輕型軌道幾何參數(shù)檢測(cè)車

1、輕型軌道幾何參數(shù)檢查小車-項(xiàng)目建議書1 引言1.1 在線檢測(cè)在鐵路系統(tǒng)的地位和作用1.1.1 在 線檢測(cè)是鐵路運(yùn)輸安全的重要組成部分眾所周知 ,隨著第六次大提速的實(shí)施,我國(guó)鐵路已步入高速鐵路新紀(jì)元 ,這也意味著我國(guó)鐵路安全運(yùn)輸生產(chǎn)面臨著新的更高要求。為了確保高速、重載列車安全、可靠、準(zhǔn)點(diǎn)運(yùn)行,加大高新科技應(yīng)用力度、改革運(yùn)輸組織及其設(shè)備檢修維護(hù)方式和手段勢(shì)在必行。其中 ,被世界鐵路先進(jìn)國(guó)家所證實(shí)的安全保障體系 ,是高速鐵路不可缺少的技術(shù)手段,它實(shí)際上是一個(gè)以人為核心的“人機(jī)環(huán)”檢測(cè)、控制和管理系統(tǒng)。通常,它包括有列車控制與行車指揮自動(dòng)化系統(tǒng),技術(shù)設(shè)備的檢測(cè)、控制、整備與維修系統(tǒng),故障自動(dòng)診斷、報(bào)

2、警和防護(hù)系統(tǒng),環(huán)境監(jiān)測(cè)與報(bào)警,事故和災(zāi)害的應(yīng)變、救援和恢復(fù)系統(tǒng),自然災(zāi)害的預(yù)報(bào)、監(jiān)測(cè)、告警、防護(hù)與減災(zāi),等等。不難看出 ,檢測(cè)技術(shù)自始至終貫穿在鐵路安全保障體系的每一個(gè)環(huán)節(jié)之中,而在線檢測(cè)技術(shù)無疑是現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)中的一個(gè)佼佼者,它對(duì)提高鐵路安全保障體系有效性至關(guān)重要。1.1.2 在 線檢測(cè)是監(jiān)控運(yùn)行裝備的有效技術(shù)手段在線檢測(cè)技術(shù)是建立在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)上的一門應(yīng)用型技術(shù)學(xué)科,它以不影響被檢測(cè)物體正常工作為前提, 利用電磁、光電、激光、無線電、超聲波等物理手段,通過不間斷連續(xù)實(shí)時(shí)測(cè)量其目標(biāo)對(duì)象的工作狀態(tài)或性能指標(biāo)的檢測(cè)方式,檢查其目標(biāo)對(duì)象物質(zhì)是否存在不正常狀態(tài)（即故障）,并對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)分析、數(shù)據(jù)記

3、錄或自動(dòng)糾偏 ,借助傳輸和顯示技術(shù)輸出其最終判斷結(jié)果。在線檢測(cè)技術(shù)涉及傳感技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圖像技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及數(shù)據(jù)處理分析技術(shù)等不同范疇的學(xué)科,是現(xiàn)代化鐵路不可缺失的一個(gè)技術(shù)手段。1.1.3 采用先進(jìn)的在線檢測(cè)技術(shù)勢(shì)在必行現(xiàn)代鐵路的高速化和重載化 ,極大地推進(jìn)了在線檢測(cè)技術(shù)在鐵路系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)程,特別是隨著鐵路科技和裝備的飛速發(fā)展,涌現(xiàn)出越來越多的各種新型在線檢測(cè)設(shè)備來提高鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩浴＠?,高速、重載列車會(huì)使多數(shù)鋼軌長(zhǎng)期處于“重負(fù)”之下而導(dǎo)致出現(xiàn)諸如裂縫等現(xiàn)象 , 一種由英國(guó)華威大學(xué)物理系研究人員研制的軌道裂縫探測(cè)儀成功地解決了鋼軌探傷難題。 這種探測(cè)儀能夠安裝在貨運(yùn)和客

4、運(yùn)列車上 ,在列車載客、 載貨運(yùn)行時(shí)探測(cè)軌道裂縫,由于這種探測(cè)儀的超聲波探測(cè)速度高達(dá)3000m/s, 即使是時(shí)速為 300 km 的高速列車也能使用。由此可見 , 在高速鐵路系統(tǒng)中大力推廣和發(fā)展新一代在線檢測(cè)技術(shù)設(shè)備,勢(shì)在必行。1.2 在線檢測(cè)技術(shù)在鐵路系統(tǒng)的應(yīng)用1.2.1 在線檢測(cè)技術(shù)的門類及其發(fā)展前景在線檢測(cè)作為一門多學(xué)科的綜合性技術(shù)正式進(jìn)入鐵路系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用 ,對(duì)保障鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)安全起到了積極作用。 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和相互間的滲透,各種新型在線檢測(cè)方式不斷涌現(xiàn), 形成了以微機(jī)監(jiān)控檢測(cè)、射頻識(shí)別檢測(cè)、紅外線檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、傳感檢測(cè)、圖像識(shí)別檢測(cè)等為主流的在線檢測(cè)體系。 目前 ,

