【正文】 軌道檢查列車的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)張育飛2007115目 錄第一章 緒論 3第二章 國外軌道檢查車技術(shù) 4 日本East－i綜合檢測(cè)列車 4 美國Ensco和ImageMap公司軌檢車 5 奧地利Plasser公司EM－250型軌檢車 5 德國OMWE和RAILAB軌檢車 5 意大利“阿基米德號(hào)”綜合檢測(cè)列車 6 法國MGV綜合檢測(cè)列車 7第三章 我國的軌道檢測(cè)車 8 GJ3型軌檢車 8 GJ4型軌檢車 8 GJ5的原理及應(yīng)用 18 GJ5型軟件的自主研發(fā) 19 軌檢車的應(yīng)用情況及優(yōu)缺點(diǎn) 22 上海局的管理 22 濟(jì)南局的管理 23 TQI指數(shù)的優(yōu)缺點(diǎn) 25 我國軌檢車技術(shù)發(fā)展方向 27 軌檢車發(fā)展趨勢(shì) 29第四章 結(jié)論與建議 31 運(yùn)用綜合檢測(cè)列車是必然選擇 31 提高檢測(cè)可靠性是軌道動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向 32 建立科學(xué)合理的軌道動(dòng)態(tài)檢測(cè)評(píng)價(jià)體系 34致 謝 36參考文獻(xiàn) 37第一章 緒論軌道檢測(cè)的設(shè)備主要是軌檢車。我國XGJ1準(zhǔn)高速（140~160km/h)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)。軌檢車由檢測(cè)裝置和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)兩大部分組成。檢測(cè)裝置包括：慣性基準(zhǔn)軌道不平順測(cè)量裝置、光點(diǎn)軌距測(cè)量裝置和多功能振動(dòng)測(cè)量裝置等。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括：模數(shù)轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等組成。軌距檢測(cè)采用光電式軌距測(cè)量裝置，應(yīng)用光學(xué)、磁學(xué)和電學(xué)原理，通過不同的傳感器把軌距幾何量值的變化轉(zhuǎn)換成電容、電感和電流或電壓等電氣參數(shù)的變化，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)條件下軌距的無接觸測(cè)量，這種測(cè)量方法不僅適用于常速軌檢車，在高速軌檢車上也普遍適用。測(cè)量前后高低和左右水平時(shí)，采用慣性基準(zhǔn)軌道不平順測(cè)量裝置。該裝置應(yīng)用質(zhì)量彈簧阻尼系統(tǒng)構(gòu)成慣性基準(zhǔn)，對(duì)軌道不平順和水平進(jìn)行測(cè)量。車體和軸箱振動(dòng)加速度檢測(cè)采用多功能振動(dòng)測(cè)量裝置。軌檢車載數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)能對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。由各檢測(cè)裝置測(cè)得的模擬信號(hào)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析和處理。處理結(jié)果打印成圖表，給出某段線路上各檢測(cè)項(xiàng)目的平均值、標(biāo)準(zhǔn)值、各級(jí)超限峰值幾最大超限值、累計(jì)超限罰分值等。同時(shí)，模擬信號(hào)還被記錄在波形記錄儀或模擬磁帶機(jī)上，供進(jìn)一步分析和處理用。發(fā)達(dá)國家大多數(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)國家相比，我國軌檢車的性能和應(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)國外技術(shù)制造；部分關(guān)鍵傳感器未能國產(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。第二章 國外軌道檢查車技術(shù) 日本East－i綜合檢測(cè)列車East－i是日本完全利用其國內(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。圖21 日本East－i綜合檢測(cè)列車 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，而目前國內(nèi)軌檢車和世界絕大多數(shù)國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。一般認(rèn)為，弦測(cè)法傳遞函數(shù)收斂性差，East－i采用了相應(yīng)的修正方法。由于弦測(cè)法不能全部真實(shí)反映軌道狀況，在復(fù)原及逆濾波處理時(shí)僅能換算到40 m波長的測(cè)值，因此該方法存在一定的缺陷。慣性基準(zhǔn)法受速度影響較大，不適宜低速檢測(cè)，在高速時(shí)更具優(yōu)勢(shì)。另外，East－i整套設(shè)備及軟件均為日本的品牌和自主開發(fā)的產(chǎn)品，與我國設(shè)備和軟件的兼容性差，不利于系統(tǒng)的后續(xù)使用和二次開發(fā)。 美國Ensco和ImageMap公司軌檢車美國各鐵路公司均擁有自主研發(fā)的軌檢車，美國聯(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。 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：1）采用ADA－Ⅱ 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)；2）采用ADA－Ⅲ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。 德國OMWE和RAILAB軌檢車德國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)。 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)。圖22 意大利“阿基米德號(hào)”綜合檢測(cè)列車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，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，由中央數(shù)據(jù)庫將數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)降孛娴腞FI數(shù)據(jù)處理中心進(jìn)行綜合分析、比較，從而制定科學(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)。 法國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)2～3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（發(fā)車間隔3～4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既有成熟的動(dòng)力集中式TGV動(dòng)車組，8節(jié)車輛的編組：Coach 1：用于測(cè)量車體、軸箱等加速度，測(cè)量鋼軌斷面并進(jìn)一步計(jì)算軌道的幾何形位；Coach 2：用于接觸網(wǎng)檢測(cè)，受電弓接收到的電流、弓網(wǎng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)以及磨耗情況；Coach 3：用于信號(hào)檢測(cè)，信號(hào)的傳播、信號(hào)傳播的速度、同軌道的固定接觸； Coach 4：其它雜項(xiàng)，如列車與軌道的通話，GSM，列車定位、列車速度、風(fēng)力等。其它車輛分別由餐車、臥鋪車等組成。該車檢測(cè)項(xiàng)目比較齊全，幾乎包括了從接觸網(wǎng)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)。第三章 我國的軌道檢測(cè)車隨著我國鐵路提速戰(zhàn)略的實(shí)施，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。截至2004年底，中國鐵路現(xiàn)役軌檢車按檢測(cè)系統(tǒng)類型劃分為四類共計(jì)26輛：GJ3型（7輛）、GJ－4型（12輛）、GJ－4G型（1輛）、GJ－5型（6輛）；按車輛速度等級(jí)劃分為：120km/h 等級(jí)（11輛）、140km/h 等級(jí)(12輛）、160km/h 等級(jí)（3輛）。 GJ3型軌檢車GJ3型軌檢車的技術(shù)特點(diǎn)是采用慣性基準(zhǔn)原理、運(yùn)用傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，直接以傳感器電壓信號(hào)作為不平順超限根據(jù)，計(jì)算機(jī)直接采集超限等級(jí)和數(shù)量計(jì)算扣分，筆式繪圖儀記錄不平順波形，可以檢測(cè)高低、水平、三角坑、車體垂直和水平振動(dòng)加速度，但軌距、軌向尚無法檢測(cè)。GJ－3 軌檢車的電路大多采用20世紀(jì)70年代末至80年代初