特别策划
高铁动车组是铁路旅客运输的高速运载工具，我国动车组运营速度最高（350 km/h，德、日、法最高330 km/h）、运营里程最长（25 000 km，德、日、法最长3 000 km）、配属动车组最多（2 300列），动车组安全是高铁安全高效运营的关键。 1.1 国内外动车组运用维护方式
国外高速动车组实行状态修与计划修相结合、以状态修为主的检修制度，状态修是依据动车组上先进的检测、故障诊断设备及与动车段联网的信息传输系统，可准确了解和预知动车组设备状态和故障情况，针对性地进行检修作业；计划修则主要以定期检查、维护和更换重要零部件为特征，一般按高速动车组的实际走行公里划分检修等级[1-3]。 结合我国国情，构建了“计划修+状态修+均衡修”的维修体制，将CRH系列动车组修程修制统一划分为一
至五级。《铁路动车组运用维修规程》（铁总运〔2013〕158号）中明确“动车组实行计划性预防修的检修体制，分为五级修程”[4]。
1.2 我国动车组一级修任务
一级修主要完成动车组易损易耗部件的更换、调整和补充。通过人工目视和车载故障诊断系统对动车组技术状态和部分技术性能进行例行检查检测，处理临时发生的故障。一级修是对运用动车组的车顶、车下、车体两侧、车内和司机室等部位实施快速例行检查、试验和故障处理的检修作业；要求转向架、轮对和受电弓等关键部件检查优先安排在第一级检修中进行。去三亚住哪个湾比较好
动车组运用维修采用以走行公里周期为主、时间周期为辅的检修模式。《铁路动车组运用维修规程》对各型动车组一级修的里程进行了详细规定（见表1）。
高铁动车组一级修智能化
综合检测系统实施方案探讨
郑青松
（中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北 武汉 430063）
摘 要：高铁动车组一级修对动车组运行安全具有重要的保障意义。目前全路一级修作业在各动车所进行，主要以人工检修为主，结合国内外最新检测技术，提出对动车组一级修实现自动化、智能化、大数据综合运用管理，建立高铁动车组一级修智能化综合检测系统，该系统的建立对提高动车组一级修作业效率和检修质量具有重要意义。
关键词：动车组；一级修；模块；单元；智能化；综合检测；专家诊断 中图分类号：U279 文献标识码：A 文章编号：1001-683X（2018）04-0013-08 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2018.04.013
作者简介：郑青松（1970—），男，教授级高级工程师。
高铁动车组一级修智能化综合检测系统实施方案探讨 郑青松
运用动车组一二级修作业流程：入段→存车场→轮对踏面检测等→（存车场）→一二级修库内作业→外皮清洗→存车场→出段。
1.3 系统建设意义
全路各动车所（段）的建设都配备日常行车安全检测系统辅助检修人员进行一级修作业。目前这类应用先进技术的检测设备在各铁路局集团公司以不同形式独立安装应用。只有用好、管好这些安全检测系统，才能切实提高动车组一级修作业效率。采用综合系统技术，结合数据库管理技术进行动车组多维信息管理才能更加有效强化动车组行车安全。建设动车组一级修智能化综合检测系统（简称系统），在自动化检测基础上，利用信息和数据处理技术实时反馈检测结果，检修人员经过统筹分析处理，可充分有效保障动车组运行安全，提高一级修检测设备效率，实施平台资源共享。
2 系统实施范围
目前各动车所（段）基本都配置了采用“光截图像测量技术”的轮对外形尺寸检测系统、采用“接触测量法”的车轮滚动圆踏面擦伤检测系统、采用“超声波阵列探伤技术”的轮辋内部探伤系统、采用“图像测量技术”的受电弓及车顶状态检测系统。根据设备配置情况并结合动车组一级修的技术要求，在已建设轮对动态检测系统和受电弓动态检测系统的基础上，增建一级修需要的相关检测设备，同时增配相关便携式设备，即可将既有孤立系统建设为具备综合分析能力的智能化综合检测系统。
3 系统实施方案
