钱力园
上海局集团有限公司工电检测所 上海 200071
摘 要：轨检车波形图在指导线路养护作业中具有非常重要的作用，利用波形图上线路特征点查找病害是工务作业需要掌握的重要技能。现阶段全路轨检车上能检测线路特征点的仍旧是利用电涡流传感器感应线路中心位置的金属物。如何进一步详细的能读取线路特征点并且反映到波形图上，对于工务部门准确查找线路病害是非常有帮助的。
关键词：轨检车，ALD，面标记，线路特征点
轨道检测系统自动位置探测器（Automatic Line Detector以下简称ALD）被安装在轨检车车体下与车轴平行的检测梁上，距离钢轨轨面有一定高度，用于探测轨道上道口，道岔，桥梁，护轨等地面铁磁性物体。
1 ALD工作原理
ALD采用电涡流传感器检测，当有高频电流流过的线圈通过其附近的金属板时，其周围产生高频电磁场，金属板表面上便产生电涡流。电涡流也同样产生一个交变磁场，电涡流交变磁场与线圈的交变磁场方向相反，总是抵消的存在。两个磁场叠加后使线圈原来的电感发生变化，电感变化可由电子测量线路转变为电压的变化，测量电压发生变化即可发现金属物的存在。
由于道口的混凝土板内有钢筋，且道岔，曲线拉杆，钢桥及混凝土桥头两端的梭子头为金属部件，所以电涡流传感器在它的上边通过时，能够检测出它们的存在。当传感器下无金属物时，接收器和振荡器的两路正弦信号分别对称，解调器的输出电压差为零，因此放大器的输出电压为零。当传感器下有金属物靠近接收线圈时，接收器电感量发生变化，接收器两路正弦信号不对称，解调器的输出有电压差，故放大器有输出电压。金属物与接收线圈距离越近，输出电压越大。在距离一定的情况下，金属物的面积越大，输出电压越大。（原理如图1，图2）
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图1 图2
波形图实现地面标记信号与轨道几何参数基于里程同步的同步显示，对轨道几何超限检测值得定位具有辅助作用。地面标记是对道口、道岔、桥梁、曲线拉杆等轨道标志物的反映。上海局集团有限公司现有GJ-5型检测系统的轨检车一辆，车辆编号为WX999288，GJ-6型检测系统的轨检车两辆，车辆编号分别为WX999307，WX999339。三辆轨检车均可自动记录地面标记物信号，并利用波形图显示软件实现与轨道几何不平顺数据同步显示，对轨道几何超限检测值的定位具有辅助作用。
2 各种地面特征点在波形图上的反映形态
道口、道岔、桥梁、轨距拉杆等含有金属部件，部件大小，形状，位置不同，安装于轨检梁上ALD传感器可以探测到这些金属部件，输出的信号和里程，轨道不平顺同步显示在波形图上。根据ALD信号特征，可以识别道口、道岔、桥梁、轨距拉杆位置。根据这些位置可以方便、准确地去找到轨道病害的位置。
道岔区ALD信号特征：轨检车直向或侧向通过道岔时，安装在轨检梁上的ALD传感器经过转辙器尖轨拉杆和导曲线钢轨（直向通过道岔）或连接部分直股连接钢轨（侧向通过道岔）产生高电压信号。拉杆细，ALD反应持续时间短，ALD信号表现为两根小刺；导曲线钢轨和连接部分直股连接钢轨较粗，ALD反应持续时间较长，同时ALD通过轨迹斜交钢轨，因此ALD经过导曲线钢轨和连接部分直股连接钢轨时产生等边梯形信号曲线。（如图3）
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图3
桥头ALD信号特征：轨检车通过桥梁时，安装在轨检车上的ALD传感器在通过桥两头护轨梭头时，感应产生一对高压电压信号，并且当ALD传感器偏离轨检梁中心较大时ALD还能感应到桥梁护轨产生高压电信号（如下图所示）。护轨处ALD信号波动是由于检测梁随转向架横向摆动引起ALD与护轨距离变化产生的。（如图4）
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如图4
平交道口ALD信号特征：平交道口轨道中心一般有钢筋混凝土板和其钢板约束，当ALD传感器从上面经过时产生感应，产生高电压信号。（如图5）
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图5
电容枕ALD信号特征：当ALD传感器通过电容枕时，感应产生高电压信号，但持续时间较短，当ALD增益调节恰当时能检测到电容枕位置。电容枕一般等距布置，根据电容枕位置也可以确定轨道病害位置。（如图6）
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图6
曲率超高特征曲线：根据病害相对于曲线特征点的距离，确定轨道病害位置。按列车行进方向曲线分左右曲线，右曲线超高曲率为正，即左轨高。（如图7）
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图7
3 线路特征点具体信息反映
如何让波形图读取更多线路特征点的信息，而不是简单的显示这里有个道岔，曲线，桥梁这些简单信息。比如能读取这是xx站xx道岔及里程信息（如图8）
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图8
设想方案1、利用海康威视的高速扫码机扫描道岔二维码读取数据。二维码本身具有高容量，高密度，纠错能力强，安全强度高等特点，使得二维码作为信息的载体在工业设备信息化领域发挥着越来越重要的作用。使用万帧/秒以上的高速摄像机，可以将每个扣件拍的清清楚楚，同样能记录下每个道岔二维码。二维码上的信息进一步能反应在波形图上，如能读取如道岔里程，道岔编号，道岔型号。优点是简单易操作，缺点有野外环境恶劣，雨雪雾等恶劣天气情况下，二维码无法有效扫描到。
设想方案2、利用现代射频识别技术，非接触式，识别距离长，识别度高，适合于高速运动的物体进行识别，微波非接触式ID卡识别技术就是非常适应野外恶劣环境，由于微波透入性强，可以穿透浓雾，雨滴，风沙等，工作距离远（10m左右），适合全天候，恶劣环境条件下工作，它具有工作距离远。类似于ETC系统，我们可以在道岔中部放置信号发射器，轨检车上地面标记接收器，当轨检车经过道岔时，轨检车上设备发出询问信息，道岔上的做出响应，进行双向数据交换，轨检车上设备获取道岔各类信息，如道岔里程，道岔编号，道岔型号。并把道岔数据反应在波形图上。优点是抗干扰效果好，缺点就是费用太高。
4 结论
综合来看，在道岔、曲线可以在道岔尖轨附近，曲线上的直缓点，缓圆点，直圆点这些特征点处埋设金属部件，信号发生器或二维码，轨检车通过感应这些金属部件或高速摄像机扫码这些特征点二维码能来读取曲线道岔数据，并在波形图上显示出来道岔构造，曲线要素，具体里程等信息。在波形图上能直接读取出线路各种特征点非常有利于精确定位，线路里程修正及线路病害查找。同时需要多次实验才能将想法应用于现场生产实践。