《機車檢測和監測技術》項目5目錄CONTENTS任務一 機車綜合檢測棚構成認知任務二 機車綜合檢測棚子系統認知鐵路小故事復習思考題任務一機車綜合檢測棚構成認知一、研究背景2007年，鐵道部制定了鐵路信息化發展建設的總體目標（遠景目標）：形成具有國際水平的鐵路信息化基礎通信平臺，實現各部門、系統間的信息數據資源共享、互聯互通；建成車務、機務、工務、電務、車輛各部門調度控制、安全生產、運輸指揮的現代化保障體系；為鐵路運輸各部門提供各種所需的管理信息資源和強有力的決策支持；通過現代客貨營銷手段和電子商務等運用，帶動鐵路運輸經濟發展，大幅度提高運輸效益。鐵路信息化建設的不斷深入必然會引起鐵路各個子系統的變革。信息化的發展和機務段規模的擴大對機務段的檢修、整備及監控等各個環節的工作提出了更高的要求。一、研究背景鐵路機務整備工作是機務工作中的一項重要內容，隨著機務信息化的建設，全路機務段生產力布局的調整，機務段管轄范圍增大，以及機車微機控制的發展，整備工作也面臨著新的挑戰。根據鐵總運〔2013〕90號《關于印發加強機車整備能力建設的指導意見的通知》要求，為整合整備資源、規范整備模式、統一整備標準、完善整備設施，機車無論進入任何一個整備車間，均按照一個標準進行整備和維護，圍繞實現“跨局跨段一臺車”的目標，學習借鑒國外動車組的整備經驗，引進先進技術和設備，加快實施機車整備體制改革，構建“大整備”格局，重組整備生產組織，改革整備作業模式，實行整備流程再造，建設標準化的整備車間。二、機車大整備概述機車“大整備”的工作思路：按照“乘檢分離，乘養分離，整檢合一，修養合一”的要求，整合整備資源，健全整備機構，規范整備模式，統一整備標準，完善整備設施，建立以整備車間為中心的機車整備新格局，使得無論機車進入任何一個整備車間都能按照一個標準進行整備和維護。同時，機車乘務員除與整備車間必要的交接工作外，不承擔任何機車整備工作，實行機車乘務員“準飛行員”出乘。機車“大整備”網絡示意圖如圖所示機車“大整備”網絡示意圖二、機車大整備概述整備作業流程管理主要是把機車運用、整備、檢修作業資源進行整合，具備外勤、補給、保潔、檢測、維修、數據整備六大職能，根據整備車間所承擔的職能要求，構建整備資源集約化、作業流程標準化、設施設備現代化、管理手段信息化的標準化整備場，實現機車從入庫閘樓到出庫閘樓的自動化、流水化、信息化整備作業，大幅提高機車整備質量和整備效率。機務段整備車間功能構架如圖所示。機務段整備車間功能構架二、機車大整備概述機車通過入庫閘樓入庫時，地面安裝的數據下載單元自動下載車載數據，安裝在入庫線上的軌邊綜合檢測系統自動識別車號并自動完成輪對、受電弓、制動系統故障的動態檢測和車頂狀態圖像監控。專家診斷系統診斷合格后，機車進入洗車線完成外皮清洗，進入整備線進行油、水、砂補給及保養作業。當機車運行到關鍵部件專檢周期時，開展車輪、車軸自動化探傷及關鍵部件專項檢測。當機車完成各項檢測并經專家診斷系統診斷合格，由信息化管理系統確認已按各作業項點完成機車整備作業，機車方可從出庫閘樓出庫。當機車運行到小、輔修周期時，機車進入檢查庫進行小、輔修作業，驗收合格后方可出庫。機車標準化整備作業流程如下圖所示。二、機車大整備概述機車標準化整備作業流程三、機車綜合檢測棚機車綜合檢測棚由現場檢測單元、現場設備間、遠程控制室三部分組成，其中現場檢測單元依據檢測功能分為車輪外形尺寸檢測單元、踏面擦傷檢測單元、輪輞探傷單元、走行部圖像監測單元、受電弓檢測單元等。各檢測單元的檢測數據經專家診斷平臺綜合分析后傳輸到段、路局信息化系統，如圖所示。機車綜合檢測棚數據流向及數據管理網絡任務二機車綜合檢測棚子系統認知一、輪對故障動態檢測系統（一）系統組成輪對故障動態檢測系統按系統布局可劃分為基本檢測單元、設備間、控制室和監控系統幾個部分。其布局如圖所示。輪對故障動態檢測系統布局一、輪對故障動態檢測系統1.

