在高速运行的客车上运行持续基础设施监测（Continuous Infrastructure Monitoring）

铁路基础设施监测耗时、繁琐且昂贵。难道不是这样吗？土耳其国家铁路（TCDD）决定与西门子交通系统公司和德国DB Systemtechnik GmbH合作，采取一种创新的方式：持续基础设施监测（CIM）。

借助ASC传感器技术，他们从纠正“查找和修复”的方法转变为“预测和预防”的方法：通过将历史数据与内置在高速客运列车中惯性传感器收集的实时数据进行集成，主动识别将来的风险。

铁路基础设施需要定期中断正常的列车服务，使用特殊机械进行检测。为了避免较大的故障和服务中断，需要及时检测出是否有疲劳迹象或其他参数超出规范，并进行关键基础设施维护。

增加能力和乘坐舒适度

土耳其国家运营商希望最大限度地提高其铁路网络的运输能力和乘客舒适度，同时最大程度地减少服务中断。为此，土耳其国家运营商与西门子交通系统公司和德国铁路基础设施专家DB Systemtechnik合作，配备了高速西门子Velaro列车的最新创新技术，以持续实时进行所有必要的监测活动。

DB Systemtechnik测试服务主管Lars Müller博士说：

“我们已经在德国铁路网络上积累持续了广泛的基础设施监测经验。CIM能够提供有效结果的关键成功因素是使用最稳健和稳定的传感器设备。” 

DB Systemtechnik的高级工程师Klaus Ulrich Wolter回忆道： “正因为如此，我们一直依赖ASC传感器-它们从未让我们失望。自2013年以来，我们在德国铁路进行了从高速运营列车的持续监测。” 通常使用的ICE列车每天平均行驶1500公里；IC2双层列车每天约行驶1200公里。自2018年以来，已经使用ASC传感器。 

Klaus Ulrich Wolter博士继续说道： “在五年内，我们的一些CIM列车覆盖了近三百万公里，ASC的传感器仍在正常运行。正是由于可靠性和我们合作伙伴前沿的专业知识，我们也向我们土耳其以及全球各地的客户提供这种服务。”

“监测‘车轮与轨道接触点’” 

为了实现铁路基础设施的连续监测，土耳其国家铁路运营商（TCDD）与西门子公共交通土耳其公司和德国DB Systemtechnik GmbH合作采用创新方法：Continuous Infrastructure Monitoring（CIM）。通过在高速客运列车中嵌入惯性传感器，利用ASC传感器技术，在整合历史数据和实时数据的基础上，从“寻找和修复”变为“预测和预防”，即主动识别未来风险。 铁路基础设施监测需要定期进行，一般使用特殊机器来进行，会干扰常规列车服务。通过及时发现疲劳或其他参数偏离过大等迹象，并及时进行关键基础设施维护，从而避免昂贵的故障和服务中断。

TCDD希望在最大化铁路网络容量和乘客舒适度的同时，尽量减少服务中断。为此，土耳其国家运营商与西门子公共交通土耳其公司以及德国铁路基础设施专家DB Systemtechnik合作，装备最先进的技术，使高速西门子Velaro列车能够在实时连续地进行必要的测量活动。

DB Systemtechnik测试服务主管Lars Müller博士表示，“我们已经在德国铁路网络上积累了广泛的Continuous Infrastructure Monitoring经验。CIM能够交付有效结果的至关因素是使用最坚固和稳定的传感器设备。” 长期的可靠性和稳定性是所有使用传感器的关键。 

Wolter解释说:“我们需要将高灵敏度的设备尽可能接近车轮与轨道接触点。为实现这个目标，而不必每一两天更换传感器，只能使用抵抗机械力、冲击、噪音、温度、湿度等显著因素，能够持久提供稳定结果的最耐用组件。” 为此，已经在特制的监测系统中集成了多种ASC加速度计和陀螺仪。 ASC公司的管理总裁Renate Bay解释：“为了捕捉最微小的列车行为异常，振动、噪音水平、离心、接触和其他力，我们的所有惯性传感器都直接嵌入到轴箱中，以在高速环境中实现监测”

预测未来 

纵向高度是最关键的轨道几何参数。沃尔特指出：“它比其他内部轨道几何变量（inner track geometry）变化更快，对运行质量有很大影响。”通过ASC OS系列电容加速度计测量的数值，在每2厘米的间隔内独立于列车速度确定纵向高度。根据EN13848-2标准，传感器、放大器、算法等因素累积的最大可接受测量误差为0.5毫米。

“我们的CIM系统所持续监测的其他关键参数包括使用陀螺仪信号计算的轨道扭曲度以及由横向加速度导致的动态校准度。”沃尔特说。后者还用于评估铁路道岔和隔离接头，而乘坐舒适度则是从这些加速度中确定的另一个重要参数。

在这一切中，DB Systemtechnik团队需要高精度的结果。沃尔特表示：“因为一旦您开始确定未来的维护需求，每个小的不准确都会扩大不确定性窗口。”这也是为什么DB Systemtechnik与ASC合作的另一个原因，因为即使最小的不准确性也可能引起重大的不确定性和因此造成客户的成本增加。

革新铁路网络 

在乘客车厢内测量的加速度是确定乘坐舒适度的另一个关键参数。这是铁路运营商如土耳其国家铁路运输公司实施CIM的一个关键原因，因为这将提供一致的数据，以实质性地改善乘客旅行体验。

在土耳其，乘客舒适度对几条高速线路即将完成并很快投入使用至关重要。其中包括连接首都安卡拉和科尼亚、埃斯基谢希尔市的1213公里线路以及另一条到伊斯坦布尔的533公里线路。

与任何新列车一样，所有新建的铁路基础设施也必须通过广泛的严格测试才能获得公共服务认证。

DB Systemtechnik的Onboard Infrastructure Monitoring主任约格·赫兰德博士透露：

“具有最新传感技术的特殊配置Velaro将被用于这些新高速铁路线的认证测试中。”

除了地方标准外，它们还将满足欧洲严格的互操作技术规范，这是EU成员国、欧洲经济区和相关国家之间达成的一套标准和要求，以确保铁路交通在不同国家之间相互兼容。

CIM降低成本

DB Systemtechnik的高级经理Yilmaz Tosun表示：“连续基础设施监测(CIM)的高明之处在于，我们现在能够自动监测并主动评估轨道上的所有组件，而无需延误或停止其他交通。”从修正性维护到基于数据的“预测和预防”维护的优点是非常明显的。Yilmaz Tosun继续说道：“迄今为止，与使用专用独立测量列车相比，我们已经看到高达30%的成本节约，除了维修和保养成本显著降低以外，还有提高运行质量。”

为了实现这种方法的预期影响，DB Systemtechnik可以将所有必要的测量设备安装到任何一辆列车上。除了ASC的惯性传感器之外，这还包括用于检测轨道床密度、接触网状况、整个列车运行状况和各种感知系统的技术。“如今，Velaro不仅是最快的，也是最全面的检测列车，准备好服务”，Lars Müller深信不疑。

应用几乎是无限的。Jörg Heland说：“基于最新技术和与我们灵活可靠的合作伙伴积累的经验，我们能够将几乎任何正在运行的列车转变成一个完全配备、自动化的CIM列车。为了确保安全、可持续和高效的铁路出行，我们相信未来所有基础设施都将以这种方式进行监测。

This article was originally published by ASC German Sensor Engineering