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1、轨道检测技术原理及应用培训教程2021.09.25编辑课件编辑课件中国轨检车的开展史n n19531953年年 第一代机械式轨检车第一代机械式轨检车 80km/h80km/h弦测法，用钢丝绳，三轴转向弦测法，用钢丝绳，三轴转向架架n n19701970年年 第二代第二代TSK15TSK15型电子轨检车型电子轨检车 100km/h100km/hn n 弦测法，用旋转变压器，三轴转向弦测法，用旋转变压器，三轴转向架架n n19851985年年 第三代第三代 GJ-3 GJ-3型轨检车型轨检车 120km/h120km/hn n 惯性基准原理、无接触方法，别离惯性基准原理、无接触方法，别离式式n n
2、19961996年年 第四代第四代 GJ-4 GJ-4型轨检车型轨检车 160km/h160km/hn n 惯性基准原理、无接触方法、捷联惯性基准原理、无接触方法、捷联式、双微机式、双微机 我国自主研发轨检车我国引进轨检车n n1968199119681991年年 从美国从美国ENSCOENSCO公司引进轨检车公司引进轨检车 120km/h XGJ-1120km/h XGJ-1型轨检型轨检车车n n1993199619931996年年 美国美国ENSCOENSCO公司公司 160km/h 160km/h XGJ-1XGJ-1型型n n20012001至今，美国至今，美国ImageMap 160
3、km/hImageMap 160km/h、200km/h 200km/h ，GJ-5 GJ-5型轨检车型轨检车 编辑课件编辑课件早期的弦测法原理轨检车n n 早期轨检车利用车轮和测量轮的位移拉动钢丝绳和弹簧，早期轨检车利用车轮和测量轮的位移拉动钢丝绳和弹簧，经滑轮、杠杆的导向和计算，在通过拉条带动圆珠笔实现经滑轮、杠杆的导向和计算，在通过拉条带动圆珠笔实现检测波形输出。是一种简易机械式检测车，检测工程少、检测波形输出。是一种简易机械式检测车，检测工程少、精度低。精度低。n n 中期由旋转变压器输出电压，通过电路计算和传导检中期由旋转变压器输出电压，通过电路计算和传导检测信号，运用磁笔记录仪输出
4、检测波形。是一种简易电气测信号，运用磁笔记录仪输出检测波形。是一种简易电气式检测车。式检测车。编辑课件编辑课件惯性基准法原理轨检车：n n为消除弦测法原理检测数据存在失真的影响，轨检车技术不断为消除弦测法原理检测数据存在失真的影响，轨检车技术不断更新。将惯性基准引入轨检车技术中，伴随电子技术、计算机更新。将惯性基准引入轨检车技术中，伴随电子技术、计算机技术开展。采用技术开展。采用CP-3CP-3、DCZ4DCZ4、电平调节、速度里程等装置，、电平调节、速度里程等装置，由由PCPC机进行数据处理合成输出检测结果。机进行数据处理合成输出检测结果。19861986年研制成功年研制成功GJ-3GJ-3
5、型轨检系统。型轨检系统。n n我国于我国于19861986年成功引进美国年成功引进美国ENSCOENSCO公司的轨检设备，将激光、公司的轨检设备，将激光、伺服、陀螺、电磁、小型计算机技术引入到轨检车中。由此带伺服、陀螺、电磁、小型计算机技术引入到轨检车中。由此带动了我国轨检车技术的进步和开展。动了我国轨检车技术的进步和开展。n n在引进、消化吸收的过程中，经过几年进口设备国产化的开发在引进、消化吸收的过程中，经过几年进口设备国产化的开发研究，研究，19931993年成功研制出目前全路广泛使用的主型轨道检测年成功研制出目前全路广泛使用的主型轨道检测设备设备GJ-4GJ-4型轨检车。型轨检车。n