3.1 建设方案
目前新建动车所在入库时先通过轮对动态检测系统和受电弓动态检测系统进行车轮外形尺寸，轮辋、轮辐探伤，
受电弓滑板磨耗、接触压力的检测。在此基础上增建车顶图像动态检测系统、走行部图像动态检测系统、车轮踏面缺陷图像监测系统、红外线轴温探测系统、一级修检测棚数据专家诊断系统，即可升级形成统一的动车组一级修综合检测棚检测系统（见图1），同时增配便携式轮对外形尺寸检测系统、便携式相控阵轮辋探伤仪、便携式受电弓升弓压力检测系统进行复核作业。
一级修综合检测棚建设方案：（1）增配走行部动态检测单元；（2）增配车顶设备动态检测单元；（3）增配车轮踏面缺陷动态图像监测单元；（4）增配红外线轴温探测单元；（5）部署综合检测棚数据专家诊断平台；（6）增配便携式复核系统。
3.2 技术方案
系统从实现功能上讲，具备轮对外形尺寸检测、轮对踏面缺陷检测、轮对深层次探伤、车底及转向架侧部关键走行部件状态检测、车顶受电弓及其他关键设备状态检测及车轴、齿轮箱、电机等部件热故障检测等功能。系统由轮对检测单元、走行部动态检测单元、车顶关键部件检测单元、红外线轴温探测系统、
数据专家诊断平台构成。
表1 动车组一级修里程规定
图1 动车组一级修综合检测棚基本检测单元
增配车顶设备动态监测单元
受电弓磨耗、压力检测
设备间
增配红外线
轴温探测单元
接触式擦伤检测（钢轨内侧）
增配车轮踏面缺陷动态图像监测单元（钢轨外侧）
增配走行部动态检测单元
轮对外形尺寸检测
深层次探伤
高铁动车组一级修智能化综合检测系统实施方案探讨 郑青松
3.2.1 公共模块
系统各检测单元均在公共模块进行车号、列车到发、测速等大系统集中控制（见图2）。公共模块由公共主控箱、传感器组构成，统一为各检测模块提供必须的检测开始和结束信号、实时计轴和计辆信息、实时过车速度信息、车号和端位信息等，适用于各型动车组。
公共模块功能包括：检测大系统入库和出库信号、计轴计辆、端位识别、车号识别、设备配电管理、现场控制、远程控制及数据管理等。
公共模块设备位于现场检测区域，检测区域两端有对射式光电传感器，当动车组进出库时，车体会挡断传感器信号，通过传感器（见图3）的信号时序可得到动车组正向进入、离去及倒车信息。系统通过一对磁钢传感器实现对通过动车组的速度检测（见图4）。
为了保证动车组车号能够被准确识别和记录，同时动车组入库端位
识别正确，要求动车组安装车号识别标签，对车号自动识别（见图5）。
为了防止动车组无线电子标签失效，系统还在检测区域安装了图像车号识别系统（见图6），实时采集列车侧部高清图像，并通过图像分析与自动识别技术实现对列车车号的快速自动识别，与电子标签地面读出装置一起保证了车号识别的可靠性。
3.2.2 轮对检测单元
轮对检测单元包括车轮外形几何尺寸、踏面缺陷、车轮探伤检测单元（见图7），每个单元均由3部分组成，即现场基本检测单元、现场设备间、远程设备间。各模块单元共用现场设备间、远程设备间，但采用独立的控制系统。
尺寸检测单元主要负责采集车轮外形尺寸的原始信息，包括尺寸线光源、图像传感器、图像采集触发单元及车辆计辆单元等。
尺寸检测单元设备间主要完成
图2 公共模块结构
图3 开始/结束传感器图4 磁钢测速传感器及信号波形图
图5 电子标签及地面读出装置图6 图像车号识别装置及图片处理
开始/结束车号识别
现场控制
计轴计辆公共控制箱
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端位识别测速装置
BS报表
走行部尺寸单元擦伤单元
探伤单元受电弓单元
轴温单元
入库开始传感器出库结束传感器
速度/（k m ·h -1）
轴
4036322824201612840
0 4 8 12 16 20 24 28 32
高铁动车组一级修智能化综合检测系统实施方案探讨 郑青松