5、鐵路系統(tǒng)在線檢測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用在單項(xiàng)設(shè)備設(shè)施和系統(tǒng) 2 個(gè)層面上。對(duì)于設(shè)備設(shè)施而言 ,在線檢測(cè)含蓋了研制、生產(chǎn)、施工、日常檢修和維護(hù)等方面,其檢測(cè)裝備的功能也不斷得到擴(kuò)展,并向一體化、車載化和實(shí)時(shí)化方向發(fā)展;對(duì)于系統(tǒng)而言 ,在線檢測(cè)含蓋了列車運(yùn)行控制、調(diào)度指揮、車輛監(jiān)控管理、維修養(yǎng)護(hù)、客貨營(yíng)銷等系統(tǒng), 隨著系統(tǒng)的相互滲透和相互融合,在線檢測(cè)技術(shù)裝備將向貫穿包括安全監(jiān)控、行車指揮、 運(yùn)營(yíng)管理和服務(wù)等在內(nèi)的整個(gè)鐵路系統(tǒng)全方位擴(kuò)展。1.2.2 監(jiān)控檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用監(jiān)控檢測(cè)技術(shù)在鐵路信號(hào)、機(jī)車車輛等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用 ,其最大的特點(diǎn)是充分利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信、現(xiàn)場(chǎng)總線、數(shù)據(jù)庫(kù)以及功能強(qiáng)大的軟件工程,并輔以傳

6、感器、打印機(jī)、顯示器等設(shè)備 ,能夠?qū)z測(cè)目標(biāo)進(jìn)行全方位的監(jiān)測(cè)和記錄 ,有效地提供故障判斷、分析和報(bào)警等功能。例如 , 信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就是一種保證行車安全、加強(qiáng)信號(hào)設(shè)備結(jié)合部管理、監(jiān)測(cè)鐵路信號(hào)設(shè)備運(yùn)用質(zhì)量的在線檢測(cè)裝備,它通過監(jiān)測(cè)并記錄信號(hào)設(shè)備的主要運(yùn)行狀態(tài),為路局、 電務(wù)段及車站掌握設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)和進(jìn)行事故分析提供科學(xué)依據(jù)。 同時(shí),該在線檢測(cè)裝備還具有數(shù)據(jù)邏輯判斷功能 ,當(dāng)信號(hào)設(shè)備工作偏離預(yù)定界限或出現(xiàn)異常時(shí),能及時(shí)進(jìn)行報(bào)警,避免因設(shè)備故障或違章操作影響列車的安全、 正點(diǎn)運(yùn)行。 又如,一種被稱之為軌道智能動(dòng)態(tài)檢測(cè)儀的在線檢測(cè)裝置是借助微機(jī)技術(shù)檢測(cè)列車運(yùn)行過程中振動(dòng)加速度來診斷線路狀態(tài)的微機(jī)監(jiān)

7、控檢測(cè)設(shè)備。該裝置在微機(jī)控制下,能自動(dòng)計(jì)程、自動(dòng)檢測(cè)水平和垂直2 個(gè)方向的列車振動(dòng)加速度及實(shí)時(shí)車速還能自動(dòng)打印出線路超限處的里程、 加速度及實(shí)時(shí)車速,并同時(shí)將全程檢測(cè)的記錄數(shù)據(jù)保存在微機(jī)中 ,以便通過軟件對(duì)全程數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,實(shí)施有針對(duì)性的維修,防止病害蔓延,確保線路質(zhì)量。1.2.3 傳感檢測(cè)的應(yīng)用隨著熱敏、光電、壓敏等傳感器門類及技術(shù)性能的飛速發(fā)展,采用各種傳感器作為獲取檢測(cè)目標(biāo)性能參數(shù)的傳感檢測(cè)技術(shù)幾乎涉及到鐵路車、機(jī)、工、電、輛各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域,成為在線檢測(cè)裝置的一個(gè)重要組成部分。 例如 ,一個(gè)可在列車高速通過時(shí)進(jìn)行車輪探傷和測(cè)量車軸負(fù)載的在線檢測(cè)裝置, 當(dāng)列車通過時(shí)其傳感器就會(huì)發(fā)出光信號(hào),并

8、將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榇碥囕喪軗p特征和車軸負(fù)載特征的電子信號(hào),然后借助專用軟件分析便能確定車輪的受損狀態(tài)和車輛載重又如 ,在機(jī)務(wù)段機(jī)車入庫(kù)線上安裝機(jī)車輪對(duì)尺寸在線檢測(cè)設(shè)備,當(dāng)機(jī)車入庫(kù)時(shí)能夠動(dòng)態(tài)檢測(cè)機(jī)車的輪對(duì)踏面擦傷深度、輪對(duì)圓周磨耗、輪緣厚度和內(nèi)側(cè)距等參數(shù),一旦超限便能自動(dòng)報(bào)警,且實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享, 以改變?nèi)斯z測(cè)存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、漏檢和難以發(fā)現(xiàn)隱患等狀況。1.3 鐵路系統(tǒng)采用在線檢測(cè)的對(duì)策和措施1.3.1 存在的問題縱觀我國(guó)鐵路在線檢測(cè)應(yīng)用的現(xiàn)狀,雖然近幾年來,一大批在線檢測(cè)技術(shù)裝備和系統(tǒng)得到了應(yīng)用 ,并取得了一定的成效,列車運(yùn)行監(jiān)控裝置、 信號(hào)微機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)、 列車軸溫紅外探測(cè)和集 中報(bào)警系統(tǒng)、超偏載儀

