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分布式声学传感技术在状态修中的应用(3)
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摘要:3.3 实践结果 除了基于列车实时定位的各种应用外,Frauscher 在过去两年中越来越多地致力于基础设施的维护。特别是通过以下方式连续监测轮轨接触关系:
3.3 实践结果
除了基于列车实时定位的各种应用外,Frauscher 在过去两年中越来越多地致力于基础设施的维护。特别是通过以下方式连续监测轮轨接触关系:
(1)监测钢轨;
(2)监测钢轨联结零件和轨枕;
(3)监测钢轨上部和下部结构。
到目前为止,实践已经证明,FTS 系统提供的数据有助于在早期阶段计划和调整维护措施。Frauscher 还在实践机器学习、模式识别和人工智能等技术。要进一步的发展,还需以经验数据为坚实基础,并且不断补充各种损坏原因的特征值库。
在目前全球约 30个项目的安装实践中,Frauscher 公司与运营商保持密切联系,一起对维护措施的评估、解释和推导进行论证,进而将有关评估软件、评估逻辑进一步发展的具体问题和想法以及敏捷方法,直接引入到了 Frauscher 的开发中。
(1)监测钢轨。检测钢轨时,只要其产生偏离标准的噪声频谱,基本上可以检测到所有类型的钢轨损伤。钢轨损伤的范围包括:钢轨表面损坏(如摩擦腐蚀压痕、破裂、滑移波纹或者腐蚀凹坑)、形成裂缝和间隙,以及钢轨断裂。当然,钢轨损坏检测算法也能识别钢轨接头。因为一个有缺陷接头的缝隙特征值,可能与钢轨断裂部分的特征值完全相同。用户可以根据自己的意愿屏蔽这些钢轨接头,或使用自定的阈值有针对性地进行监控(图 7、图8)。在列车通过期间,这个敏感的传感器系统有极大可能检测到钢轨断裂。然而,由于钢轨损伤有许多种不同的形式和物理条件,所以警告系统并不能实现100% 的检测率和零错误率。
图7 通过将理想状况的声学特征值存储在系统中,FTS 可以监测钢轨接头
图8 钢轨接头状况发生变化,其声学特征值也会随之变化
(2)监测钢轨联结零件和轨枕。在许多安装实践中,能够检测出一些损伤位置,由于钢轨联结零件损坏、缺失或者轨枕断裂,而显示出振动增加。这些是不必立即采取措施的典型故障,将会被归类为不紧急的任务,可以在下一次现场任务中进行处理。
(3)监测钢轨上部和下部结构。FTS 系统能够定位上部和下部结构中的薄弱点,例如轨枕的中空层、空心点或密集点。在某些情况下,道床的状况也可能在相对短的时间内导致危急情况。特别是在山区,轨道位置可能由于大雨或泥石流变得不稳定。
4 结论
以 FTS 系统为基础对轮轨接触关系进行连续监测的技术为用户提供了多种方法,应用这些方法可以及时识别铁路基础设施的薄弱点和状态变化情况,从而可以编制、计划和有效调整相应的维护措施。这意味着维护策略由以前通过经验值或理论计算的固定时间间隔或者走行里程来推算固定维护期限,逐渐转变为如今依据具体部件(钢轨表面、联结零件、轨枕、上部和下部结构)的实际磨损和状态来决定维修或维护工作。
监测基础设施的新方法不会取代既有的测量系统,而是进一步的补充。最重要的是,这些新方法将通过对连续状态变化进行高精度的早期检测,改变维护过程。因为通过设置各个阈值,可以在发生严重损坏之前,预防性地计划和执行必要的维护工作。
除了检测这些持续的变化之外,FTS 还能够检测车辆缺陷及其对轨道基础设施的短期个别影响,包括自然灾害管理(如石头和树木掉落、架空线路中的电压闪络)或基础设施保护(防止故意破坏、电缆被盗或外人未经授权进入轨道系统)等。
即使在数字化进步的时代,铁路公司员工的经验也是不可或缺的基础。CBM 方法系统必须由制造商和运营商共同开发,并各自校准。该系统将会成为支持性工具,在降低运营成本的同时,提高维护效率。
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文章来源:《传感技术学报》 网址: http://www.cgjsxb.cn/qikandaodu/2021/0613/428.html