基本檢測單元基本檢測單元的主要作用是獲取輪對外形的原始檢測數據和踏面缺陷的原始檢測數據，包括車號識別模塊、輪對外形輪廓及內側距檢測模塊、車輪直徑檢測模塊、踏面缺陷探測模塊、車輪不圓度（擦傷）檢測模塊等基本檢測模塊。為了輔助基本檢測單元的工作，在基本檢測單元的前后方分別設置了機車車輛接近檢測單元和機車車輛離去檢測單元。一、輪對故障動態檢測系統2.

設備間設備間的主要作用是實時采集和處理基本檢測單元的測量信號，形成檢測結果，并以一定的格式與遠程控制室內的主機通信（通過網絡），同時接收控制室主機的控制命令，向控制室主機發送狀態信息和檢測結果。另外，設備間還負責控制現場監控設備的工作，處理監控信號。設備間內包括現場控制系統、數據采集系統、數據處理系統和監控系統主控機。一、輪對故障動態檢測系統控制室控制室的主要作用是控制輪對故障動態檢測系統的啟停，監控現場設備運行狀況，管理最終的檢測結果，提供用戶訪問界面、數據輸入/輸出接口，實現數據聯網管理。控制室內包括操作控制臺、監控系統、數據庫、數據綜合分析及管理軟件。監控系統控制室的主要作用是控制輪對故障動態檢測系統的啟停，監控現場設備運行狀況，管理最終的檢測結果，提供用戶訪問界面、數據輸入/輸出接口，實現數據聯網管理。控制室內包括操作控制臺、監控系統、數據庫、數據綜合分析及管理軟件。一、輪對故障動態檢測系統（二）系統的功能和特點1.

系統功能（1）輪對外形尺寸自動檢測：踏面磨耗、輪緣厚度、QR值、車輪直徑、輪對內距。（2）踏面缺陷自動探傷：踏面剝離、裂紋。（3）車輪擦傷及不圓度自動檢測。（4）車號及端位自動識別。（5）繪制輪對外形檢測曲線并與踏面標準外形進行比較顯示。（6）檢測結果存儲、查詢、統計、對比、打印、超限報警顯示以及數據聯網管理。一、輪對故障動態檢測系統1.

系統功能（7）具有對檢測出的數據進行分析、判斷、整理的能力：①

通過對歷史數據的綜合分析，總結輪對的磨耗規律，繪制磨耗趨勢圖，預測輪對運用到限時間；②

通過數據的綜合分析比較對輪對的技術狀態做出綜合評價，給出優化的綜合維護保養方案，以指導輪對的檢修。（8）提供豐富的數據接口：向輪對維修設備提供傳輸數據接口（如不落輪鏇輪車床、數控車輪車床）、機車車輛基本信息輸入接口、走行公里數輸入接口、人工反饋信息輸入接口、段相關部門和鐵路局集團有限公司的網絡訪問接口等。（9）系統故障自診斷。（10）配置紅外微波防盜報警系統及監控錄像系統，確保設備安全。一、輪對故障動態檢測系統2.

