二、检测原理
• 1、系统构成
[2]
公铁2用综合检测车
车辆平台
供电与控制
业务功能模块
通 用 车 辆
轨 道 悬 架
发 电 机
配 电 系 统
定 位 系 统
轨 道 几 何 参 数
钢 轨 断 面
限 界
评价与报表软件模块
2.轨道检测车的工作原理
• 以GJ-5型轨道检测系统为例简述一下检测原理
[3]
GJ-5 型非接触测量系统检测梁
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三、轨道检测的内容
轨道检测车的基本原理——以GJ-4型轨检车为例（4）
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方向的检测原理——方向指钢轨内侧面轨距点沿轨道纵向水平位置的变化。 利用左右股轨距测量装置所测的左右股轨距变化或位移，轨距点相对纵向轨 迹—轨向。监测范围±100mm，误差±1.5mm ，模拟弦长18.6米。 扭曲（三角坑）的检测原理：扭曲反映了钢轨顶面的平面性。设轨顶面abcd 四个点不在一个平面上，c点到abd三个点组成的平面的垂直距离h为扭曲。扭 曲会使车轮抬高面悬空，使车辆产生3点支撑1点悬空，极易造成脱轨掉道。 扭曲值h为：h=(a-b)-(c-d)，h=△h1-△h2。△h1为轨道横断面I-I的水平值， △h2为轨道断面Ⅱ-Ⅱ的水平值，△h1-△h2为基长L（断面I-I与断面II-II之 间距）时两轨道断面的水平差。水平已经测出，所以只要按规定基长取两断 面水平差即可计算出扭曲值。
现代轨检车： 组成：由检测和数据处理系统、 发电供电系统、空气调 节系统、仪表工作室、瞭望台以及走行转向架等几部分组 成。 检测项目：轨道的高低、水平、三角坑、方向、轨距，以 及里程和行车速度等。有的还能测量曲线超高、曲率，以 及高低方向等轨道不平顺的变化率、曲线通过的均衡速度 等。 优点：提供直观反映轨道状态的波形图，并能提供经车载 计算机处理打印成的轨道状态报告表，以及记录在磁带上 的轨道状态资料等。有的还可在轨道状态严重不良和需紧 急补修的地方，直接在轨道上喷上颜色标记。将磁带记录 送地面计算机进一步处理，便可编制出各种轨道状态管理 图和轨道整修作业计划表
三、轨道检测的内容
钢轨探伤 [ 7 ]
————轨道检测的主要内容
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若钢轨存在内伤，如裂纹或裂缝，对行车安全危害极大。钢轨内伤用钢轨探 伤车检查。日本东海道新干线“电气轨道综合检测列车”可同时对弓网状态 检测;通信信号状态检测;轨道状态检测。检测车运行速度每小时240公里。每 10天对新干线检查一次，为保障新干线安全运行发挥了重大作用。
三、轨道检测的内容
噪声检测
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————轨道检测的主要内容
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高速列车由于速度高，产生的噪声也相对较大，减少噪声特别重要。噪声来 自四个方面:车体周围空气噪声、机车受电弓和导线间摩擦噪声、结构物振动 噪声、轮轨相互作用噪声。轮轨相互作用噪声尤为突出。钢轨顶面凹凸不平 或车轮踏面不圆顺都会产生噪声。因此，要使用钢轨打磨机，定期对钢轨打 磨，以保证钢轨顶面平顺。同时对车轮踏面圆顺也要有一定限制，可有效减 少轮轨相互作用噪声。
基础设施检测数据分析和辅助决策系统结构
三、轨道检测的内容
轨道检测的主要内容
• 轨道平顺度检测 • 轮轨作用力检测 • 噪声检测 • 钢轨探伤
三、轨道检测的内容
轨道平顺度检测 [ 4 ]
————轨道检测的主要内容
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轨道平顺度有以下几种:高低、轨向、水平、扭曲、轨距等。高低不平顺是指 钢轨顶面沿长度方向的凹凸不平。轨向不平顺是指钢轨侧面沿长度方向的凹 凸不平。水平不平顺是指左右轨之高差(在曲线部分有超高的情况下，把对应 于正常超高量的增减量称为水平不平顺)。轨距不平顺是指左右股钢轨之间距 离的变化。轨道平顺度的检测就是要对轨道在工作状态下的变形进行监测， 若轨道的变形偏离铺设时的精度到一定的程度时，就要对轨道进行维修。
轨道铺设时对平顺度的精度要求是很高的，如高低、轨向不能宽2毫米，也不能窄2毫米。
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三、轨道检测的内容
轨道检测车平顺度的基本原理——以GJ-4型轨检车为例（1）
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轨距的检测原理——GJ-4型轨检车所采用的轨距检测系统为激光光电伺服跟踪轨距测 量装置。在测量梁上安装激光光电传感器、位移计、驱动马达及伺服机械。当钢轨产 生位移，使轨距变化时，光电传感器感受其变化并输出相关电信号。经调制解调器处 理后，成为与轨距变化成线形比例的电压信号，再经过信号处理器、功放、驱动马达 使光电传感器在伺服的推动下，发出的光束投身到左右股钢轨顶面下16mm处（16mm处 是有效位置），跟踪钢轨位移。经计算显示轨距。（光电头被堵住、就不能检测轨距、 同时也不检测方向）。监测范围1415mm-1480mm +45mm、–20mm，误差为±1mm。