9、等在線檢測(cè)設(shè)備就是其中的典范。但隨著高速、重載列車的迅速發(fā)展在線檢測(cè)應(yīng)用無論在技術(shù)上和組織協(xié)調(diào)上 ,還是在人員培訓(xùn)和資金投入上,都跟不上鐵路建設(shè)、裝備更新和技術(shù)發(fā)展的要求。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:（ 1 ） 目前已經(jīng)裝備的在線檢測(cè)設(shè)備還沒有完全覆蓋所有的鐵路關(guān)鍵裝備和安全設(shè)施 , 而且其技術(shù)水平與國(guó)外先進(jìn)鐵路相比還存在著較大差距。 例如 , 國(guó)外鐵路在線檢測(cè)設(shè)備中大量采用先進(jìn)的電子、信息和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),并將其融入到鐵路各個(gè)專業(yè)領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,聯(lián)動(dòng)自動(dòng)監(jiān)控。特別是在圖像化檢測(cè)、車載化檢測(cè)等方面,一種采用高速攝像和激光技術(shù)安裝在運(yùn)營(yíng)車輛車軸上的看管的軌道幾何形狀檢測(cè)量系統(tǒng)就是一個(gè)典型的例子,

10、 該系統(tǒng)在車輛運(yùn)行中自動(dòng)收集軌道幾何數(shù)據(jù),通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒胩幚硌b置,并與軌道數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)對(duì)比 ,再經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸給管理人員進(jìn)行分析和判斷。（2） 雖然有的在線檢測(cè)設(shè)備在使用中不斷改造升級(jí),但其技術(shù)規(guī)范、 操作標(biāo)準(zhǔn)、 維修規(guī)程等技術(shù)管理方面往往沒有及時(shí)同步跟進(jìn)。尤其是各種在線檢測(cè)裝備在全路范圍內(nèi)尚未形成一個(gè)包括定義界定、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)用接口等內(nèi)容的統(tǒng)一規(guī)范,也未形成一個(gè)完整的信息共享的全程全網(wǎng)的在線檢測(cè)系統(tǒng),更沒有達(dá)到從科研、制造、安裝到運(yùn)用、維護(hù)、更新的全方位、全過程的一條龍配套協(xié)調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)化管理要求。（3） 隨著鐵路機(jī)構(gòu)改革進(jìn)程的加速,從事在線檢測(cè)裝備管、 修、 用的人員也發(fā)生了很大變化

11、,機(jī)構(gòu)撤并造成減員、轉(zhuǎn)崗等現(xiàn)象十分普遍,加上現(xiàn)有人員存在編制不明確、缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、理論知識(shí)培訓(xùn)不足等問題 ,一定程度上影響我國(guó)鐵路在線檢測(cè)技術(shù)隊(duì)伍的完善和建設(shè),也影響了鐵路在線檢測(cè)技術(shù)及其裝備的開發(fā)應(yīng)用和日常使用。（ 4 ）在引進(jìn)和消化吸收國(guó)外鐵路先進(jìn)在線檢測(cè)技術(shù)及其裝備等方面還存在著不足和欠缺,有待于進(jìn)一步加強(qiáng)。例如 ,在引進(jìn)國(guó)外鐵路先進(jìn)裝備的同時(shí)往往對(duì)與其相關(guān)聯(lián)的在線檢測(cè)技術(shù)或附屬設(shè)備重視不夠, 更談不上引進(jìn)與在線檢測(cè)相關(guān)的技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及其配套資料。對(duì)策和措施的探討1.3.2 應(yīng)對(duì)措施眾所周知 ,我國(guó)鐵路將迎來一個(gè)持續(xù)高速發(fā)展的新時(shí)代。與此同時(shí),隨著科技的迅速發(fā)展用于在線檢測(cè)的各種新技術(shù)

12、、新材料、新器件和新工藝也日趨成熟,鐵路系統(tǒng)只要采取相應(yīng)的對(duì)策和措施, 就能讓無損檢測(cè)技術(shù)發(fā)揮更大的效能。（ 1 ）加強(qiáng)推廣應(yīng)用 , 根據(jù)自身的實(shí)際情況來加大在線檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用的力度,而且要相互合作共同聯(lián)手來部署結(jié)合部或相關(guān)聯(lián)的在線檢測(cè)裝備。一方面要完善本系統(tǒng)的檢測(cè)體系消滅檢測(cè)的空白點(diǎn) ,將安全、質(zhì)量隱患納入可監(jiān)測(cè)的范圍之內(nèi) ;另一方面要注重共線共網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用 ,最大程度實(shí)現(xiàn)信息共享, 以降低成本、提高技術(shù)含量, 以成全路全程全網(wǎng)的完善的在線檢測(cè)體系。（ 2）采用高新科技,提高設(shè)備技術(shù)含量加大科研力度,努力推進(jìn)在線檢測(cè)裝備實(shí)現(xiàn)從單一項(xiàng)目檢測(cè)向綜合項(xiàng)目檢測(cè)、從粗放型定性檢測(cè)向精細(xì)型定量檢測(cè)、從抽象

13、數(shù)據(jù)顯示向直觀圖像顯示、從地面固定檢測(cè)向車載移動(dòng)檢測(cè)以及從點(diǎn)對(duì)點(diǎn)檢測(cè)信息傳輸向網(wǎng)絡(luò)化檢測(cè)信息傳輸?shù)劝l(fā)展目標(biāo), 在較短時(shí)期內(nèi)實(shí)現(xiàn)裝備更新?lián)Q代 ,以滿足高速、重載鐵路發(fā)展的需要。（ 3 ） 內(nèi)外并舉 ,借鑒國(guó)外先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)在加大國(guó)內(nèi)研究開發(fā)在線檢測(cè)技術(shù)裝備力度的同時(shí)密切關(guān)注國(guó)外鐵路無損檢測(cè)技術(shù)裝備的發(fā)展新動(dòng)向 ,通過引進(jìn)、 合作、 交流等方式,有效地消化吸收先進(jìn)技術(shù)和成功經(jīng)驗(yàn),避免走彎路 ,在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展,迎頭趕上世界先進(jìn)水平。與此同時(shí) ,引進(jìn)和借鑒國(guó)外先進(jìn)裝備還必須要重視包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、檢定規(guī)程、設(shè)備接口和配套設(shè)施等方面技術(shù)資料的消化研究工作, 以避免發(fā)生制式混亂、互不配套、維修困難等不良