系統特點（1）效率高：采用在線動態檢測方式，無須停車，無須解體輪對，檢測速度快、效率高。（2）安全性好：非接觸檢測，不影響列車正常運行，安全可靠。（3）自動化程度高：檢測過程自動完成。（4）智能化程度高：提供檢測數據的綜合分析、判斷和整理，給出優化的綜合維護保養方案。一、輪對故障動態檢測系統（三）主要技術指標（1）外形尺寸檢測精度：輪緣厚度：±0.2

mm；輪緣高度/踏面磨耗：±0.2

mm；QR值：±0.4mm；車輪直徑：±0.6mm；輪對內距：±0.2mm。（2）車輪擦傷（不圓度）檢測精度：擦傷深度：±0.2

mm。（3）踏面裂紋檢測指標：裂紋或剝離長度（沿輪對軸向）：≥10

mm；裂紋或剝離深度（沿輪對軸向）：≥3

mm；探測深度：≤10

mm。（4）環境參數：環境溫度：室外設備：－35～＋75C；室內設備：－20～＋50C。相對濕度：月平均≤90%，最高≤95%。海拔高度：≤1

000

m。車速范圍：通過速度：≤45

km/h；檢測時通過速度：≤15

km/h；最佳檢測速度：10

km/h（±20%）。數據處理時間（100輪）：≤2

min；兩列車通過間隔時間：>5

min。一、輪對故障動態檢測系統輪對故障動態檢測系統數據流向及管理網絡（四）工作流程輪對故障動態檢測系統的數據流向及數據管理網絡如圖所示。當輪對通過基本檢測單元時，各檢測模塊分別獲取原始檢測數據，包括車號信息、踏面缺陷探傷波形、外形輪廓曲線。所有原始檢測數據被設備間內的數據采集處理系統收集并處理，得到最終的檢測結果，并通過光纖網絡系統傳輸到距離檢測現場一定距離的控制室內，并保存在服務器的數據庫內。一、輪對故障動態檢測系統（五）各子系統檢測原理及流程1.

輪對外形檢測子系統輪對外形檢測子系統主要用于檢測輪對關鍵外形尺寸和踏面外形輪廓曲線。1）系統構成輪對外形檢測子系統主要由外形尺寸現場檢測設備和位于設備間的控制處理設備組成。現場檢測設備安裝在整體道床上，如圖5-7所示，主要由分布在軌道兩側的激光線光源（Laser

Diode，LD）[見圖5-8（a）]、CCD（Charge

Coupled

Device）攝像機[見圖5-8（b）]、車輪檢測觸發傳感器[見圖5-8（c）]、機車接近/離開傳感器、計軸計輛判向傳感器、車號識別系統[見圖5-8（d）]及LD、CCD開關罩保護機構組成。設備間的設備包括尺寸檢測主機[見圖5-9（a）]、尺寸電氣箱[見圖5-9（b）]及電氣主控箱等功能單元，負責尺寸檢測系統的電氣控制、輪對外形圖像信息的采集、分析、處理，以及與輪對故障動態檢測系統遠程主控程序的通信等。一、輪對故障動態檢測系統（b）子系統開啟狀態（a）子系統全貌圖圖5-7

輪對外形檢測子系統現場設備一、輪對故障動態檢測系統（a）LD尺寸線光源（b）CCD攝像機系統（c）檢測觸發傳感器 （d）車號識別系統圖5-8

輪對外形檢測子系統現場設備構成一、輪對故障動態檢測系統（a）尺寸檢測主機（b）尺寸電氣箱圖5-9

輪對外形檢測子系統設備間設備構成一、輪對故障動態檢測系統2）工作原理車輪外形如圖所示，在對輪對檢修時，主要通過檢測輪緣高度LH、輪緣厚度LW、踏面磨耗TM等來判斷輪緣磨耗LM的程度。基點是距內側面基準70