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四、轨道检查车的使用
轨道检测车的检测周期
——根据运量和线路状态确定 • 铁道部基础设施检测中心轨道检测车，应根据铁道部运输局的安排，对容许 速度大于120km/h的线路及其他主要繁忙干线进行定期检查。 铁路局轨道检测车，对容许速度大于120km/h的线路每月检查不少于2遍（含 铁道部基础设施检测中心轨道检测车检查），对于年通过总重不小于 80Mt· km/km的正线15～30天检查一遍，对于年总重为25～ 80Mt· km/km以内的 正线每月检查1遍，对于年通过总重小于25Mt· km/km的正线每季度检查一遍， 对状态较差的线路，可以适当增加检查遍数。
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三、轨道检测的内容
轮轨作用力检测 •
[5]
————轨道检测的主要内容
运行的列车与轨道组成一个共同的力学系统，它们紧密地联系在一起，并且 相互作用。检测轮轨相互作用力不仅为机车车辆和轨道的维修提供依据，更 重要的是判断列车是否有可能脱轨掉道，对保障列车运行安全非常重要。比 如车轮作用于钢轨的垂直力为P,横向力为Q.轨道检查车在运行中连续测量P和 Q。根据P和Q测值计算出“脱轨系数”和“减载率”两个重要参数。当检测的 “脱轨系数”和“减载率”值大于规定值时，意味着列车有可能脱轨掉道， 危及行车安全。
该检测系统的核心传感器部件是组装在一个封闭的梁 体中, 便于安装、检修和维护。非接触测量总成安装在检 查车底部构架位置。检测梁内共配置使用10个摄像机、4 个激光器、1 个惯性包, 用于钢轨断面的非接触测量。钢 轨内、外两侧激光器发出一扇形光带, 垂直照射在钢轨上, 在钢轨上形成一垂直断面;同时, 断面和轨距摄像机捕捉 到激光线的图像, 视频图像输出到VMEbus 计算机系统, 经数字处理后, 拟合成完整的钢轨断面图像, 通过坐标变 换、合成和滤波处理等, 最终获得合成后的轨道几何数据 和钢轨断面磨耗等参数。
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• 回答有关问题 1.以轨道平行度检测为例,如何消除测量中的检测系统本身运行误 差的影响?
参考文献
[1] 耿宇真，国内轨道检测技术概况，[J] 机器人2009 31 (3):283一 288 [2] 武汉武大卓越科技有限责任公司，公铁两用检测车测量系统 预 研 报 告，2011年3月 [3] 魏世斌，刘伶萍，赵延峰，李颖， 王昊，高速轨道检测系统[J]. 铁路技术创新，2012,1:29-32. [4] Chaolong Jiaa，Weixiang Xub， Hanning Wanga，Analysis and forecast of track composite irregularity，Advanced in Control Engineering and Information Science ，2011，1288 – 1292 [5] Filippo Attivissimo, Angelo Danese, Nicola Giaquinto, and Patrizia Sforza，A Railway Measurement System to Evaluate theWheel–Rail Interaction Quality，IEEE，2007，1583 – 1589 [6] 陈嵘，王平，客运专线无碴轨道噪声问题探讨.铁道科学与工程 学报，2006,3（5）:3-5. [7]Zhu Yi，Rail Flaw Detection System Based on Electromagnetic Acoustic Technique， IEEE，2010，211 – 215 [8] 徐其瑞，刘 峰.钢轨探伤车技术发展与应用.中国铁路， 2011,(7):38-41.
三、轨道检测的内容
2.钢轨断面测量系统
钢轨探伤车应装备断面测量系统。断面测量系统应能独立工作，其里程 信息应与伤损检测系统一致。
3.波浪磨耗检测系统技术条件
• • • • • 测量波长要求：0.1～3m； 测量办法：惯性法或惯性基准法或弦测法；测量精度：±0.1mm； 测量范围：0.1 ～3mm；采样间隔：计算机实时等距离采样及处理，采样间隔为20mm； 可靠性要求：可一次性连续检测2400km，或连续工作24h无故障。 分析方法：提出对检测数据进行整理的方法；输出要求：能输出波形图，存储原始数 据，输出钢轨波磨病害的位置、长度及深度和对应的行车速度，以及200m区段内波浪 磨耗的标准差，并应记录在光盘上，系统具有对原始数据进行事后重放功能。
三、轨道检测的内容
轨道检测车的基本原理——以GJ-4型轨检车为例（2）
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曲率的检测原理——曲率为一定弦长曲线轨道（如30米）对应的圆心角a，即 度/30m。度数大，曲率大，半径小。反之，度数小，曲率小，半径大。轨检 车通过曲线时、测量轨检车每通过30米后车体方向角的变化值，计算出轨检 车通过30米后的相应圆心角的变化值。即曲率。曲率、曲率变化率是检测曲 线圆度的波形通道。能正确判断曲线正矢连续差和曲线的圆度。曲率变化率 的波形通道有突变，正矢肯定不好，（50×曲率）=正矢，如：某曲线曲率为 0.46、正矢=50×0.46=23mm。在直线上存在碎弯，小方向或轨距递减不好。
四、轨道检查车的使用
轨道检测车的任务