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1、轨道检查列车的现状及发展趋势张育飞2007-11-5目 录第一章 绪论3第二章 国外轨道检查车技术42.1 日本Easti综合检测列车42.2 美国Ensco和ImageMap公司轨检车52.3 奥地利Plasser公司EM250型轨检车52.4 德国OMWE和RAILAB轨检车52.5 意大利“阿基米德号”综合检测列车62.6 法国MGV综合检测列车7第三章 我国的轨道检测车83.1 GJ-3型轨检车83.2 GJ-4型轨检车83.2.1 GJ-5的原理及应用183.2.2 GJ-5型软件的自主研发193.3 轨检车的应用情况及优缺点223.3.1 上海局的管理223.3.2 济南局的管理2
2、33.3.3 TQI指数的优缺点253.4 我国轨检车技术发展方向273.5 轨检车发展趋势29第四章 结论与建议314.1 运用综合检测列车是必然选择314.2 提高检测可靠性是轨道动态检测技术的发展方向324.3 建立科学合理的轨道动态检测评价体系34致 谢36参考文献37第一章 绪论轨道检测的设备主要是轨检车。我国XGJ-1准高速（140160km/h)轨检车可检测13项内容，包括：左右轨的前后高低、左右轨的轨向、水平、左右轨的不平顺、曲线外轨超高、曲线半径、轨距、线路扭曲、车体水平和垂直振动加速度、左右轴箱垂直振动加速度等。除检测轨道几何形位外，还可以从轮轨相互作用和行车平稳性等方面对
3、轨道状态作出综合评价。轨检车由检测装置和数据处理系统两大部分组成。检测装置包括：惯性基准轨道不平顺测量装置、光点轨距测量装置和多功能振动测量装置等。数据处理系统包括：模数转换器、计算机、打印机等组成。轨距检测采用光电式轨距测量装置，应用光学、磁学和电学原理，通过不同的传感器把轨距几何量值的变化转换成电容、电感和电流或电压等电气参数的变化，实现动态条件下轨距的无接触测量，这种测量方法不仅适用于常速轨检车，在高速轨检车上也普遍适用。测量前后高低和左右水平时，采用惯性基准轨道不平顺测量装置。该装置应用质量-弹簧-阻尼系统构成惯性基准，对轨道不平顺和水平进行测量。车体和轴箱振动加速度检测采用多功能振动
4、测量装置。轨检车载数据处理系统能对测试结果进行实时处理。由各检测装置测得的模拟信号通过模数转换器转化为数字信号，输入计算机进行分析和处理。处理结果打印成图表，给出某段线路上各检测项目的平均值、标准值、各级超限峰值几最大超限值、累计超限罚分值等。同时，模拟信号还被记录在波形记录仪或模拟磁带机上，供进一步分析和处理用。发达国家大多数拥有自己研制生产的中高速或高速轨检车。在高速轨检车上，激光、数字滤波及图象处理技术得到广泛应用，以计算机为数据处理主体，对轨检信号进行模拟与数字混合处理，确保检测结果不受轨检车运行速度和运行方向的影响。与发达国家相比，我国轨检车的性能和应用标准还存在一定差距，主要表现在
5、：尚没有高速轨检车，现有的准高速轨检车也主要靠引进国外技术制造；部分关键传感器未能国产化；对轨检车的检测数据还不能充分利用。这些都是急待研究和改进的地方。第二章 国外轨道检查车技术2.1 日本Easti综合检测列车Easti是日本完全利用其国内技术开发的综合检测列车，由6辆检测车组成，可以检测轨道几何参数、接触网、通信信号、轮轨作用力、环境噪声等，最高检测速度可达 275km/h。该轨道检测系统安装在列车的第3号车辆上，这个车辆采用了与实际运行车辆相同的两个二轴拖动转向架结构。Easti综合检测列车可在一次运行过程中实现对线路的综合检测功能，但各检测项目之间的检测数据并不综合到一个统一的中心，
