发布时间 : 星期五 文章轨道检测技术（之二） - 图文更新完毕开始阅读cd4e840ddd36a32d72758118
（3）安装在转向架上的激光传感器与轨道顶面的距离仅15mm，并与轮对尽量接近，以保证测点尽量靠近轮轨接触点，既有利于防止阳光干扰，又更真实反应了轨道在动荷载作用下的真实质量状态。
（4）由于采用了三轴陀螺平台，其余传感器主要完成钢轨测点相对于平台的位移变化，系统在超低速（小于10km/h）下仍能正常工作。
（5）激光传感器与轨道之间采用完善的压缩空气清洁系统，辅以清洁剂，有利于减少雨、雪、风沙对测量系统的影响。
3.法车TGV高速铁路的线路检测车
法国1990年大西洋高速线列车运行速度达300km/h，1993年北方高速线列车运行速度达300km/h，2001年地中海高速线列车运行速度达350km/h，其线路检测有三种方式：
（1）步行或添乘验道车。
（2）在TGV列车动车后加挂装有测定客车轴箱垂直、横向加速度的专用车厢（速度为300km/h，每15天一次）。
（3）用莫赞（MOZAN）轨检车（速度为160km/h，将提高到200km/h）动态检测线路几何状态（每3个月检测一次）。
没有实现等速检测的高速线路，每日凌晨在开行第一列TGV列车前，开行一列以160km/h速度运行的无乘客TGV列车，以检测轨道有无异常情况。
MGV（见图4-3-4）是专为法国高速铁路研制的综合检测列车，它在成熟的动力集中式TGV动车组上安装了全部基础设施检测必须的高技术设备，由8节车辆构成，检测速度设计为320km/h，检测周期为两周一次，主要完成以下检测项目：
（1）线路检测：轨道几何（采用激光检测）；车体加速度；轴箱加速度；车辆噪声；钢轨表面图像记录；线路环境数字图像采集；扣件、枕木、道碴检测。
（2）接触网检测：机车受流检测（电弧、电压、电流以及弓网图像）；接触网动态参数（冲击与硬点，垂向加速度，接触网高度和拉出值)；接触导线磨网厚度测量。
（3）信号检测部分：动态信号传输参数（TVM）(机车信号)；列车速度控制信标参数（KVB）（列控信息）；轨道上的点式应答；ERTMS标准II和标准III。
图4-3-4 法铁MGV高速检测列车
（4）通信检测部分：车—地通讯的无线覆盖；GSM和GSM-R的无线覆
盖。
（5）其他检测项目：列车定位，速度，气象条件，风速，道口。 4.意大利高速铁路的轨道检查车
罗马——佛罗伦萨高速铁路列车运行速度为250km/h，第二期工程列车的运行速度300km/h，使用“阿基米德”高速检测车（见图4-3-5），检测速度220km/h，基本达到等速检测的要求。“阿基米德”综合检测列车具备检测119个不同参数的能力，能检测轨道几何参数、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。车上包括57台计算机，每秒钟可以处理30G的数据，有24个激光头、43个光学摄像传感器、47个加速度计，大量的强度、速度、定位以及温度传感器，以及一个用于航空电子领域的惯性平台。
车上软件应用的所有电子板卡都具有防电磁干扰设计，速度测量采用多普勒效应雷达传感器。列车的构造组成考虑到将所有测量伟感器都集中安装到客车上，基于数据集中处理工作站，对数据传输系统的设计进行革新（5km的光纤，采用Sonet/Sdh同步技术的实时数据传输系统，传输速率达每秒2500Mbit）。
“阿基米德号”的驱动车在列车的前方，机车位于列车的后部，这种布置是为了防止机车布置在前方会干扰客车中的传感器。
图4-3-5 意大利“阿基米德”高速检测列车
5.西班牙高速铁路的轨道检查车
西班牙高速铁路运行速度300km/h，线路检测方法有以下几种： （1）每年2次有轨检车检测。
（2）每周至少1次用编挂在AVE型高速列车中的一辆控制车作动态检测，主要测量记录轴箱垂直加速度、转向架的横向加速度、控制车体的垂向及横向加速度。
（3）每月2次在列车司机室上目测检测线路状态。 （4）每月2次用速度低于60km/h的轨距车复查轨距。 6.韩国高速铁路的轨道检查车
韩国高速铁路的运行速度为300km/h，其线路检测和接触网检测采用意大利制造的单节检测车ROGER 1000K（自带动力），检测速度160km/h。
二、轨检车系统结构和检测原理 （一）轨检车的系统结构 目前各国由传感器、检测系统、轨检数据处理构成的轨道几何参数检测系统，从其结构来分主要两大类：一类是以各种独立硬设备为主，予以组合
的“组合式”系统；另一类是以计算机为中心的“捷联式”系统。组合式系统各独立硬设备输出轨道几何参数，计算机只是对各种轨道几何参数进行超限摘取、统计、评价、报告打印、绘图、存储等；捷联式系统的计算机则既完成轨检信号的修正、补偿，根据数学模型合成轨道几何参数，而且同时还完成轨道几何参数超限摘取、统计、评价、绘图报告打印等。计算机在参与轨道几何状态参数的检测上，两类系统有根本的不同，捷联式系统是轨检系统结构上的变革。