mm處踏面上的一點，基點和輪緣頂點之間的高度為輪緣高度LH，距基點12

mm高處輪緣的厚度為輪緣厚度LW，實際測量的輪緣高度和標準輪緣高度之差為踏面磨耗，標準輪緣厚度和實際測量的輪緣厚度之差為輪緣磨耗。車輪輪緣尺寸輪廓示意圖一、輪對故障動態檢測系統2）工作原理輪對外形檢測子系統采用光截圖像測量技術來實現對車輪外形輪廓和輪對關鍵尺寸的非接觸動態檢測。光截圖像測量原理如圖所示光截圖像測量示意圖一、輪對故障動態檢測系統2）工作原理在機車行進過程中，沿踏面法線方向用線狀激光源照射車輪表面，使其在表面形成一光截曲線，然后利用與入射光面成一定角度的高速面陣CCD攝像機來拍攝車輪上的光截曲線，再經圖像采集和圖像處理系統，便可得到車輪外形曲線，但由于CCD攝像機是沿斜方向拍攝的，得到的曲線圖像是畸變的，利用圖像校正得到沒有畸變的車輪外形曲線圖像（見圖）CCD拍攝的光截圖像一、輪對故障動態檢測系統2.

車輪擦傷（不圓度）檢測子系統車輪擦傷（不圓度）檢測子系統主要用于自動檢測車輪踏面擦傷及不圓度，對踏面擦傷以數據報表形式顯示每輪的最大擦傷深度。1）系統組成車輪擦傷（不圓度）檢測子系統主要由8套平動機構、機車接近檢測傳感器、車體辨向計數傳感器、信號調理箱及擦傷電氣箱等組成，其系統布局如圖所示。車輪擦傷（不圓度）檢測子系統布局一、輪對故障動態檢測系統平動機構主要包括擦傷桿、高精度位移傳感器、測速裝置、阻尼器、信號放大器等組成，如圖所示。（a）平桿機構全貌圖（b）平桿機構部件分布（c）位移傳感器（d）信號放大器一、輪對故障動態檢測系統2）工作原理車輪擦傷（不圓度）檢測子系統的基本原理是通過測量車輪一周的輪緣高度變化，實現對踏面擦傷及車輪不圓度的測量。如圖所示，車輪踏面受損后，其圓周的半徑將減小，也就使得輪緣頂點t相對于鋼軌的位置將低于h。一般車輪輪緣頂部圓周上的t點是不會被破壞的，因此t點位置的變化信息包含車輪踏面受損的信息。所以通過測得t點的相對位移h，經修正后就可得到當前車輪踏面的磨損和擦傷值。車輪擦傷（不圓度）檢測子系統檢測原理一、輪對故障動態檢測系統3）檢測流程車輪擦傷（不圓度）檢測子系統的檢測流程受輪對故障動態檢測系統的統一控制。當有機車、車輛到達時，車號識別系統識別出車號信息，車輪擦傷（不圓度）檢測子系統在輪對故障動態檢測系統主控程序控制下進入待檢狀態；當輪對通過擦傷檢測系統各平動機構時，各通道實時采集傳感器輸出反映輪緣高度變化量的位移信號，通過分析、處理得到輪緣相對于踏面的高度變化數據，同時進行車體計數及判向；當機車、車輛通過檢測區域后，主控程序下達檢測結束命令，車輪擦傷（不圓度）檢測子系統結束當前檢測過程，分析、存儲檢測結果，以報表形式給出車輪踏面擦傷數據及不圓度數據，并將結果傳遞到控制室服務器上的數據庫中保存，然后車輪擦傷（不圓度）檢測子系統進入待機狀態。一、輪對故障動態檢測系統3.

車輪踏面探傷子系統車輪踏面探傷子系統主要實現輪對踏面的缺陷檢測，包括踏面剝離及剝離前期檢測、踏面表面及近表面裂紋檢測。1）系統組成車輪踏面探傷子系統由現場檢測設備、探傷主機系統和控制室服務單元3個部分組成。軌道現場檢測設備主要由EMAT探頭和車輪檢測傳感器等檢測設備及配套的接線盒組成，主要完成車輪到達檢測和踏面缺陷檢測。現場檢測設備安裝在一段定制的測量軌上，4只探頭分別交錯安裝在左右兩條鋼軌上（兩兩相隔一定距離），以確保同一輪對能進行兩次測量，補償單探頭的探測盲區，提高檢測精度，實物布局如圖5-16所示。現場檢測設備安裝示意圖如圖5-17所示。LBE、LB1、LB2、LB3和LB4為光電對射開關，LBE用于檢測車輪到達信號，通知系統做好檢測準備；LB1～LB4分別對應探頭1～探頭4，負責四個探傷通道信號的觸發發射采集。探頭1～4為EMAT探頭，用于發射和接收超聲波，如圖5-18所示。一、輪對故障動態檢測系統圖5-16車輪踏面探傷子系統現場檢測設備布局圖5-17

