轨检车车载轨道状态巡检技术及应用马晓明摘要：介绍了轨道状态巡检技术在国内、国外的研究现状，以及轨检车车载轨道巡检系统的基本原理。并结合该系统在广铁集团的运用及管理情况，就存在的问题提出了建议和今后的研究方向。关键词：轨检车；轨道状态；巡检技术；现场应用：TB：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.18.0811前言在自然环境和列车长年累月的作用下，铁路线路会发生轨道多种几何尺寸变化、钢轨表面擦伤、内部伤损、路基道床变形、扣件丢失或偏移等多种病害问题。这些问题不仅会影响车辆运营，严重时更会危及行车安全。目前，我国铁路运营里程已达13万公里，传统的人工巡道检查方式已经难以满足现代化铁路线路外观状态高效、安全检查的需要。在此背景下，提出了在检测列车上安装巡检设备，将线路的外观状态拍摄下来，并设计相应的图像识别系统来智能分析和处理所记录的图像，从中发现线路病害。2国内外现状发达国家，如澳大利亚、德国、日本等国在2000年前后，已经开始研制智能化轨道状态巡检设备；意大利Mermec、美国Ensco等公司在2000～2005年间，研制成功了智能化轨道状态巡检系统并投产使用；我国和法国等国家在2005～2010年间，开始研制轨道状态巡检系统；2010～2015年，是巡检系统智能化技术深化研究发展及应用普及阶段，北美率先开始应用3D巡检技术。我国于2005年立项展开巡检技术研究，2010年在5台GTC-60型钢轨探伤车上装备“钢轨表面擦伤检测系统”，并在当年成功研制了车载轨道状态巡检系统。2013年后，GTC-80型钢轨探伤车开始装备车载轨道状态巡检系统。截至目前，全路GTC-80型装备数量已超过20套。GTC-80型设备较适用于高铁无砟线路检测，且运行速度慢，很难将现有线路完全覆盖。基于此种情况，2016年由原广州铁路（集团）公司工务检测设计所立项，中国铁道科学研究院基础设施检测研究所研发，适用于普速线路有砟轨道的轨检车车载轨道状态巡检系统，在广铁轨检车（WX999246）车上安装调试完成并投入使用。3基本原理3.1系统功能及特点轨检车车载轨道状态巡检系统是一套自动化、智能化的检测设备，系统触发采样的固定间距为1.6mm，达到的最高巡检速度为160km/h，检测范围涵盖了道床区域内可见的多种设备的外观状态。主要检测的特征目标包括钢轨、扣件、道床等。其中对钢轨而言，主要关注其顶面光带，表面擦伤等特征；对于扣件主要检测出现弹条缺失、折断和松动后出现明显移位的现象；对于轨道板部分，虽然目前还不能进行全面的自动分析，但检测人员可以通过看图发现道床裂纹、破損等问题，如图1所示。3.2系统原理该系统在设计原理上共分为三个子系统来对轨道部件结构外观状态进行巡视检查。基于视觉检测原理，在专业检测车底部安装由五路高清晰度线阵相机组成的成像系统，拍摄获取到轨道的可见光图像；然后应用图像分析和模式识别技术软件自动检测轨道结构及外观状态，筛选出疑似病害；随后由检测人员对疑似病害进行人工识别，确认有效病害，并形成书面报告下发设备管理单位来指导现场维修。系统的整体结构及功能如图2所示。3.2.1数据采集子系统主要由安装在巡检梁上的五套高清线阵相机及两排照射光源构成，其中每股轨道配备了两组相机、道心配备一组相机，照射光源保证系统能在光线不足的环境下工作，装车设备如图3所示。系统设计利用了线阵CCD自扫描速度快、频率响应高，适合用于动态扫描的优点，通过在车轮轴头加装与轮轴转动联动的脉冲编码器，驱动相机在检测过程中等间距触发采样，并将连续的一维像元按照设定宽度拼接形成二维可视图像，图像里程与现场实际里程一致，一并压缩成数据文件存储到磁盘。轨道图像如图4所示。3.2.2数据分析子系统图像采集完成后，分析系统从图像数据中查找出潜在的轨道病害。数据分析系统主要由图像管理浏览软件以及智能分析软件构成。在分析理念的设计上采用了自动识别为主，人工识别为辅的工作模式。用户可通过专业定制软件浏览、检索轨道图像。针对典型的且模式较为固定的轨道病害，如钢轨表面擦伤、扣件异常，采用智能模块进行自动分析。自动分析系统首先对所有图像数据进行普查并报告疑似病害，随后检测人员对预报结...