捷联式检测系统是近些年来在计算机技术飞速发展基础上，产生的新型系统结构，以超高测量为例，在捷联式系统中，将陀螺及加速度计直接安装在车体上，不再使用惯性陀螺平台，在运动的车体上直接建立惯性基准，但并非平台概念在捷联式系统中不再存在，只是它仅用计算机建立一个数学平台，取代组合式系统中的电气机械实体平台。
属于组合式系统，而1985年引进的T-10轨检车技术和GJ-4型轨检车，则是捷联式系统的代表。
组合式与捷联式轨检系统的比较：
1．组合式系统轨道几何参数是由传感器和相应的机械电子设备完成，精密机加要求高。系统精度依赖于传感器精度、精密机械加工、电子线路的功能，要求很高。捷联式系统中，轨道几何参数由传感器和计算机共同完成，提高精度，除对传感器、计算机的计算精度、速度等有一定要求外，最重要的是取决于几何参数产生的数学模型的准确程度。从提高检测精度考虑，捷联式比组合式要灵活得多。
2．在组合式系统中，计算机不参加轨道几何状态参数的产生，只进行数据处理，而在捷联式系统中，对计算机内存容量、速度和精度的要求比组合式高。计算机完成检测和数据处理双重工作，如运算速度不高就不可能实时检测。但从近年计算机技术的发展速度看，这种要求很容易满足。
3．捷联式系统与组合式系统相比，稳定性高、重复性好、可靠性高、操作简单、故障率低、易于维修，这主要是因为捷联式系统中用软件实现了组合式系统中用硬件设备才能完成的工作。从技术层面看，提高机电系统的可靠性要比提高电子部件特别是数字电路的可靠性困难得多。
4．捷联式系统突出的特点是成本较低。捷联式系统中无需大量的机械电子设备，从计算机和传感器的发展趋势看，捷联式系统在成本上有潜在优势。此外，捷联式系统可靠性高，维护简单方便，对使用人员要求低，进一步降低了使用费用。因而总费用上比较，捷联式系统优势将越来越大。
基于上述比较，采用捷联式系统体系结构的优势明显，从发展的观点看，其优势将日显突出。
（二）轨检车的检测原理
轨检车按检测原理不同分为弦侧法和惯性基准法测量。(主要指高低、轨向的检测)
1．弦测法
弦测法传递函数特性的不为“1”，造成弦测法检测结果存在“虚波”现象，虚假波形叠加后使检测波形产生严重失真，其检测结果不能完全真实反映轨道不平顺的实际状态。
2．惯性基准法
英、美、中、德、荷等国和日本东北新干线的新型轨检车，均采用更先进的惯性基准法，其传递函数有较好的平直特性，测得的不平顺波形失真小，但采用惯性基准法需认真做好对车辆振动的修正补偿，否则仍会产生波形严重失真。
3．弦测法、惯性基准法传递函数的比较
经过众多从事轨检事业的专家技术人员不懈探索和研究，经过改进和完善弦测法测量技术，弦测法测量原理和惯性基准法测量原理依然是当今轨检车检测技术的基础。根据日本轨检车长期采用弦测法检测技术的经验，改进的弦测法测量技术不仅弥补了原有的不足，同时扩展了其检测波长，将测量波长由3～30m扩展到70～100m，为高速铁路轨道长波不平顺的检测奠定了基础，比如日本的40m中弦法可用来粗略地测量长波不平顺。
三、GJ-3型轨检车
（一）GJ-3型轨检车简介
GJ-3型轨检车于八十年代研制成功，随后在全路各局逐步推广，取代原有的EX2型轨检车。GJ-3型轨检车采用惯性基准原理和“组合式”系统结构，主要由速度里程、高低、水平、三角坑、轨距、轨向、振动加速度、超高曲率、计算机处理、图表报告输出等八个部分组成。前六个部分基本相对独立，各轨道几何参数由一套检测设备完成，并将测试结果交计算机处理，作超限处理及评分，同时由图表输出波形图，由打印机输出报告。
（二）各检测项目组成及简单测量原理 1．速度里程
速度和里程是轨检车两项重要的测量内容，主要是为把超限与位置结合起来，供维修查找；有些检测项目要修正，也要用到速度、里程。增加的轨向，由于是按距离采样，也必须由速度里程驱动。速度和里程检测设备主要由光电编码器和SLCY-0速度里程仪组成，可检测列车速度、走行里程和走行时间等，并给出单元距离采样脉冲。
光电编码器主要由发光二极管、光栅盘、光电接收、放大驱动电路等部分组成。GJ—3型轨检车采用每转输出1000个脉冲的高分辨率光电编码器，车辆走行时，编码器受车轮转动驱动，连续输出距离脉冲。对距离脉冲进行记数累加，就可以得出里程。速度里程测量仪采用可变分频及控制时间门宽度方法对每个脉冲所代表的距离进行调整，最后连续自动输出列车速度、走行里程和走行时间。
长时间的累计，会产生距离误差，因此要经常对里程进行校对。目前，可以做到的里程误差在千分之一、二左右。如果10km校核一次里程，位置误差在10～20m，基本上可以满足根据报告的里程，寻找超限位置的要求。
2．高低、相对水平、三角坑
高低、水平、三角坑（即扭曲）都是重要的轨道几何参数，GJ-3型轨检车的高低测量是由CP3惯性基准轨道高低测量仪完成。主要由机械装置、传感器部分（加速度计和位移计）以及电子线路三部分组成，可检测轨道左高低、右高低、相对水平，并由此计算机计算各种基线长度的三角坑。
CP3惯性基准轨道高低测量仪采用惯性基准法。其中，加速度传感器主要反映频率较低、加速度数值较小的长波，位移传感器主要反映频率较高的短波，由上述两部分得到整个波长范围的轨道高低，分别测得轨道左轨、右