車輪踏面探傷子系統布局示意圖圖5-18

現場檢測設備EMAT探頭一、輪對故障動態檢測系統2）工作原理車輪踏面探傷子系統利用超聲表面波的脈沖反射原理進行缺陷檢測。當輪對沿鋼軌運行到探頭位置，輪對踏面接觸探頭的瞬間，EMAT在車輪踏面表面及近表面激發出電磁超聲表面波脈沖，超聲表面波將沿踏面表面及近表面圓周以很小的損耗傳播，如圖5-19所示。超聲表面波（見圖5-20）在踏面雙向傳播（順時針和逆時針），沿車輪表面及近表面傳播一周后回到探頭位置，EMAT探頭檢測到返回的超聲表面波后形成第1次周期回波（圖5-21中RT波）；未衰減的超聲波繼續沿踏面傳播，依次形成第2次、第3次周期回波……直到能量衰減到設備無法檢測為止。一、輪對故障動態檢測系統圖5-19

探頭在踏面激發的超聲表面波圖5-20

表面波傳播原理一、輪對故障動態檢測系統當車輪踏面表面及近表面有裂紋或剝離等缺陷存在時，超聲波在缺陷端面處一部分能量被反射，沿原傳播路徑返回并被探頭檢測到，形成缺陷回波（圖中的E波）；另一部分能量繞過缺陷端面繼續傳播，形成周期性回波（圖中RT波）。通過正常的周期回波（RT）與缺陷回波（E）的對比分析，可以定性分析當前輪對的踏面缺陷狀況。（a）無缺陷檢測結果（b）缺陷檢測結果回波示意圖一、輪對故障動態檢測系統車輪踏面探傷子系統的檢測過程受輪對故障動態檢測系統的統一控制。當有機車車輛到達時，現場控制單元發出機車車輛到達信息，車號識別系統和探傷檢測系統啟動，車號識別系統將識別到的車號端位信息傳遞給遠程控制臺，遠程控制臺根據車號信息將機車車輛信息（或者是編組信息）傳遞給輪對踏面探傷子系統。當輪對通過輪對探傷系統檢測區域時，輪對探傷系統完成車輪踏面的缺陷檢測，并分析、存儲檢測結果；當機車（車輛）通過檢測區域后，控制中心下達檢測結束命令，車輪踏面探傷子系統結束當前檢測過程，并將檢測、分析結果傳遞給控制中心服務器，將數據保存到數據庫，探傷主機再次進入待機狀態。一、輪對故障動態檢測系統4.

輪對故障動態檢測系統設備檢驗和標定1）目的為了校驗和校準輪對故障動態檢測系統的技術參數，保障系統具有良好的技術狀態和正常運行。2）校驗和標定周期（1）系統正常運行時，每個月對系統進行校驗一次。（2）系統運用中出現下列情況時，須立即對設備進行校驗。①

出現大量異常數據，且通過與同一動車組歷史檢測數據比較不具有重復性時。②

檢測區段線路施工或維護后。③

設備檢修和設備參數調整后。一、輪對故障動態檢測系統輛動車輪對外形尺寸的方式對該模塊進行校驗。（2）探傷檢測模塊校驗：利用探傷樣環對車輪踏面缺陷檢測模塊進行校驗，以保證系統具有良好的踏面缺陷檢測能力，其裝置如圖所示。（3）擦傷檢測模塊校驗：利用擦傷校驗裝置對車輪擦傷檢測模塊進行校驗。4.