6、n为适应我国提速、高速开展需要，采用当今高新检测技术，弥为适应我国提速、高速开展需要，采用当今高新检测技术，弥补以前轨检车的检测缺陷，将激光、图像处理、计算机网络技补以前轨检车的检测缺陷，将激光、图像处理、计算机网络技术应用于轨检车，术应用于轨检车，20022002年引进美国年引进美国Image MapImage Map公司检测设备，公司检测设备，成为目前技术领先、功能强大的国内一流成为目前技术领先、功能强大的国内一流GJ-5GJ-5型轨检车。型轨检车。编辑课件编辑课件轨检车检测设备结构图编辑课件编辑课件检测坐标系的定义编辑课件编辑课件轨检车检测工程正号定义 n n轨检车正向：检测梁位于轨检车
7、二轨检车正向：检测梁位于轨检车二位端，定义二位端至一位端方向为位端，定义二位端至一位端方向为轨检车正向，轨检车行使方向与轨轨检车正向，轨检车行使方向与轨检车正向一致时为正向检测，反之检车正向一致时为正向检测，反之为反向检测。为反向检测。n n轨距偏差正负：实际轨距大于轨距偏差正负：实际轨距大于标准轨距时轨距偏差为正，反之为标准轨距时轨距偏差为正，反之为负；负；n n上下正负：上下向上为正，向下为上下正负：上下向上为正，向下为负；负；n n轨向正负：顺轨检车正向，轨向向轨向正负：顺轨检车正向，轨向向左为正，向右为负；左为正，向右为负；n n水平正负：顺轨检车正向，左轨高水平正负：顺轨检车正向，左
8、轨高为正，反之为负；为正，反之为负；n n曲率正负：顺轨检车正向，右拐曲曲率正负：顺轨检车正向，右拐曲线曲率为正，左拐曲线曲率为负；线曲率为正，左拐曲线曲率为负；n n车体水平加速度：平行车体地板，车体水平加速度：平行车体地板，垂直于轨道方向，顺轨检车正向，垂直于轨道方向，顺轨检车正向，向左为正；向左为正；n n车体垂向加速度：垂直于车体地板，车体垂向加速度：垂直于车体地板，向上为正。向上为正。编辑课件编辑课件轨检车动态检查工程n n轨道不平顺动态检查的主要设备轨道不平顺动态检查的主要设备是轨道检查车，检查包括轨道动是轨道检查车，检查包括轨道动态不平顺和车辆动态响应。态不平顺和车辆动态响应。n
9、 n中国轨检车检查工程主要包括左中国轨检车检查工程主要包括左右上下、左右轨向、水平、三角右上下、左右轨向、水平、三角坑、曲线超高、曲线半径、轨距、坑、曲线超高、曲线半径、轨距、车体水平和垂直振动加速度、左车体水平和垂直振动加速度、左右轴箱垂直振动加速度等。右轴箱垂直振动加速度等。n n轨检车根据轨道动态不平顺和车轨检车根据轨道动态不平顺和车辆动态响应综合评价轨道状态。辆动态响应综合评价轨道状态。n n新型轨检车还增加了钢轨断面、新型轨检车还增加了钢轨断面、波磨、断面磨耗、轨底坡、外表波磨、断面磨耗、轨底坡、外表擦伤、道床断面、线路环境监视擦伤、道床断面、线路环境监视等工程检测。等工程检测。编辑
10、课件编辑课件轨道不平顺定义轨道不平顺定义：轨距点n n“线规规定实际钢轨顶面以下钢轨内侧线规规定实际钢轨顶面以下钢轨内侧16mm16mm处处轮轨接触点。轮轨接触点。n n目前轨检车检测的是目前轨检车检测的是16mm16mm点点 编辑课件编辑课件轨道不平顺定义轨道不平顺定义：轨距n n同一轨道横截面内左右钢轨两轨距点之间的最短同一轨道横截面内左右钢轨两轨距点之间的最短距离。距离。n n目前轨检车检测目前轨检车检测16mm16mm点间距离。点间距离。编辑课件编辑课件轨道不平顺定义轨道不平顺定义：轨向n n钢轨内侧轨距点垂直钢轨内侧轨距点垂直于轨道方向偏离轨距于轨道方向偏离轨距点平均位置的偏差。点平
11、均位置的偏差。分左右轨向两种。分左右轨向两种。n n轨向也称作方向。轨向也称作方向。编辑课件编辑课件轨道不平顺定义：上下轨道不平顺定义：上下n n钢轨顶面垂直于轨道钢轨顶面垂直于轨道方向偏离钢轨顶面平方向偏离钢轨顶面平均位置的偏差。分左均位置的偏差。分左右上下两种。右上下两种。编辑课件编辑课件轨道不平顺定义轨道不平顺定义：水平、超高n n中国水平：同一轨道横截中国水平：同一轨道横截面上左右钢轨顶面所在水面上左右钢轨顶面所在水平面的高度差。不含圆曲平面的高度差。不含圆曲线上设置的超高和缓和曲线上设置的超高和缓和曲线上超高顺坡量。线上超高顺坡量。n nUICUIC水平水平n n型轨检车车相对水平型