14、后果。（ .4 鐵路路軌幾何參數(shù)檢測(cè)設(shè)備現(xiàn)狀1.4.1 手動(dòng)推檢車目前，成熟且市場(chǎng)應(yīng)用較廣的手動(dòng)檢測(cè)車型號(hào)主要有g(shù)jy-h-1 、 gjy-h-2 、 gjy-h3 軌道檢查儀以及徠卡軌道檢測(cè)系統(tǒng) grp3000 、 grp5000 等。國(guó)產(chǎn) gjy-h-1俅卡 grp3000，經(jīng)圖1:手動(dòng)推檢車上述系統(tǒng)均利用安裝在手推小車上的傾角傳感器、位移傳感器、里程傳感器采集數(shù)據(jù) 過單片機(jī)數(shù)據(jù)處理把結(jié)果直接顯示在儀器液晶屏幕上。如有需要還可以把數(shù)據(jù)通過usb 口上傳至計(jì)算機(jī)顯示波形，打印報(bào)表測(cè)量小車到鋼 獻(xiàn)上面距離沏量小車與右軌相時(shí)位移軌道方向/測(cè)量小車 /與左軌相 /對(duì)荏移丁測(cè)量小車 到鋼軌上 面距離

15、軌史方向一1 435 ee小車車輪直線位移傳感器傾角傳感器itl圖2:推檢車結(jié)構(gòu)示意功能實(shí)現(xiàn)上，以國(guó)產(chǎn)gjy-h系列檢測(cè)車為例，其可檢測(cè)軌距、水平、三角坑、軌距變化率、左右軌向、左右高低、輪緣槽和里程，自帶單片微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)顯示8小時(shí)以上，配數(shù)據(jù)分析處理系檢測(cè)數(shù)值或偏差值，有標(biāo)記和暫停等功能。采用 h型雙邊檢測(cè)方案，可同時(shí)檢測(cè)左右軌道的軌向和高低，可快速解體、搬運(yùn)。系統(tǒng)一次充電可連續(xù)工作 統(tǒng) railway chk xp圖 3: 國(guó)產(chǎn)推檢車及其校驗(yàn)平臺(tái)手動(dòng)推檢車性能指標(biāo)參數(shù)：左、右軌向（ 10 米弦）示值誤差： 1.0mm ；左、右高低（10 米弦 ）示值誤差：1.0mm ；軌

16、距測(cè)量范圍：1410mm1470mm ;軌距變化率示值誤差： 0.5%;軌距示值誤差： 0.5mm ；水平及超高測(cè)量范圍： 200mm ；水平及超高示值誤差： 0.5mm ；里程示值誤差：5%;本體重量：約 60kg ；外形尺寸：（l wxh） =1700mm x1430mm x350mm ;三角坑示值誤差： 1.0mm ；輪緣槽測(cè)量范圍：35mm50mm;1.4.2 列車綜檢車隨著列車速度的提高，對(duì)列車的安全、舒適性提出了更高的要求，同時(shí)運(yùn)行速度的提高和重載列車的開行，對(duì)軌道的破壞作用加大，導(dǎo)致軌道狀態(tài)的惡化加劇。因此，加強(qiáng)軌道動(dòng)態(tài)檢測(cè)力度，及時(shí)掌握軌道質(zhì)量狀態(tài)，正確指導(dǎo)線路養(yǎng)護(hù)維修，確保鐵

17、路運(yùn)輸安全，已成為鐵路工作中的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)工作。軌道檢測(cè)的設(shè)備主要是軌檢車（軌道檢查車）。發(fā)達(dá)國(guó)家大多數(shù)擁有自己研制生產(chǎn)的中高速或高速軌檢車。在高速軌檢車上，激光、數(shù)字濾波及圖象處理技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，以計(jì)算機(jī)為數(shù)據(jù)處理主體，對(duì)軌檢信號(hào)進(jìn)行模擬與數(shù)字混合處理，確保檢測(cè)結(jié)果不受軌檢車運(yùn)行速度和運(yùn)行方向的影響。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)軌檢車的性能和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)還存在一定差距，主要表現(xiàn)在：尚沒有高速軌檢車，現(xiàn)有的準(zhǔn)高速軌檢車也主要靠引進(jìn)國(guó)外技術(shù)制造；部分關(guān)鍵傳感器未能國(guó)產(chǎn)化；對(duì)軌檢車的檢測(cè)數(shù)據(jù)還不能充分利用。這些都是急待研究和改進(jìn)的地方。1.4.2.1 國(guó)產(chǎn)軌道檢測(cè)車中國(guó)鐵路現(xiàn)役軌檢車按檢測(cè)系統(tǒng)類型劃分為四類