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对现场基本检测单元采集原始信息的运算处理并把数据结果传输至轮对故障检测系统（大系统），包括尺寸检测控制主机、系统主控箱及尺寸检测电气控制箱等。对轮对外形尺寸检测的准确性进行验证，系统检测的踏面磨耗、轮缘厚度结果的精度满足率为100%，直径的检测结果精度满足率为95.83%。
踏面缺陷由踏面擦伤检测系统与踏面缺陷监控联合实现检测。擦伤检测系统由8套平动机构、列车接近检测传感器、车体辨向计数传感器、信号调理箱及擦伤电气箱组成（见图8）。其中，CS1—CS8为8套擦伤
检测传感器；D3为开始检测传感器；RL3、RL3ˊ为车体判向计数传感器；TX1、TX2为信号调理箱。
辅助配置车轮踏面缺陷动态图像监测，联合踏面擦伤检测系统实现共同判伤，由踏面数据采集单元、触发单元和现场控制箱踏面监测主机、系统控制箱等组成。系统轨边控制箱主要功能是现场设备控制、图像采集及处理、数据共享等，系统检测数据可通过BS 报表查看。
深层次探伤单元按照入库方向布置在擦伤检测单元和尺寸检测单元之后。为实现轮对动态探伤，保证行车安全，系统采用满足检测要求的双轨结构，主承力轨用来承力，护轨用来防止轮对摆动，保证过车安全（见图9）。
3.2.3 走行部动态检测单元
走行部动态检测单元主要负责采集走行部图像信息和动车组运行速度信息，包括数据采集箱、触发磁钢和轨边控制箱等部分（见图10）。数据采集箱由高清线阵相机、补光模块、温控模块和控制单元组成，
分别位于轨边两侧和轨内道床面处。
设备间系统主要完成对现场基本检测单元采集原始信息的运算处理，并把数据结果传输至综合检测系
（a）尺寸检测（b）探伤检测（c）踏面缺陷检测
图7 检测单元分布
图8 擦伤检测系统组成及布局
图9 探伤专用轨道及探伤设备布局
设备间
擦伤电气箱擦伤检测主机
CS4
CS3
CS2
CS1
TX2
TX1
CS8
CS7CS6CS5
RL3ˊ
RL3
车辆行驶方向始兴县人民政府网
D3
导入区
保护轨
信阳市是哪个省
检测区
探头模块
承力轨
导出区
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统（大系统），包括检测控制主机、数据采集主机、数据处理系统和系统电气箱等。
3.2.4 车顶关键部件检测单元
车顶关键设备检测主要包括受电弓动态检测和车
腾冲景点排行榜顶设备动态检测。受电弓动态检测单元由受电弓磨耗基本检测单元、压力基本检测单元、现场控制中心、远程控制中心组成（见图11）。
车顶设备检测单元包括检测相机、测速传感器和计辆传感器（见图12）。其中检测相机分别从车顶中部、车顶左/右侧进行多角度全景图像获取。
3.2.5 红外线轴温探测单元
红外线轴温探测单元由轨边设备、室内设备、电缆等构成（见图13）。轨边设备包括轴温光子探头、车底部件光子探头及车轮传感器等设备，能够探测动车组轴箱温度及车轮、电机、齿轮箱、刹车盘等部件温度。室内设备包括轨边设备控制箱及数据采集分析设备，能够采集光子探头的输出信号及其他传感器信号，结合车型对输出波形进行智能识别和处理，计算部件温度，识别高温故障部件，进行热故障智能判断。
根据《红外线轴温探测系统（THDS）技术标准》（运装管验〔2007〕142号），开展现场黑体标定验证，满足相关技术要求。采用THDS通用的标定方式，用黑体设3个不同温度，检测THDS-C系统测试温度。所有探头的测温误差都在±1℃范围内，符合中国铁路总公司要求的THDS系统测温误差在±2 ℃范围内的要求。
3.2.6 便携式复核系统
（1）便携式轮对尺寸检测系统。由手持传感器、标定单元、数据线、平板电脑、数据综合分析软件等组成（见图14）。测量过程中，系统投射出多条激光光源
图10 走行部检测单元布局
图11 受电弓动态检测单元布局
磁钢
车侧监测相机与补光模块
车底监测相机与补光模块
入库方向
光电开关
闪光灯
压力检测
闪光灯相机照明
3 000
3 000光电开关相机背景相机
5 000 5 000
5 000 5 00020 000
单位：mm