6、各检测单元有各自独立的数据显示、记录、转储和地面分析、处理、维护管理决策等系统，全系统仅有位置、时间和速度是统一的。图2-1 日本Easti综合检测列车 Easti综合检测列车是相对成熟的产品，在保障日本高速铁路的运行安全中发挥了重要的作用。其轨道检测方法为弦测法，而目前国内轨检车和世界绝大多数国家轨检车普遍采用惯性基准法，在测量原理上采用两种不同的技术路线。一般认为，弦测法传递函数收敛性差，Easti采用了相应的修正方法。由于弦测法不能全部真实反映轨道状况，在复原及逆滤波处理时仅能换算到40 m波长的测值，因此该方法存在一定的缺陷。惯性基准法受速度影响较大，不适宜低速检测，在高速时更具优势。
7、另外，Easti整套设备及软件均为日本的品牌和自主开发的产品，与我国设备和软件的兼容性差，不利于系统的后续使用和二次开发。2.2 美国Ensco和ImageMap公司轨检车美国各铁路公司均拥有自主研发的轨检车，美国联邦铁路署还委托Ensco公司研制了技术先进的T10型轨检车，用于抽查各铁路公司的线路质量。T10型轨检车采用惯性基准测量原理和非接触式测量方法，应用光电、伺服、数字滤波、局域网技术，最近还增加了钢轨断面测量系统，使轨检车的功能更加齐全，检测速度可达192km/h。ImageMap公司研制的Laserail轨道测量系统采用激光摄像、高速图像处理技术取代了光电伺服技术，体现了轨道检测技
8、术的发展方向。它采用惯性基准原理、非接触式测量方法，系统包括两个光纤陀螺和两个加速度计及其模拟处理板，4个激光器、10台摄像机等，可测量轨距、左右轨向、左右高低、超高、水平、三角坑、曲率、钢轨顶磨和侧磨等。检测速度可达300km/h。2.3 奥地利Plasser公司EM250型轨检车 为适应奥地利高速铁路的检测需要，奥地利EM250型轨检车检测速度为250km/h，其主要技术特点是采用惯性基准原理、光电转换技术和多处理技术等，除了测量轨道几何参数和车辆振动参数外，还能测量钢轨断面、轮轨作用力并记录环境图像EM250 型轨检车有两种途径评定轨道质量：1）采用ADA 程序来获得轨道质量系数，评定轨
9、道区段的整体不平顺状态；2）采用ADA程序来判断超过规定限界值的幅值大小，并对不同等级轨道病害进行分类和统计并能及时发现危及行车安全的轨道病害，又能评定单元区段的线路质量。2.4 德国OMWE和RAILAB轨检车德国OMWE轨检车和RAILAB轨检车的技术特点是在车下建立测量框架，在车内安装与框架相连的三轴稳定性平台，采用3个陀螺和3个伺服加速度计组成了惯性导航系统，为轨道几何参数的测量构建了惯性平台，结合安装在测量框架上的光电传感器，测量相对平台的位移量，经计算机处理合成即可得出轨道的高低、水平、轨向值。检测速度可达300km/h。轨道质量状态的评定方法包括：摘取超限峰值，判断和统计超过A、
10、B、C 三个等级的个数和长度，以及计算500m区段的轨道质量指数TQI、起拨道指数和捣固指数。2.5 意大利“阿基米德号”综合检测列车“阿基米德号”综合检测列车又称 Roger2000，是 MER MEC公司和TECNOGAMMA公司为意大利铁路设计制造的，检测速度可达220km/h。检测项目包括轨道几何参数、钢轨断面、钢轨波浪磨耗、接触网及受流状态、通信和信号、车体和轴箱加速度、轮轨作用力等。车上有57台计算机，每秒钟可处理30G数据，有24个激光器、43个光学摄像传感器、47个加速度计以及大量的强度速度、定位以及温度传感器，以及用于航空电子领域的惯性平台。图2-2 意大利“阿基米德号”综合