18、：gj-3型,gj4型,gj 4g型,gj 5型（引進(jìn)美國(guó) imagemap 公司設(shè)備） ； 按車輛速度等級(jí)劃分為： 120km/h 等級(jí)、 140km/h 等 級(jí)、 160km/h 等級(jí)。我國(guó)軌檢車可檢測(cè) 13 項(xiàng)內(nèi)容，包括：左右軌的前后高低、左右軌的軌向、水平、左右軌的不平順、曲線外軌超高、曲線半徑、軌距、線路扭曲、車體水平和垂直振動(dòng)加速度、左右軸箱垂直振動(dòng)加速度等。除檢測(cè)軌道幾何形位外，還可以從輪軌相互作用和行車平穩(wěn)性等方面對(duì)軌道狀態(tài)作出綜合評(píng)價(jià)。圖 4: gj-4 軌道檢測(cè)車隨著 2007 年 4 月 18 日鐵路第六次大提速200-250km/h 動(dòng)車組的開行， 出現(xiàn)了新型的綜合檢測(cè)

19、車（ 200km/h 等級(jí)），不僅具有g(shù)j-5 的功能，還可以檢測(cè)供電接觸網(wǎng)、信號(hào)檢測(cè)、列車運(yùn)行動(dòng)力學(xué)指標(biāo)等。圖 5: 檢測(cè)車內(nèi)部設(shè)備1.4.2.2 國(guó)外軌道檢測(cè)車（ 1 ）日本 east i 綜合檢測(cè)列車east i 是日本完全利用其國(guó)內(nèi)技術(shù)開發(fā)的綜合檢測(cè)列車， 由 6 輛檢測(cè)車組成， 可以檢測(cè)軌道幾何參數(shù)、 接觸網(wǎng)、 通信信號(hào)、 輪軌作用力、 環(huán)境噪聲等， 最高檢測(cè)速度可達(dá)275km/h該軌道檢測(cè)系統(tǒng)安裝在列車的第 3 號(hào)車輛上，這個(gè)車輛采用了與實(shí)際運(yùn)行車輛相同的兩個(gè)二軸拖動(dòng)轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)。 east i 綜合檢測(cè)列車可在一次運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)線路的綜合檢測(cè)功能，但各檢測(cè)項(xiàng)目之間的檢測(cè)數(shù)據(jù)并不綜

20、合到一個(gè)統(tǒng)一的中心，各檢測(cè)單元有各自獨(dú)立的數(shù)據(jù)顯示、記錄、轉(zhuǎn)儲(chǔ)和地面分析、處理、維護(hù)管理決策等系統(tǒng)，全系統(tǒng)僅有位置、時(shí)間和速度是統(tǒng)一的。east i 綜合檢測(cè)列車是相對(duì)成熟的產(chǎn)品， 在保障日本高速鐵路的運(yùn)行安全中發(fā)揮了重要的作用。其軌道檢測(cè)方法為弦測(cè)法，而目前國(guó)內(nèi)軌檢車和世界絕大多數(shù)國(guó)家軌檢車普遍采用慣性基準(zhǔn)法，在測(cè)量原理上采用兩種不同的技術(shù)路線。（ 2 ）美國(guó) ensco 和 imagemap 公司軌檢車美國(guó)各鐵路公司均擁有自主研發(fā)的軌檢車，美國(guó)聯(lián)邦鐵路署還委托 ensco 公司研制了技術(shù)先進(jìn)的 t10 型軌檢車，用于抽查各鐵路公司的線路質(zhì)量。 t10 型軌檢車采用慣性基準(zhǔn)測(cè)量原理和非接觸式

21、測(cè)量方法，應(yīng)用光電、伺服、數(shù)字濾波、局域網(wǎng)技術(shù)，最近還增加了鋼軌斷面測(cè)量系統(tǒng)，使軌檢車的功能更加齊全，檢測(cè)速度可達(dá)192km/h 。imagemap 公司研制的 laserail 軌道測(cè)量系統(tǒng)采用激光攝像、高速圖像處理技術(shù)取代了光電伺服技術(shù)，體現(xiàn)了軌道檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向。它采用慣性基準(zhǔn)原理、非接觸式測(cè)量方法，系統(tǒng)包括兩個(gè)光纖陀螺和兩個(gè)加速度計(jì)及其模擬處理板， 4 個(gè)激光器、 10 臺(tái)攝像機(jī)等，可測(cè)量軌距、左右軌向、左右高低、超高、水平、三角坑、曲率、鋼軌頂磨和側(cè)磨等。檢測(cè)速度可達(dá) 300km/h 。（ 3）奧地利 plasser 公司 em 250 型軌檢車為適應(yīng)奧地利高速鐵路的檢測(cè)需要，奧地

22、利 em250 型軌檢車檢測(cè)速度為 250km/h ，其主要技術(shù)特點(diǎn)是采用慣性基準(zhǔn)原理、光電轉(zhuǎn)換技術(shù)和多處理技術(shù)等，除了測(cè)量軌道幾何參數(shù)和車輛振動(dòng)參數(shù)外，還能測(cè)量鋼軌斷面、輪軌作用力并記錄環(huán)境圖像em250 型軌檢車有兩種途徑評(píng)定軌道質(zhì)量：a）采用ada-r程序來獲得軌道質(zhì)量系數(shù)，評(píng)定軌道區(qū)段的整體不平順狀態(tài)；b）采用ada-田程序來判斷超過規(guī)定限界值的幅值大小，并對(duì)不同等級(jí)軌道病害進(jìn)行分類和統(tǒng)計(jì)并能及時(shí)發(fā)現(xiàn)危及行車安全的軌道病害，又能評(píng)定單元區(qū)段的線路質(zhì)量。4 ）德國(guó)omwe 和 railab 軌檢車德國(guó) omwe 軌檢車和 railab 軌檢車的技術(shù)特點(diǎn)是在車下建立測(cè)量框架，在車內(nèi)安裝與框

