鐵路基礎設施監(jiān)測耗時、繁瑣且昂貴。難道不是這樣嗎？土耳其國家鐵路（TCDD）決定與西門子交通系統(tǒng)公司和德國DB Systemtechnik GmbH合作，采取一種創(chuàng)新的方式：持續(xù)基礎設施監(jiān)測（CIM）。

借助ASC傳感器技術，他們從糾正“查找和修復”的方法轉(zhuǎn)變?yōu)椤邦A測和預防”的方法：通過將歷史數(shù)據(jù)與內(nèi)置在高速客運列車中慣性傳感器收集的實時數(shù)據(jù)進行集成，主動識別將來的風險。

鐵路基礎設施需要定期中斷正常的列車服務，使用特殊機械進行檢測。為了避免較大的故障和服務中斷，需要及時檢測出是否有疲勞跡象或其他參數(shù)超出規(guī)范，并進行關鍵基礎設施維護。

增加能力和乘坐舒適度

土耳其國家運營商希望最大限度地提高其鐵路網(wǎng)絡的運輸能力和乘客舒適度，同時最大程度地減少服務中斷。為此，土耳其國家運營商與西門子交通系統(tǒng)公司和德國鐵路基礎設施專家DB Systemtechnik合作，配備了高速西門子Velaro列車的最新創(chuàng)新技術，以持續(xù)實時進行所有必要的監(jiān)測活動。

DB Systemtechnik測試服務主管Lars Müller博士說：

“我們已經(jīng)在德國鐵路網(wǎng)絡上積累持續(xù)了廣泛的基礎設施監(jiān)測經(jīng)驗。CIM能夠提供有效結果的關鍵成功因素是使用最穩(wěn)健和穩(wěn)定的傳感器設備?！?

DB Systemtechnik的高級工程師Klaus Ulrich Wolter回憶道： “正因為如此，我們一直依賴ASC傳感器-它們從未讓我們失望。自2013年以來，我們在德國鐵路進行了從高速運營列車的持續(xù)監(jiān)測?！?通常使用的ICE列車每天平均行駛1500公里；IC2雙層列車每天約行駛1200公里。自2018年以來，已經(jīng)使用ASC傳感器。?

Klaus Ulrich Wolter博士繼續(xù)說道： “在五年內(nèi)，我們的一些CIM列車覆蓋了近三百萬公里，ASC的傳感器仍在正常運行。正是由于可靠性和我們合作伙伴前沿的專業(yè)知識，我們也向我們土耳其以及全球各地的客戶提供這種服務?！?/p>

“監(jiān)測‘車輪與軌道接觸點’”?

為了實現(xiàn)鐵路基礎設施的連續(xù)監(jiān)測，土耳其國家鐵路運營商（TCDD）與西門子公共交通土耳其公司和德國DB Systemtechnik GmbH合作采用創(chuàng)新方法：Continuous Infrastructure Monitoring（CIM）。通過在高速客運列車中嵌入慣性傳感器，利用ASC傳感器技術，在整合歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)的基礎上，從“尋找和修復”變?yōu)椤邦A測和預防”，即主動識別未來風險。 鐵路基礎設施監(jiān)測需要定期進行，一般使用特殊機器來進行，會干擾常規(guī)列車服務。通過及時發(fā)現(xiàn)疲勞或其他參數(shù)偏離過大等跡象，并及時進行關鍵基礎設施維護，從而避免昂貴的故障和服務中斷。

TCDD希望在最大化鐵路網(wǎng)絡容量和乘客舒適度的同時，盡量減少服務中斷。為此，土耳其國家運營商與西門子公共交通土耳其公司以及德國鐵路基礎設施專家DB Systemtechnik合作，裝備最先進的技術，使高速西門子Velaro列車能夠在實時連續(xù)地進行必要的測量活動。

DB Systemtechnik測試服務主管Lars Müller博士表示，“我們已經(jīng)在德國鐵路網(wǎng)絡上積累了廣泛的Continuous Infrastructure Monitoring經(jīng)驗。CIM能夠交付有效結果的至關因素是使用最堅固和穩(wěn)定的傳感器設備。” 長期的可靠性和穩(wěn)定性是所有使用傳感器的關鍵。?