11、检测列车意大利高速铁路使用“阿基米德号”综合检测列车已经形成了一整套检测和维修养护体制。综合检测列车各子系统有独立的存储数据库，在速度、时间、空间上保持同步，所有子系统的检测数据集成到车载中央数据库，由中央数据库将数据通过无线网络传输到地面的RFI数据处理中心进行综合分析、比较，从而制定科学的维修保养计划，指导养护维修。其轨道检测在较低速度时采用弦测法，在较高速度时采用惯性基准法，较好地发挥了两种测量原理的优势。2.6 法国MGV综合检测列车目前在法铁的线路上主要应用着三种检查车，分别为Mauzin、Helene和Melusine。Mauzin主要用于轨道几何参数的检测，可以检测轨面高低、断面
12、、方向、扭曲、轨距等项目，采用13m和65m弦，检测速度可以达到200km/h，目前在法铁的高速线上有5辆Mauzin，每年对线路检测23次。Helene主要用于信号的检测，可以测量轨道电路中电流的强度、纵横向交叉对话、轨道的横向阻抗等，检测速度200km/h，每两个星期对线路检测一次。Melusine主要用于检测列车的舒适度以及钢轨断面的绘制，可以测量列车的位置和速度、转向架和车体的加速度、受电弓、钢轨表面、接触网电流等到项目，检测速度300km/h，每15到30天对线路进行一次检测。MGV是专为法国高速铁路研制的综合检测列车，该列车的主要特点是集成以上各系统，并实现检测速度达到320km/
13、h，这样在正常运营（发车间隔34分）的情况下就可以对线路设备进行检测，轨道几何的检测实现无接触化。在MGV检测列车中采用采用法国既有成熟的动力集中式TGV动车组，8节车辆的编组：Coach 1：用于测量车体、轴箱等加速度，测量钢轨断面并进一步计算轨道的几何形位；Coach 2：用于接触网检测，受电弓接收到的电流、弓网的动力学参数以及磨耗情况；Coach 3：用于信号检测，信号的传播、信号传播的速度、同轨道的固定接触； Coach 4：其它杂项，如列车与轨道的通话，GSM，列车定位、列车速度、风力等。其它车辆分别由餐车、卧铺车等组成。该车检测项目比较齐全，几乎包括了从接触网及受流状态、通信信号、
14、轨道几何、钢轨断面、钢轨表面、线路环境数字图像、扣件、轨枕、道碴等各项基础设施和运行状态。第三章 我国的轨道检测车随着我国铁路提速战略的实施，对列车的安全、舒适性提出了更高的要求，同时运行速度的提高和重载列车的开行，对轨道的破坏作用加大，导致轨道状态的恶化加剧。因此，加强轨道动态检测力度，及时掌握轨道质量状态，正确指导线路养护维修，确保铁路运输安全，已成为铁路工作中的一项重要基础工作。截至2004年底，中国铁路现役轨检车按检测系统类型划分为四类共计26辆：GJ-3型（7辆）、GJ4型（12辆）、GJ4G型（1辆）、GJ5型（6辆）；按车辆速度等级划分为：120km/h 等级（11辆）、140k
15、m/h 等级(12辆）、160km/h 等级（3辆）。3.1 GJ-3型轨检车GJ-3型轨检车的技术特点是采用惯性基准原理、运用传感器技术和计算机技术，直接以传感器电压信号作为不平顺超限根据，计算机直接采集超限等级和数量计算扣分，笔式绘图仪记录不平顺波形，可以检测高低、水平、三角坑、车体垂直和水平振动加速度，但轨距、轨向尚无法检测。GJ3 轨检车的电路大多采用20世纪70年代末至80年代初的分离式元件，稳定性差，加之安装时间跨度大，即使同一种仪器使用的元器件也不尽相同，接口也不完全一样，造成了备件选择和备用上的极大困难，养护维修难度很大。3.2 GJ-4型轨检车GJ4型轨检车在美国T10型轨检车的基础上，采用惯性基准原理，应用“传感器模拟信号处理数字信号处理”组成的综合补偿系统对各种误差信号进行补偿修正，检测项目比较齐全，除评价线路质量状态的轨距、轨向、高低、水平、三角坑以及车体水平和垂直振动加速度等指标外，还可识别道岔、道口、桥梁等地面具有显著特征的标志物，方便工务人员查找轨道病害处所。图3-1 GJ-4 轨道检测车GJ-4在测量轨距、轨向的光电伺服机构存在以下3个方面的问题：轨距吊梁对行车安全构成威胁。随着