23、架相連的三軸穩(wěn)定性平臺(tái)，采用 3 個(gè)陀螺和 3 個(gè)伺服加速度計(jì)組成了慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，為軌道幾何參數(shù)的測(cè)量構(gòu)建了慣性平臺(tái)，結(jié)合安裝在測(cè)量框架上的光電傳感器，測(cè)量相對(duì)平臺(tái)的位移量，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理合成即可得出軌道的高低、水平、軌向值。檢測(cè)速度可達(dá)300km/h 。軌道質(zhì)量狀態(tài)的評(píng)定方法包括：摘取超限峰值，判斷和統(tǒng)計(jì)超過a、 b 、 c 三個(gè)等級(jí)的個(gè)數(shù)和長(zhǎng)度，以及計(jì)算500m 區(qū)段的軌道質(zhì)量指數(shù)tqi 、起撥道指數(shù)和搗固指數(shù)。（ 5 ）意大利“阿基米德號(hào)”綜合檢測(cè)列車“阿基米德號(hào)”綜合檢測(cè)列車又稱 roger2000 ， 是 mer mec 公司和 tecnogamma 公司為意大利鐵路設(shè)計(jì)制造的，檢測(cè)速

24、度可達(dá)220km/h 。檢測(cè)項(xiàng)目包括軌道幾何參數(shù)、鋼軌斷面、鋼軌波浪磨耗、接觸網(wǎng)及受流狀態(tài)、通信和信號(hào)、車體和軸箱加速度、輪軌作用力等。車上有 57 臺(tái)計(jì)算機(jī)，每秒鐘可處理30g 數(shù)據(jù)，有 24 個(gè)激光器、 43 個(gè)光學(xué)攝像傳感器、 47個(gè)加速度計(jì)以及大量的強(qiáng)度速度、 定位以及溫度傳感器， 以及用于航空電子領(lǐng)域的慣性平臺(tái)。意大利高速鐵路使用“阿基米德號(hào)”綜合檢測(cè)列車已經(jīng)形成了一整套檢測(cè)和維修養(yǎng)護(hù)體制。綜合檢測(cè)列車各子系統(tǒng)有獨(dú)立的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，在速度、時(shí)間、空間上保持同步，所有子系統(tǒng)的檢測(cè)數(shù)據(jù)集成到車載中央數(shù)據(jù)庫(kù)，由中央數(shù)據(jù)庫(kù)將數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)降孛娴膔fi 數(shù)據(jù)處理中心進(jìn)行綜合分析、比較，從

25、而制定科學(xué)的維修保養(yǎng)計(jì)劃，指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)維修。其軌道檢測(cè)在較低速度時(shí)采用弦測(cè)法，在較高速度時(shí)采用慣性基準(zhǔn)法，較好地發(fā)揮了兩種測(cè)量原理的優(yōu)勢(shì)。（ 6 ）法國(guó) mgv 綜合檢測(cè)列車目前在法鐵的線路上主要應(yīng)用著三種檢查車，分別為 mauzin 、 helene 和 melusine 。mauzin 主要用于軌道幾何參數(shù)的檢測(cè)，可以檢測(cè)軌面高低、斷面、方向、扭曲、軌距等項(xiàng)目，采用 13m 和 65m 弦，檢測(cè)速度可以達(dá)到 200km/h ，目前在法鐵的高速線上有5 輛mauzin ,每年對(duì)線路檢測(cè)23次helene 主要用于信號(hào)的檢測(cè)，可以測(cè)量軌道電路中電流的強(qiáng)度、縱橫向交叉對(duì)話、軌道的橫向阻抗等，檢測(cè)速度

26、200km/h ，每?jī)蓚€(gè)星期對(duì)線路檢測(cè)一次。melusine 主要用于檢測(cè)列車的舒適度以及鋼軌斷面的繪制， 可以測(cè)量列車的位置和速度、轉(zhuǎn)向架和車體的加速度、受電弓、鋼軌表面、接觸網(wǎng)電流等到項(xiàng)目，檢測(cè)速度300km/h ，每15 到 30 天對(duì)線路進(jìn)行一次檢測(cè)。mgv 是專為法國(guó)高速鐵路研制的綜合檢測(cè)列車，該列車的主要特點(diǎn)是集成以上各系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)檢測(cè)速度達(dá)到320km/h ,這樣在正常運(yùn)營(yíng)（發(fā)車間隔 34分）的情況下就可以對(duì)線路設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，軌道幾何的檢測(cè)實(shí)現(xiàn)無接觸化。在mgv 檢測(cè)列車中采用采用法國(guó)既有成熟的動(dòng)力集中式tgv 動(dòng)車組， 8 節(jié)車輛的編組：該車檢測(cè)項(xiàng)目比較齊全，幾乎包括了從接觸網(wǎng)

27、及受流狀態(tài)、通信信號(hào)、軌道幾何、鋼軌斷面、鋼軌表面、線路環(huán)境數(shù)字圖像、扣件、軌枕、道碴等各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)行狀態(tài)。2 輕型軌檢車需求分析2.1 現(xiàn)有設(shè)備存在的問題由于鐵軌參數(shù)變化導(dǎo)致的安全隱患大量存在，為了保證鐵路的運(yùn)行安全，需要經(jīng)常對(duì)鐵路軌道進(jìn)行檢查維護(hù)。這些維護(hù)包括對(duì)鐵軌軌距、水平、高低、軌向和三角坑的測(cè)量和矯正，保證鐵軌參數(shù)在規(guī)定的數(shù)值以內(nèi)。鐵軌檢測(cè)分為靜態(tài)檢測(cè)和動(dòng)態(tài)檢測(cè)兩種。靜態(tài)測(cè)量是人工使用儀器進(jìn)行測(cè)量；動(dòng)態(tài)測(cè)量是指在列車上安裝測(cè)量?jī)x器進(jìn)行測(cè)量，動(dòng)態(tài)測(cè)量比靜態(tài)測(cè)量多了一項(xiàng)指標(biāo)，即車體及軸箱加速度的測(cè)量。目前人工檢測(cè)使用的軌道檢查尺體積小，便于攜帶，在檢測(cè)鐵路軌道時(shí)可以測(cè)量鐵路軌道二根鐵