Wolter解釋說:“我們需要將高靈敏度的設備盡可能接近車輪與軌道接觸點。為實現(xiàn)這個目標，而不必每一兩天更換傳感器，只能使用抵抗機械力、沖擊、噪音、溫度、濕度等顯著因素，能夠持久提供穩(wěn)定結果的最耐用組件。” 為此，已經(jīng)在特制的監(jiān)測系統(tǒng)中集成了多種ASC加速度計和陀螺儀。 ASC公司的管理總裁Renate Bay解釋：“為了捕捉最微小的列車行為異常，振動、噪音水平、離心、接觸和其他力，我們的所有慣性傳感器都直接嵌入到軸箱中，以在高速環(huán)境中實現(xiàn)監(jiān)測”

預測未來?

縱向高度是最關鍵的軌道幾何參數(shù)。沃爾特指出：“它比其他內(nèi)部軌道幾何變量（inner track geometry）變化更快，對運行質(zhì)量有很大影響。”通過ASC OS系列電容加速度計測量的數(shù)值，在每2厘米的間隔內(nèi)獨立于列車速度確定縱向高度。根據(jù)EN13848-2標準，傳感器、放大器、算法等因素累積的最大可接受測量誤差為0.5毫米。

“我們的CIM系統(tǒng)所持續(xù)監(jiān)測的其他關鍵參數(shù)包括使用陀螺儀信號計算的軌道扭曲度以及由橫向加速度導致的動態(tài)校準度?！蔽譅柼卣f。后者還用于評估鐵路道岔和隔離接頭，而乘坐舒適度則是從這些加速度中確定的另一個重要參數(shù)。

在這一切中，DB Systemtechnik團隊需要高精度的結果。沃爾特表示：“因為一旦您開始確定未來的維護需求，每個小的不準確都會擴大不確定性窗口?！边@也是為什么DB Systemtechnik與ASC合作的另一個原因，因為即使最小的不準確性也可能引起重大的不確定性和因此造成客戶的成本增加。

革新鐵路網(wǎng)絡?

在乘客車廂內(nèi)測量的加速度是確定乘坐舒適度的另一個關鍵參數(shù)。這是鐵路運營商如土耳其國家鐵路運輸公司實施CIM的一個關鍵原因，因為這將提供一致的數(shù)據(jù)，以實質(zhì)性地改善乘客旅行體驗。

在土耳其，乘客舒適度對幾條高速線路即將完成并很快投入使用至關重要。其中包括連接首都安卡拉和科尼亞、埃斯基謝希爾市的1213公里線路以及另一條到伊斯坦布爾的533公里線路。

與任何新列車一樣，所有新建的鐵路基礎設施也必須通過廣泛的嚴格測試才能獲得公共服務認證。

DB Systemtechnik的Onboard Infrastructure Monitoring主任約格·赫蘭德博士透露：

“具有最新傳感技術的特殊配置Velaro將被用于這些新高速鐵路線的認證測試中。”

除了地方標準外，它們還將滿足歐洲嚴格的互操作技術規(guī)范，這是EU成員國、歐洲經(jīng)濟區(qū)和相關國家之間達成的一套標準和要求，以確保鐵路交通在不同國家之間相互兼容。

CIM降低成本

DB Systemtechnik的高級經(jīng)理Yilmaz Tosun表示：“連續(xù)基礎設施監(jiān)測(CIM)的高明之處在于，我們現(xiàn)在能夠自動監(jiān)測并主動評估軌道上的所有組件，而無需延誤或停止其他交通。”從修正性維護到基于數(shù)據(jù)的“預測和預防”維護的優(yōu)點是非常明顯的。Yilmaz Tosun繼續(xù)說道：“迄今為止，與使用專用獨立測量列車相比，我們已經(jīng)看到高達30%的成本節(jié)約，除了維修和保養(yǎng)成本顯著降低以外，還有提高運行質(zhì)量?！?/p>

為了實現(xiàn)這種方法的預期影響，DB Systemtechnik可以將所有必要的測量設備安裝到任何一輛列車上。除了ASC的慣性傳感器之外，這還包括用于檢測軌道床密度、接觸網(wǎng)狀況、整個列車運行狀況和各種感知系統(tǒng)的技術?！叭缃?，Velaro不僅是最快的，也是最全面的檢測列車，準備好服務”，Lars Mu?ller深信不疑。

應用幾乎是無限的。Jo?rg Heland說：“基于最新技術和與我們靈活可靠的合作伙伴積累的經(jīng)驗，我們能夠?qū)缀跞魏握谶\行的列車轉(zhuǎn)變成一個完全配備、自動化的CIM列車。為了確保安全、可持續(xù)和高效的鐵路出行，我們相信未來所有基礎設施都將以這種方式進行監(jiān)測。

This article was originally published by?ASC German Sensor Engineering