輪對故障動態檢測系統設備檢驗和標定3）校驗方案（1）尺寸檢測模塊校驗：利用人工復核一（a）標定支架（b）點陣板（c）標準踏面塊外形尺寸檢測模塊標定裝置一、輪對故障動態檢測系統4.

輪對故障動態檢測系統設備檢驗和標定5）激光線光源的標定激光線光源的標定裝置如圖5-24所示。步驟1：拆卸要標定的激光線光源保護箱體，調節線光源安裝支架上的升降螺栓，確定好線光源的高度，其高度以裝上保護箱體后不阻擋投射到標定板上的光線和不頂箱蓋為宜。步驟2：調節線光源安裝支架上所有角度調節螺栓[見圖5-24（b）]，以調節激光線光源的仰角、轉角等安裝參數，使光源光強中心在踏面測量點處（點陣板上的“＋”字標記位置）。步驟3：微調激光線光源安裝參數，使激光線光源出射面（光刀面）與點陣板平面完全重合，即光線與點陣板底邊和側邊的棱邊完全重合[見圖5-24（c）]。步驟4：鎖緊所有固定螺栓，在鎖緊過程中要注意保持激光線光源的位置不變。一、輪對故障動態檢測系統（a）激光線光源標定裝置實物圖（b）角度調節螺栓（c）激光線光源出射面調節圖5-24

激光線光源標定裝置一、輪對故障動態檢測系統4.

輪對故障動態檢測系統設備檢驗和標定6）主要部件日常維護觸發傳感器：保持干凈清潔，確保無異常遮擋。LD、CCD：檢查是否存在水霧、污臟。絲杠定期進行潤滑，加注航空潤滑油脂。擦傷桿檢測機構：檢查桿表面清潔，機構是否松動。阻尼器調節：夏天壓縮不超過4擋，拉伸不超過3擋；冬天壓縮為2擋，拉伸為1擋。空壓機：排水、油位檢查。二、走行部故障動態檢測系統（一）系統構成走行部動態三維檢測系統（又稱LEDS-3D系統），由軌邊圖像采集、探測站分析處理、調度中心報警終端等設備組成，具有對走行部、制動配件、底架懸吊件、鉤緩連接、轉向架、車體兩側下部及車號圖像的采集、傳輸、存儲、顯示及異常圖像自動分析預警功能。系統總體架構分為三大部分：軌邊探測站部分、列車檢修基地檢測中心部分和局級監控中心部分。軌邊探測站部分包含軌邊機房設備、軌邊采集設備、圖像分析設備；列車檢修基地檢測中心部分包含異常圖像報警確認終端和圖像信息瀏覽終端；局級監控中心主要包含圖像信息復示終端和統計分析軟件平臺。整體布局結構如下頁圖所示。二、走行部故障動態檢測系統圖5-25