28、軌之間的水平度和軌距。但是這些測(cè)量裝置精度較低，特別是在隧道內(nèi)進(jìn)行測(cè)量時(shí)需要配備照明設(shè)備，由于工作條件差，軌道測(cè)量的誤差通常比較大，工作效率低，而采用車載儀器進(jìn)行測(cè)量效率較高，省工省時(shí)。比較精確的檢測(cè)設(shè)備是軌檢車，但是軌檢車的價(jià)格昂 貴，不能保證每個(gè)工務(wù)段都能配置。2.2 輕型軌檢車的優(yōu)點(diǎn)輕型軌檢車的檢測(cè)系統(tǒng)所使用的慣性測(cè)量單元、軌距軌向檢測(cè)元件性價(jià)比較高，在同樣精度等級(jí)要求下，可以比軌檢車低得多的成本實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道狀況的快速檢測(cè)。a) 低速檢測(cè)。軌檢車低速不能檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)速度低于 15km/h 時(shí)，高低無輸出 ; 當(dāng)檢測(cè)速度低于 24km/h 時(shí)，軌向無輸出。這導(dǎo)致在施工慢行地段和站線地段無法檢

29、測(cè)。尤其是在站線，可以說是動(dòng)態(tài)檢測(cè)的真空地帶，只能依靠人工檢測(cè)，輕型軌檢車恰好彌補(bǔ)了使用上的空白，避免綜檢車檢測(cè)結(jié)果受速度的影響，更接近人工檢測(cè)的結(jié)果，符合段務(wù)對(duì)檢測(cè)設(shè)備的需求。b) 不受車體順反向檢查的影響?，F(xiàn)有檢測(cè)車的設(shè)備分別安裝在驅(qū)動(dòng)輪以及隨動(dòng)輪支架上，會(huì)導(dǎo)致了車輛行進(jìn)方向?qū)z查結(jié)果產(chǎn)生影響。檢測(cè)方向與檢測(cè)探桿部件集中安裝在車尾，順向檢測(cè)時(shí)，車輛尾部自由擺動(dòng)，而在反向檢測(cè)時(shí)，探桿部件受到前方車輛的牽引擺動(dòng)，導(dǎo)致在同一條線路上不同方向時(shí)采集的信息不一樣，會(huì)出現(xiàn)較為懸殊的檢測(cè)結(jié)果偏差。輕型軌檢車車體較小，不受順反向影響，在低速狀態(tài)下行駛檢測(cè)結(jié)果一致性好。c) 安全性高。采用無伺服機(jī)構(gòu)的非接觸

30、軌距測(cè)量裝置，避免了傳統(tǒng)軌距檢測(cè)裝置吊梁上的設(shè)備故障率高，檢測(cè)結(jié)果容易受到車輛以外其他因素的影響。東北寒冷地區(qū)雨雪結(jié)冰、西北地區(qū)風(fēng)沙導(dǎo)致的伺服機(jī)構(gòu)移動(dòng)失常問題難以避免，伺服電機(jī)和吊梁上傳感器的故障率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于安裝在其他部位的傳感器。輕型軌檢車采用非接觸式激光攝像軌距測(cè)量系統(tǒng)， 無機(jī)械式伺服機(jī)構(gòu)， 因此大大降低了系統(tǒng)故障率。d) 精度高，成本低。工作原理上，輕型軌檢車采用同高速綜檢車類似的慣性基準(zhǔn)檢測(cè)法，具有軌道檢測(cè)速度快，精度高，動(dòng)態(tài)性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，輕型軌檢車采用自研輕型駕駛車底盤，檢測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備為公司自研，大大降低了檢測(cè)系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)成本及傳感器設(shè)備成本。使之既具有綜檢車的性能，又

31、具有推檢車水平的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。e) 簡(jiǎn)潔靈活，使用方便。輕型軌檢車采用模塊化設(shè)計(jì)，重量輕，拆卸方便，保養(yǎng)維護(hù)工作量小。f) 適用性強(qiáng)，效率高。輕型檢測(cè)車擺脫了人工檢測(cè)受雨雪天氣的制約，檢測(cè)速度也遠(yuǎn)高于推檢車，減小了檢測(cè)周期，避免了綜檢車帶來的檢測(cè)時(shí)間空白。由于客運(yùn)強(qiáng)度的不斷加大，軌道檢測(cè)密度的逐漸提高，各工務(wù)段檢測(cè)任務(wù)的壓力逐漸加大，軌檢車大規(guī)模檢測(cè)結(jié)合工務(wù)段人工檢測(cè)維修的模式已不能適應(yīng)我國(guó)鐵路檢測(cè)現(xiàn)代化的迫切需求。目前，國(guó)內(nèi)外尚未見到此類型的軌檢車，產(chǎn)品研制成功后，輕型軌檢車不但有著非常廣闊的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)應(yīng)用前景，還可出口國(guó)外市場(chǎng)，符合國(guó)家創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。2.3 需求分析2.3.1 目 標(biāo)客戶目