12、轨检车车相对水平n n超高：曲线地段外轨顶面超高：曲线地段外轨顶面与内轨顶面设计水平高度与内轨顶面设计水平高度之差。之差。编辑课件编辑课件轨道不平顺定义轨道不平顺定义：三角坑n n轨道平面的扭曲，沿轨道平面的扭曲，沿轨道方向前后两水平轨道方向前后两水平代数差。代数差。n n也称作扭曲也称作扭曲编辑课件编辑课件轨道不平顺定义轨道不平顺定义：复合不平顺n n在轨道同一位置上，垂向和在轨道同一位置上，垂向和横向不平顺共存时称为轨道横向不平顺共存时称为轨道复合不平顺。目前主要指轨复合不平顺。目前主要指轨向不平顺与水平不平顺组合向不平顺与水平不平顺组合的逆向不平顺。的逆向不平顺。n n复合不平顺的计算如
13、下：复合不平顺的计算如下：复合不平顺复合不平顺 X-1.5YX-1.5Y 式中式中:X:X为轨向不平顺值；为轨向不平顺值；Y Y为水平不平顺值。为水平不平顺值。水平为正，轨向为负，不利情况 编辑课件编辑课件轨道不平顺定义轨道不平顺定义：钢轨断面磨耗n n垂直磨耗：标准钢轨垂直磨耗：标准钢轨断面宽度内侧断面宽度内侧1/3 1/3 处处实际钢轨垂向磨耗。实际钢轨垂向磨耗。n n侧面磨耗：标准钢轨侧面磨耗：标准钢轨顶面以下顶面以下16mm16mm处实处实际钢轨垂向磨耗。际钢轨垂向磨耗。n n总磨耗：垂直磨耗总磨耗：垂直磨耗+1/2+1/2侧面磨耗侧面磨耗垂直磨耗垂直磨耗侧面磨耗侧面磨耗编辑课件编辑课
14、件轨道不平顺定义轨道不平顺定义：钢轨波磨n n波形磨耗是指钢轨顶面上波形磨耗是指钢轨顶面上出现的波状不均匀磨耗。出现的波状不均匀磨耗。按其波长分为短波或称按其波长分为短波或称波纹型磨耗和长波或波纹型磨耗和长波或称波浪型磨耗两种。称波浪型磨耗两种。n n波纹型磨耗为波长约波纹型磨耗为波长约5050100mm100mm，波幅，波幅0.10.10.4mm0.4mm的周期性不平顺；的周期性不平顺；n n波浪型磨耗为波长波浪型磨耗为波长100mm100mm以上，以上，3000mm 3000mm 以下，波辐以下，波辐2mm2mm以内的以内的周期性不平顺。周期性不平顺。编辑课件编辑课件新增评分工程n n轨距
15、变化率n n曲率变化率n n横向水平加速度变化率编辑课件编辑课件轨距变化率n n只要满足列车通过条只要满足列车通过条件连续不变轨距小轨件连续不变轨距小轨距有利车辆动力性能。距有利车辆动力性能。轨距检测受标定误差轨距检测受标定误差影响，常产生检测系影响，常产生检测系统误差。统误差。n n由相隔由相隔2.5m2.5m的两点实的两点实际测量的轨距差除以际测量的轨距差除以2.5m2.5m得到。得到。n n选择选择2.5m2.5m主要考虑车主要考虑车辆轴距和滤波。辆轴距和滤波。n n轨距变化率直接影响轨距变化率直接影响轮轨接触几何，危机轮轨接触几何，危机行车平安和舒适性。行车平安和舒适性。编辑课件编辑课
16、件曲率测量方法曲率测量方法n n曲率是以列车走行的单曲率是以列车走行的单位距离轨道的方向角的位距离轨道的方向角的变化表示。即：变化表示。即：n n由摇头陀螺陀螺可以测由摇头陀螺陀螺可以测量摇头速率量摇头速率编辑课件编辑课件曲率变化率n n目前轨检车是由相隔目前轨检车是由相隔18m18m的两点实际测量的曲率差除以的两点实际测量的曲率差除以18m18m计算得到。计算得到。n n选择选择18m18m主要考虑车辆定距和滤波。主要考虑车辆定距和滤波。n n曲率可以通过测量曲率可以通过测量20m20m正矢得到，简化近似公式为：正矢得到，简化近似公式为：n n ，C C为曲率为曲率(1/m)(1/m)，为为20m20m正矢正矢(mm)(mm)。n n曲率变化率静态测量时，基长取曲率变化率静态测量时，基长取20m20m，那么曲率变化率为，那么曲率变化率为:n n 。即弦长。即弦长20m20m正矢变化为正矢变化为1mm1mm时，曲率时，曲率变化率为变化率为 。n n这只是简单计算，还要做些数据处理，消除测量误差和不这只是简单计算，还要做些数据处理，消除测量误差和不需要的成分。需要的成分。n n曲率变化率
