状态的整体评价；同时，以动态检测数据的关联性分析为基础，分析病害产生的原因，用于指导养护维修，为维修计划的制定提供数据支撑。
（一）检测数据统一管理
根据轨道几何检测、接触网检测、路基道床检测、钢轨波浪磨耗检测、钢轨断面磨耗检测等各类动态检测数据的特点，实现了多专业动态检测数据的统一接口和存储管理，保证多种检测数据关联分析的需要。
（二）设备严重病害闭环管理
对轨道几何、接触网、钢轨探伤、巡检、路基道床的严重病害，实现检测、分析、现场检查维修、反馈、效果复核等环节的闭环管理。
（三）设备质量概况分析
通过基础设施各项评价指标的统计、指标的变化趋势分析等手段，对基础设施总体质量状况进行评价与预测。
（四）设备病害综合分析
综合利用各专业同一时空检测数据，分析轨道几何状态、路基道床状态、钢轨伤损的病害成因和关联关系，以及轨道几何和接触网病害之间的关系，钢轨表面状态和内部伤损的关联关系，可实现多专业、任意多次历史数据的对比分析，从而查找设备病害真正原因，为设备维护提供依据。
1.轨道几何尺寸、路基道床、钢轨伤损检测数据关联综合分析
轨道几何尺寸与路基道床质量、轨道几何尺寸与钢轨伤损以及路基道床质量与钢轨伤损存在一定因果关系。如路基道床存在道砟囊及道床板结等对轨道几何尺寸及钢轨伤损都存在一定影响，通过综合关联分析同一时空路基道床检测系统数据，可以找到发生轨道几何尺寸超限及钢轨伤损的真正原因。
2.接触网和轨道几何尺寸检测数据关联综合分析
对于综合检测车而言，轨道几何尺寸的变化也会影响到接触网的检测结果。对接触网动态检测波形进行历史对比分析，同时对接触网状态不良处所的轨道几何尺寸状态进行关联综合分析，可以找出接触网检测数据超限的真正原因。
3.钢轨伤损综合分析
钢轨伤损除了由于疲劳应力作用造成的内部伤损外，钢轨表面也会受到接触应力的作用产生裂纹，形成轨面伤损，在受到锈蚀等作用下有可能发展成重伤。通过对线路巡检系统的钢轨表面伤损数据的积累和深入分析，结合探伤车检测数据，分析钢轨表面伤损、钢轨磨耗、钢轨内部伤损的发生和发展变化规律，分析病害产生的原因。