32、前，各工務(wù)段仍采用人工使用的軌道檢查尺作為主要的檢測(cè)手段，工作量大，檢測(cè)效率低。同時(shí)，隨著鐵路線路使用的日益繁忙，高速鐵路對(duì)鐵軌檢測(cè)需求及檢測(cè)強(qiáng)度的逐步提升，用于檢測(cè)的時(shí)間窗口將逐漸縮小，人工檢測(cè)已逐漸不能滿足適應(yīng)高速鐵路的對(duì)路軌維護(hù)的使用要求。最為主要的是，綜合檢測(cè)車用動(dòng)態(tài)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道幾何參數(shù)的測(cè)定，而目前人工檢測(cè)采用軌道檢查尺屬于靜態(tài)檢測(cè)方法，無法對(duì)振動(dòng)及橫向加速度等參數(shù)進(jìn)行檢查，不同的檢測(cè)方法必然造成軌檢車初檢與人工復(fù)檢差異較大。輕型軌檢車屬動(dòng)態(tài)測(cè)量，測(cè)量的原理相同，測(cè)量的結(jié)果同綜合檢測(cè)車也最為相近。以綜合檢測(cè)車對(duì)橫向加速度病害的檢測(cè)為例。數(shù)據(jù)顯示，軌道高低的不平順性會(huì)增加列車通過的沖

33、擊動(dòng)力，在平順軌道上，行車速度10km/h 提高至 100km/h 時(shí)，動(dòng)壓力只增加7% ，而當(dāng)軌面上只要存在有60mm 長(zhǎng)， 3mm 深的不平順時(shí)，動(dòng)壓力將增加 1.5 倍。h期高低軌向軌距水平三角坑水平加速度垂直加速度9, 1868529227409. 212s96820261261 2786圖6:檢測(cè)參數(shù)誤差分布從上表基本數(shù)據(jù)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，在軌檢車檢查中，水平加速度病害在所有病害中占比重最大，兩組測(cè)試數(shù)據(jù)中水平加速度病害分別占到了總扣分比例的41.11%和70.49%。這表明，在人工復(fù)查過程中，將有相當(dāng)比例的故障無法復(fù)現(xiàn)，造成了檢測(cè)與修復(fù)的突出矛盾。檢測(cè)車 重量較大、運(yùn)行速度較快，檢測(cè)結(jié)

34、果更能反映實(shí)際工況下的鐵軌動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，能夠放大并 有效檢測(cè)出暗坑、空吊等病害的影響，保證綜檢車與復(fù)檢結(jié)果的一致性。由此，我們認(rèn)為輕型軌檢車更適于配備各路段養(yǎng)護(hù)單位，作為故障快速定位、診斷的工 具，用于各鐵路局下屬各工務(wù)段的常規(guī)檢測(cè)。因此，輕型軌檢車定位為大型綜合檢測(cè)車的技 術(shù)補(bǔ)充，并將其作為提高各工務(wù)段檢測(cè)、維修效率的有效手段。2.3.2 功能定位軌道檢測(cè)參數(shù)主要包括：軌道、線路視景及全斷面尺寸、接觸網(wǎng)、信號(hào)、通信及其他相關(guān)參數(shù)。（1）軌道檢測(cè)系統(tǒng)的參數(shù)采集，包括：軌道幾何，車體加速度，軸箱加速度，車輛 噪聲，扣件、道床檢測(cè)；（2）線路視景及全斷面檢測(cè)，包括：軌距，臨線間距，隧道凈空， 接觸

35、網(wǎng)高度及拉出值，其他限界尺寸，全斷面高速視景監(jiān)測(cè)記錄；（3）接觸網(wǎng)檢測(cè)，包括：受流檢測(cè)，接觸網(wǎng)動(dòng)態(tài)參數(shù)；（4）信號(hào)檢測(cè)，包括：機(jī)車信號(hào)傳輸參數(shù)，列車速度控制信標(biāo) 參數(shù)，軌道上的點(diǎn)式應(yīng)答；（5）通信檢測(cè)，包括：車-地通信的無線覆蓋，gsm和gsm-r 的無線覆蓋；（6）其它檢測(cè)項(xiàng)目的檢測(cè)，包括：列車測(cè)速定位，氣象條件，風(fēng)速，道口、道 岔、橋梁和曲線拉桿等地面標(biāo)識(shí)（ald）。2.3.2.1 基本配置軌道幾何偏差是引起機(jī)車車輛各種振動(dòng)和輪軌作用力變化的主要原因。由于軌道幾何形態(tài)經(jīng)常變化，嚴(yán)重影響列車行車安全，因此對(duì)線路幾何參數(shù)的進(jìn)行經(jīng)常性的檢查是輕型軌檢 車的首要任務(wù)。輕型軌檢車基本配置可滿足下列檢測(cè)需求：左右軌的前后高低、左右軌的軌向、水平、 左右軌的不平順、曲線外軌超高、曲線半徑、軌距、線路扭曲（三角坑）、車體水平和垂直 振動(dòng)加速度。輕型軌檢車檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)壍缼缀螤顟B(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和處理，自動(dòng)完成數(shù)據(jù)的修正、 濾波和幾何參數(shù)的合成，在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示幾何參數(shù)波形圖和里程、速度等信息；摘取超 過標(biāo)準(zhǔn)的幾何參數(shù)的峰值、長(zhǎng)度和位置，并能對(duì)超限處所進(jìn)行編輯整理，給出某段