走行部動態檢測系統結構二、走行部故障動態檢測系統（二）系統的主要技術特點（1）系統工作于無人值守模式，自動測速、自動計軸、自動獲取車號及車型等信息實現機車部件圖像與車號的對應關系。（2）系統具備雙向接車功能，通過線面集合技術采集運行中的機車底部及轉向架可視部件的圖像，實現全息無縫拼接。圖左所示為機車底部整體圖像，圖右所示為機車側部整體圖像。底部全息圖側部全息圖二、走行部故障動態檢測系統（二）系統的主要技術特點（3）利用2個高清工業相機組成1個掃描單元，構建1個雙目視覺采集通道，采集機車底部和側下部的高清圖像，呈現的機車二維圖像如圖左所示，通過雙目技術得到左視圖和右視圖的視差圖，進行三維成像（見圖右），利用深度立體信息有效降低因水漬、粉筆標識、灰塵引起的自動識別誤報警數量，實現故障的高準確度自動判別與預警。機車部件二維圖片機車部件三維深度圖二、走行部故障動態檢測系統（4）模塊化設計，實現線上快速替換恢復、線下精細維修的檢修模式，減少維護人員上線時間，確保行車及作業人員安全。（5）系統采用圖像傳輸及處理加速器專利技術，可以實現低帶寬下的異地圖像實時瀏覽及監測，為異地檢測和監控提供有效手段。（二）系統的主要技術特點二、走行部故障動態檢測系統（三）系統工作流程（1）設備開機、等待接車狀態；（2）列車經過時，收到遠端磁鋼信號，設備開始計軸計輛并判斷車型，車型匹配成功后，開始接車；（3）打開鼓風機、保護門、除塵風機、補償光源；（4）列車經過近端磁鋼，車輛采集軟件計算軸距及車速，根據車速確定線陣相機掃描頻率，同時根據車型及拍攝部位確定變頻時機，控制相機掃描拍攝；（5）圖像采集：計算機采集圖片，進行壓縮并傳送至服務器；二、走行部故障動態檢測系統整個系統工作流程如圖所示。（三）系統工作流程（6）車輛信息采集：計算機同時上傳車輛信息至服務器；（7）服務器根據圖片來源將各部件圖片進行轉換拼接，并將車輛基本信息入庫，自動識別車號信息；（8）瀏覽終端顯示車輛信息以及圖像信息；（9）最后一輛車通過近端磁鋼后超過延時時間，系統認定過車完畢，停止拍攝，關閉補償光源、除塵風機、保護門等設備；（10）重新進入等待接車狀態。系統工作流程二、走行部故障動態檢測系統過分相裝置故障對比圖案例1：2017年6月2日，HXD3C0950號機車入庫時，走行部動態檢測系統對比自動過分相裝置后報警“1端右側自動過分相裝置角度不正”，自動過分相裝置對比如圖所示。現場檢查確認為真實報警，檢修人員調整自動過分相裝置角度，檢查試驗各部件狀態良好。二、走行部故障動態檢測系統撒砂裝置故障對比圖案例2：2017年6月15日，HXD3C0973號機車入庫，走行部動態檢測系統對比報警“右4撒砂管風管脫落”（見圖），現場核實為真實報警，檢修人員更換風管后正常。三、受電弓和車頂動態檢測系統受電弓及車頂動態檢測系統采用高速、高分辨率圖像分析測量技術和現代傳感器技術，實現受電弓關鍵特性參數的在線動態自動檢測，其主要檢測項點包含3部分：（1）碳滑板參數檢測。采用動態非接觸式圖像測量技術分析處理并記錄受電弓滑板磨耗值、中心線偏差值。（2）升弓壓力檢測。采用高精度傳感器檢測技術，動態自動檢測受電弓工作位接觸壓力。（3）車頂狀態可視化觀測。采用視頻錄像監控技術，對機車車輛的車頂進行實時錄像。三、受電弓和車頂動態檢測系統受電弓及車頂狀態動態檢測系統結構（一）系統構成受電弓及車頂狀態動態檢測系統由基本檢測單元、現場控制中心、遠程傳輸通道和遠程控制中心4個部分組成，如圖所示。三、受電弓和車頂動態檢測系統受電弓及車頂狀態動態檢測系統基本組成（單位：mm）受電弓及車頂動態檢測系統安裝在電力機車入庫線路上，如圖所示，采用高速、高分辨率、非接觸式圖像分析測量技術，主要包含滑板磨耗檢測子系統、中心線檢測子系統、壓力檢測子系統和車頂狀態監控子系統，實現了對機車受電弓滑板磨耗、中心線偏移、工作壓力等關鍵特性參數的動態自動檢測和車頂異物及關鍵部件狀態的室內可視化觀測。三、受電弓和車頂動態檢測系統（二）工作原理1.

