隨著我國(guó)鐵路建設(shè)的發(fā)展，工務(wù)部門管理的軌道設(shè)備也日益增多。如何能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確掌握軌道設(shè)備運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，從而有計(jì)劃有針對(duì)性的制定養(yǎng)護(hù)維修方案，進(jìn)一步提高養(yǎng)護(hù)維修的工作效率成為工務(wù)部門經(jīng)常思考的一個(gè)問(wèn)題。

基于上述實(shí)際生產(chǎn)需要，依托于高速鐵路軌道技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，我所軌道工程事業(yè)部對(duì)軌道狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱“監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”）開展研發(fā)，以實(shí)現(xiàn)軌道設(shè)備服役狀態(tài)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用光纖光柵傳感技術(shù)、導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)和衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)等國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)手段，對(duì)軌道結(jié)構(gòu)狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)傳感、采集、傳輸和分析，以實(shí)現(xiàn)軌道狀態(tài)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。目前已實(shí)現(xiàn)的軌道結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測(cè)參數(shù)主要包括列車安全參數(shù)（脫軌系數(shù)、減載率和輪軸橫向力等）、氣象學(xué)參數(shù)（環(huán)境溫度、風(fēng)速和太陽(yáng)輻射量等）、軌溫、無(wú)砟道床溫度、梁體溫度、軌道結(jié)構(gòu)位移、鋼軌應(yīng)力和道岔鋼軌件裂紋等。同時(shí)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)預(yù)留軌檢車數(shù)據(jù)接口，方便后期納入軌檢車檢測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)車——地協(xié)同監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框架如圖1所示。

圖1 軌道狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框架圖

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由前端傳感器、數(shù)字采集及控制設(shè)備和后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)組成，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)（或移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)）進(jìn)行傳輸。

前端傳感器作用是感知監(jiān)測(cè)參數(shù)變化情況，一般安裝在被測(cè)結(jié)構(gòu)物表面、內(nèi)部或道旁。針對(duì)不同監(jiān)測(cè)內(nèi)容，前端傳感器也有所不同。目前主要采用光纖光柵傳感器、點(diǎn)焊式應(yīng)變片、振弦傳感器、氣象監(jiān)測(cè)終端和導(dǎo)波換能器等不同類型傳感裝置， 通過(guò)不同的配置方式安裝在軌道結(jié)構(gòu)表面、內(nèi)部或者道旁。

數(shù)字采集及控制設(shè)備作用是采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理后通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)回傳至后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)字采集及控制設(shè)備具備較高的環(huán)境適應(yīng)性和系統(tǒng)穩(wěn)定性，能夠適應(yīng)寬溫寬電壓的工作條件，還可適應(yīng)揚(yáng)塵和電磁干擾等惡劣環(huán)境。

后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的服務(wù)中樞。一方面對(duì)現(xiàn)場(chǎng)回傳數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)校驗(yàn)和入庫(kù)存儲(chǔ)，另一方面為終端用戶提供數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)預(yù)警等服務(wù)。后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)部署在高速鐵路軌道技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室軌道狀態(tài)監(jiān)控室服務(wù)器，服務(wù)器通過(guò)衛(wèi)星通信鏈路接入互聯(lián)網(wǎng)。圖2為大秦重載鐵路安裝的兩處軌道監(jiān)控系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)情況，圖3為國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室軌道狀態(tài)監(jiān)控室內(nèi)部一覽。

圖2 軌道狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)安裝情況

圖3 國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室軌道狀態(tài)監(jiān)控室

目前，軌道狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已先后在京津城際鐵路、武廣高速鐵路、京滬高速鐵路、鄭西高速鐵路、哈大高速鐵路、滬寧高速鐵路、盤營(yíng)客專、西寶高速鐵路、大秦重載鐵路、朔黃重載鐵路和山西中南部鐵路通道等多條高速及重載鐵路的不同類型道岔（62號(hào)、42號(hào)和18號(hào)道岔）和鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器（直線和曲線調(diào)節(jié)器）等重點(diǎn)設(shè)備及長(zhǎng)大下坡段、小半徑曲線和橋上反向曲線等重點(diǎn)地段投入使用， 對(duì)軌道狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，取得了大量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。其中部分監(jiān)測(cè)結(jié)果以監(jiān)測(cè)報(bào)告的形式提交給工務(wù)部門，為其指定養(yǎng)護(hù)維修計(jì)劃提供參考。圖4所示為鄭西高速鐵路渭南地區(qū)整年軌溫、環(huán)境溫度和梁溫分布情況。

圖4 鄭西高速鐵路渭南地區(qū)整年軌溫、環(huán)境溫度和梁溫分布情況

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)工務(wù)部門檢測(cè)與監(jiān)測(cè)信息的分散檢測(cè)、集中管理和綜合運(yùn)用，為工務(wù)監(jiān)控由傳統(tǒng)向現(xiàn)代轉(zhuǎn)變，由人控向機(jī)控轉(zhuǎn)變，由粗放向集約轉(zhuǎn)變提供技術(shù)支持，并為線路設(shè)備經(jīng)濟(jì)有效檢修和維護(hù)策略制定提供必要的數(shù)據(jù)支撐。近期，鐵路總公司提出“構(gòu)建移動(dòng)設(shè)備動(dòng)態(tài)檢測(cè)、固定設(shè)備在線檢測(cè)、安全信息綜合運(yùn)用為一體的鐵路行車安全監(jiān)控體系”要求，軌道狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可作為該監(jiān)控體系中重要一項(xiàng)，不斷進(jìn)行深化研究和完善。