资产管理的重要工具

在过去的两年里，创新的动态称重(WIM)系统Quo Vadis在荷兰铁路网上进行了推广。该系统由ProRail、Baas研发和NedTrain咨询公司开发，已安装在38个地点，可测量80%的交通流量和96%的吨公里。列车识别功能良好，使用的系统也用于交通控制目的。

Quo Vadis的开发是由欧盟指令2001/14在荷兰的实施启动的₁．它花费了350万欧元(不包括NedTrain部分)。该指令规定，轨道通行费用必须与成本相关，这就是为什么选择列车公里数、吨公里数、站点数和能源消耗的混合作为其基础。根据即将到来的时间表，测量地点的选择使用计算模型进行优化。Quo Vadis的开发是为了测量过往列车的负荷，这是对上层建筑维护要求的一种衡量₂．上层建筑(或轨道系统)是铁路维护和更新的主要成本驱动因素之一_3.．Quo Vadis的测量结果很快就能得到;运营商可以很容易地跟踪他们的运输，并通过互联网在线充电。

本文不是描述Quo Vadis的主要功能(入口收费)，而是重点介绍列车运营公司和ProRail都可以使用的一些重要的辅助功能。首先，介绍了一些关键的技术特点，然后讨论了系统在维修管理方面的好处和进一步发展的可能性。本文没有讨论的是在NedTrain的Quo Vadis的对应系统Gotcha背后的技术，该系统使用收集到的数据来评估车轮的质量，并优先修复NS列车。两个系统的大部分信息是相同的;如图1所示，原始数据在本地收集，并在每趟列车通过GSM-R/GPRS通信后传输到中央ProRail服务器，之后可用于特定的应用。

测量系统

Quo Vadis系统采用先进的光纤传感器技术进行测量。传感器安装在轨道下方，并与轨道旁边的系统箱中的读取器连接。读取器产生光信号，通过光纤电缆传输到传感器。传感器将车轮经过时轨道的(分钟)垂直偏转转化为光信号的变化，再由读取器依次转换为精确的电信号，以便进一步处理(见图2和图3)。由于结构紧凑，传感器能够抵抗轨道中发生的振动。在图3旁边的框架中总结了其他优点。主要优点是维护相对简单，几乎不需要。这些装置从中心位置进行远程监控;只需要年检和服务。不需要拆卸测量装置就可以进行常规(机械)轨道维护。

经过广泛的测试，每个位置的四个传感器被证明提供了足够可靠的结果，也允许简单地测量速度。传感器可以提供列车重量、每轴重量、车轮质量、速度以及列车每次经过时的车轴数量等信息。列车的重量可以通过钢轨的挠度来确定，同时考虑到轨道的特性(刚度和阻尼随时间的变化)以及相邻车轮对车轮下钢轨挠度的影响，就像转向架内的情况一样。

图4显示了车轮经过传感器时传感器产生的信号。轴可以在横轴上看到，而纵轴代表重量。当一个坏轮子经过时，轨道上会有震动。这个信号不依赖于速度，只要速度超过40公里/小时。在测量重量时，必须消除车轮质量的影响，以便能够应用正确的数据。为了考虑到基础设施的变化，每个测量位置都使用已知的“标准化权重”自动校准，这些权重来自网络上运行的电力机车₄．

结果和资产管理副产品

Quo Vadis/Gotcha测量装置已经投入使用一段时间了，ProRail和NedTrain在维护NS客运列车方面已经取得了一系列重要成果。首先，从运营商的结果来看，车轮质量明显提高，而维修成本下降。Gotcha的及时分析允许在维修中优先考虑(因此优化了NedTrain的各种地板下轮式车床的操作)，并在修复“平板”时减少材料的使用。此外，车辆的可用性也有所改善，这在秋天尤为重要，因为秋天的落叶会造成问题。此外，自从Quo Vadis推出以来，断裂弹簧和热轴的数量都急剧下降了90%(见图5)。

其次，ProRail获得了更好的和更新的洞察在网络上实现的流量性能。Quo Vadis的数据与列车日志文件的信息一起提供了有关所有基础设施元素实际使用情况的信息。现在，人们已经知道了每一段线路的列车运行频率和载重。对于每组自动开关，甚至对于每个方向和每个位置，这也是众所周知的。

根据时间表提供的信息，在2004年，运输的吨数比之前预计的高出16%。除了这些一般性的见解之外，关于特定列车的轴负荷和车轮施加的动力的详细数据也已经得到了。图6和图7提供了这些轴负荷和动态力测量的概述，收集在Quo Vadis。它们表明，有一个小百分比的超载和高动力，这两者都可以高度破坏上层建筑。有了这一认识，可以采取措施，例如，以激励计划或规定(阈值)的形式，鼓励承运人正确维护他们的车轮。

