轨道交通传感与检测

本书是一部面向轨道交通应用的书籍，全书较为系统地介绍现代传感与检测技术。首先从总体上介绍了轨道交通发展及相关技术体系，重点介绍了通用传感器、传感网络和测控技术。然后围绕轨道交通应用，在介绍常用无损检测和视频技术的基础上，详细介绍了铁路常用的轨检车与综合检测车。最后，结合物联网的概念，讨论了多种铁路实用化监测系统，并结合近年来的技术趋势介绍了智能铁路等领域的发展情况。

第1章轨道交通概论1
1.1轨道交通体系1
1.1.1客运动脉的高速铁路1
1.1.2多拉快跑的重载铁路3
1.1.3离不开的城市轨道交通5
1.1.4何时普及的磁悬浮列车6
1.2高速铁路关键系统与技术9
1.2.1机务—机车车辆供电10
1.2.2工务—线路桥梁隧道14
1.2.3电务—通信信号20
1.2.4运输—运营调度指挥系统32
思考题33
第2章现代传感与检测技术34
2.1传感检测技术发展34
2.2传感器特性36
2.2.1静态特性36
2.2.2动态特性43
2.3测量方法52
2.4测量误差与处理53
2.4.1测量误差的概念53
2.4.2测量误差的表示形式54
2.4.3随机误差及处理55
2.4.4系统误差的估计及校正59
2.5常见传感器及原理63
2.5.1加速度传感器63
2.5.2速度传感器65
2.5.3位移传感器66
2.5.4压力传感器/应压片70
2.5.5陀螺仪79
2.6现代传感技术81
2.6.1光电式传感技术81
2.6.2MEMS传感技术88
2.6.3光纤传感技术93
思考题102
第3章铁路基础设施常用传感检测技术103
3.1主要检测环节103
3.2常用维护检测设备与系统104
3.2.1钢轨探伤仪与探伤车104
3.2.2沉降仪105
3.2.3防灾安全监控系统108
3.2.4桥梁结构健康监测120
3.2.5基于光纤传感的线路状态检测129
3.3智能视频监控技术136
3.3.1基于边缘计算的视频监控系统137
3.3.2视频编码技术142
3.3.3视频图像分析技术146
3.4激光雷达技术155
3.4.1LiDAR基本原理155
3.4.2激光雷达数据处理162
3.4.3机载激光雷达铁路勘察技术168
3.4.4铁路线路障碍物检测169
3.4.5基于LiDAR的地铁列车自动驾驶170
3.5无损检测技术172
3.5.1无损检测概述172
3.5.2电磁探伤172
3.5.3超声波探伤176
思考题184
第4章轨检车与综合检测车186
4.1轨检车概述186
4.2轨检车检测项目186
4.3轨道检测原理189
4.3.1轨道状态分析方法及预测模型189
4.3.2国内外轨道状态分析方法及预测模型190
4.3.3数据处理及评价方法193
4.4高速铁路综合检测车196
4.4.1综合检测车概述196
4.4.2检测内容198
4.4.3CRH380BJ系列高速综合检测车208
思考题209
第5章列车运行安全监控与传感检测210
5.1TPDS210
5.1.1TPDS概述210
5.1.2TPDS轮轨力测试方法211
5.1.3车载TPDS动态检测系统212
5.2TADS213
5.2.1TADS概述213
5.2.2TADS的原理与构成213
5.2.3TADS的关键技术215
5.3THDS216
5.3.1THDS概述216
5.3.2探测站的构成及功能217
5.3.3红外线测温原理218
5.3.4热轴检测220
5.4TFDS222
5.4.1TFDS概述222
5.4.2TFDS检测典型案例223
5.4.3几种典型故障的识别方法225
5.5TCDS226
5.5.1TCDS概述226
5.5.2TCDS结构227
5.5.3基于TCDS地面专家系统的轴温故障诊断230
5.6TEDS231
5.6.1TEDS组成231
5.6.2TEDS核心功能233
5.6.3TEDS工作过程234
5.6.4TEDS关键技术235
5.7动车组走行部监测系统236
5.7.1滚动轴承检测237
5.7.2齿轮装置故障检测242
5.7.3轮对故障检测251
5.8动车组牵引传动系统监测256
5.8.1受电弓离线检测257
5.8.2受电弓动态检测260
5.8.3滑板磨耗检测261
5.8.4牵引变压器检测262
5.8.5牵引电机检测266
思考题269
第6章智能铁路270
6.1智能铁路内涵及关键技术270
6.2基于大数据的铁路智能运维275
6.2.1铁路大数据与智能运维基本概念275
6.2.2铁路大数据应用总体框架277
6.2.3铁路大数据应用实践—以电务智能运维为例279
6.3智能铁路实施—以智慧京张为例289
6.3.1京张高速铁路的背景289
6.3.2京张高速铁路智慧化实施案例290
思考题296
参考文献297
附录缩略词表302