滑板磨耗檢測子系統采用圖像測量法實現受電弓滑板磨耗情況的非接觸動態檢測。機車通過檢測設備時，采用2組高分辨率高清晰度相機，按照如圖所示設計角度對受電弓碳滑板進行拍照，每個磨耗相機采集半個碳滑板圖像，將4組相機拍攝的圖像通過拼接技術合成整體碳滑板，最終利用圖像分析處理技術，形成受電弓滑板厚度曲線，計算獲得最大厚度、平均厚度、最大磨耗差等參數信息。滑板磨耗圖像測量法原理三、受電弓和車頂動態檢測系統2.

中心線檢測子系統采用圖像測量法實現受電弓滑板中心線偏差的非接觸動態檢測。機車通過檢測設備時，采用2組高分辨率高清晰度相機，按照如圖所示設計角度對受電弓兩端羊角進行拍照，所獲取的圖像中包含受電弓羊角相對于軌道中心線的位置信息，后經實時圖像處理，得到受電弓中心相對于軌道中心的偏移量。中心線偏差圖像測量法原理三、受電弓和車頂動態檢測系統3.

壓力檢測子系統系統使用杠桿原理檢測受電弓動態接觸壓力，如圖所示。機車通過檢測設備時，受電弓對接觸網有一個向上作用的力F（動態接觸壓力），通過杠桿原理，將力通過壓力裝置的測量臂傳遞到尾部的拉力傳感器，通過測量拉力傳感器輸出，即可得到原始壓力數據。（a）檢測原理（b）壓力檢測實物圖受電弓動態壓力檢測原理三、受電弓和車頂動態檢測系統4.

車頂狀態監控子系統當機車進入檢測棚的監控區時，車頂狀態監控子系統開始錄像，同時控制中心大屏幕轉換到車頂監控視頻以便實時觀察。系統使用4組高清晰、高分辨率相機從不同角度拍攝車頂通過的全過程，采用高速無損視頻壓縮技術對監控錄像進行壓縮，存儲在計算機硬盤上。當機車離開系統監控區時錄像停止。操作人員可在高清、高分辨率大屏幕上回放錄像，對車頂異物和車頂關鍵器件狀態進行檢查。如發現異常情況，可對相關情況填寫記錄，系統將用戶填寫的情況和對應的高分辨率圖像存儲在數據庫，可生成報表或進行歷史查詢。三、受電弓和車頂動態檢測系統（三）工作流程（1）機車進入壓力檢測區觸發“壓力開始”光電開關。（2）檢測程序發出壓力采集指令，傳感器開始壓力采集。（3）機車駛出壓力檢測區觸發“壓力結束”光電開關。（4）檢測程序發出結束采集指令，傳感器停止壓力采集。（5）壓力程序讀取數據經處理后輸出結果至顯示終端。（6）機車進入磨耗檢測區觸發“磨耗開始”光電開關。（7）CCD相機采集受電弓滑板磨耗及中心線照片。（8）機車駛出磨耗檢測區觸發“磨耗結束”光電開關。（9）采集卡采集滑板磨耗及中心線照片并上傳檢測程序。（10）檢測程序進行數據處理并輸出結果至顯示終端，完成檢測。三、受電弓和車頂動態檢測系統（四）應用實例某段2018年總計配置電力機車86臺，機車每次回段整備，都會通過機6股的受電弓檢測設備，系統對碳滑板參數進行檢測并記錄數據，利用Python語言編譯程序，自動獲取86臺電力機車在受電弓系統中的碳滑板厚度歷史數據，作可視化處理形成散點圖，直觀分析碳滑板磨耗趨勢和系統檢測準確性。電力機車分Ⅰ端和Ⅱ端受電弓，機車運用過程中只升其中一端，每臺受電弓有兩條碳滑板，從Ⅰ端到Ⅱ端，分別記為A、B、C、D，即Ⅰ端弓為AB碳滑板，Ⅱ端弓為CD碳滑板。三、受電弓和車頂動態檢測系統右圖為HXD3C0787機車碳滑板磨耗趨勢圖，從圖中可以看出，在7月30日左右，HXD3C0787號機車的4條碳滑板厚度陡然升高，并維持