第三，从测量中获得的信息对于帮助制定更精确的使用和基于条件的检查和维护策略也非常重要。作为第一个例子，使用这些数据，现在已经确定了三种类型的交换机，每一种都需要自己的维护策略。图8以图形方式显示了这个评估过程;分数是基于使用开关的频率、载客量、使用改道轨道的列车数量等。A类交换机处理大部分流量，而大量的交换机(C类)对流量过程几乎没有贡献，两者之间的强烈区别变得很明显。基于新的类别，基于使用的检查制度目前正在试点中进行测试。实施新制度后，小型开关维护成本预计将下降10%(每年200万欧元)。

以同样的方式，使用Quo Vadis数据，可以比过去更容易、更快和更准确地为折旧目的对航迹进行分类。图9显示了基于UIC fiche 7.14的荷兰网络的当前分类和用法;在使用新数据后，发现现有分类的一些重大变化。

第四，得到的信息可用于各种统计分析，以解释基础设施资产的行为、寿命和性能，并支持改进ProRail与铁路行业合作伙伴之间的性能制度。一个例子是使用Quo Vadis数据进行开关故障的统计分析，结果表明吨位和使用转向轨道的列车是解释这些故障的重要因素₅．利用这些数据，根据改道轨道的日吨位和使用情况，建立了较准确的故障概率函数;图10显示了与开关“民用部分”相关的故障的指示性结果，仅供说明之用。

最后，研究结果导致了一个项目，其中可能的轨道布局的重新设计和合理(删除)的开关进行了研究。使用Quo Vadis，可以直接质疑某些开关的功能;有些一天只使用一次，造成可观的维护费用。目前正在研究一种更系统地判断轨道布局的成本和效益的方法，同时已经在合理化方面取得了快速的胜利(即在更新计划中取消开关)。

结论和展望

Quo Vadis动态称重系统的作用是遵守欧洲指令和国家铁路法。然而，本文强调Quo Vadis不仅仅是一个接入收费的工具。它对铁路运营商和基础设施管理者的资产管理过程也具有很高的价值。有了“口袋里”的第一个结果，ProRail和它的合作伙伴现在正在进一步利用这种(快速和准确的)“动态称重”测量的可能性。

首先，通过将这些信息与使用特殊检查列车每年记录两次的质量数据联系起来，就有可能以详细的方式可视化由于使用而导致的恶化。这将改善当前的生命周期判断，并有助于验证维护成本模型。此外，利用Quo Vadis的数据丰富度，可以扩展ProRail的性能分析过程，涉及交换机和轨道故障。

其次，目前正在(技术上)准备使用Quo Vadis作为在超过允许的轴负荷或动力的情况下的警报系统。如前所述，除了重量之外，车轮质量是造成上层建筑磨损的第二个极其重要的原因。激励措施和“动态负荷”阈值应该鼓励运营商正确维护车轮，这对基础设施管理和最终对列车运营商都是有利的。现在很清楚的是，动态载荷也会对车辆本身造成额外的损坏。

最后，在不久的将来，越来越多的“动态称重”和车辆识别应用程序正在开发中。例如，加油库将安装与柴油输出相连接的标签读取器。带有标签的机车可以使用加油库，而账单则自动处理。另一个未来的应用似乎是扩大Quo Vadis站的设备，以确定排放(如燃烧气体)、噪音和振动。在欧洲合作的尤里卡项目“足迹”中设立了一个试点地点。此外，噪声测量可用于信号故障轴承在列车，以防止发生热轴承在更早的阶段。最后但并非最不重要的是，最近的测量结果表明，Quo Vadis是估算每列列车乘客数量的准确工具，这对运营商来说是重要的信息。

图1:Quo Vadis / Gotcha的概述

图2:光学传感器工作原理

图3:附着在轨道上的传感器

图4:典型的传感器输出

图5:热轴承减少(N5)和Quo Vadis滚出的进展

图6:荷兰的轴重

图7:动态力的测量(kN，垂直轴:计数次数)

图8:基于使用强度的开关分类

图9:用于更新轨道分类的Quo Vadis数据

图10:基于吨位增加和使用改道轨道的列车的“民用”开关故障的说明性概率函数NB:该函数受故障分类过程中的选择的影响

参考文献

1. 欧盟(1991)“欧洲理事会指令2001/14”，布鲁塞尔
2. Esveld, C.(2001)，“现代轨道”，MRT制作，Zaltbommel，荷兰
3. Zoeteman a .(2004)，“从生命周期成本角度看铁路设计和维护”，ISBN 90-9018691-3，荷兰豪达，www.go.to/LCC-project
4. Buurman G.和W. van Minderhout(2004)，“Quo Vadis:不仅仅是重量和车轮质量的测量仪器;第四国际学院的proorail '测量系统的开发。动态称重研讨会，2005年2月20-23日，台北，台湾
5. proorail(2005)“标尺轨道更新:轨道和道岔M&R的标准化技术和经济政策”，即将出版，荷兰乌得勒支