国外轨检技术现代轨道检测技术及其应用
GJ-5型轨道检查车地技术与设备介绍
第五章 GJ-5型轨检车原理及维护5.1 概述上世纪80年代以来，通常采用一维光电位移传感器，为满足测量系统的定位要求，安装基准一般选择在以轮对为刚体的结构上。
如美国ENSCO公司T10系列轨检车、德国轨检车等，从测量原理角度来看，测量链的简捷有助于提高测量系统的精度。
但是，随着检测速度的提高，轮轨作用力的增大，轴箱的振动随之增大，工作环境的恶劣束缚了检测系统的性能。
随着传感器技术及计算机技术的发展，开始采用二维光电位移传感器，如面阵CCD、PSD、CMOS芯片等。
较为典型的系统如美国Imagemap公司的Laserall系统及日本“黄色医生”轨检车。
前者采用线型激光光源、摄像机、图像处理系统，通过对钢轨断面轮廓图像的测量获得轨距、轨向测量值。
后者采用线型激光光源、二维PSD敏感器件、信号处理系统，通过系统结构确定的几何关系获得到被测点的测量值。
因此，上世纪90年代末期，满足于更高精度和检测速度的激光和摄像技术获得应用并逐步取代了原有的其他检测系统。
目前，当今世界高速铁路发达的国家，激光和摄像检测技术获得了广泛的应用，而且，已成为目前世界上轨道检测系统的主流。
如日本、美国、法国、德国、意大利等，均不同程度采用了该检测技术，从而提高了系统检测速度、精度和可靠性。
GJ-5型轨检车可测项目：轨距、左右轨向（空间曲线或可变换成多种弦测值）、左右高低（空间曲线或可变换成多种弦测值）、水平（超高）、三角坑、曲率（弧度或半径）、车体加速度、轨底坡（可选项）、钢轨断面（可选项）等。
技术指标：5.2 系统总成Laserail断面和几何测量系统（LPGMS）能实时提供钢轨断面和轨道几何精确和可靠的测量。
LPGMS包括如下3个主要部分：·非接触测量总成；·VME计算机系统；·通用几何Windows软件。
VME计算机系统安装在轨检车里，非接触测量总成安装在与转向架相连的测量梁中。
测量梁中传感器数据经过数字化后发送到VME计算机的几何CPU，然后进行合成和滤波处理，得到轨道几何数据，在检查车里的工作站上运行通用几何软件，可以实时显示轨道几何波形、进行超限判断、数据库存储、超限编辑和报表打印等。
轨道检测技术
• •
第一节
意大利轨检车发展
国外轨检车的发展概况
意大利“阿基米德号”综合检测列 车
第一节
意大利轨检车发展
•
国外轨检车的发展概况
―阿基米德号”综合检测列车又称 Roger2000，是 MER MEC公司和TECNOGAMMA公司为意 大利铁路设计制造的，检测速度可达220km/h。检测项目包括轨道几何参数、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。 车上有57台计算机，每秒钟可处理30G数据，有24个激光器、43个光学摄像传感器、47 个加速度计以及大量的强度速度、定位以及温度传感器，以及用于航空电子领域的惯 性平台。
第二节
• •
我国轨检车的发展现况
为克服 GJ－4型轨检车轨距吊梁存在的上述问题，本世纪初我国铁路从美国 ImageMap公司引进了装备 Laserail轨道测量系统的GJ－5型轨检车。 GJ－5型轨检车采用惯性基准法、非接触式测量方式，由基于摄像原理的轨距轨 向测量系统取代光电伺服机构，所有传感器均安装在悬挂于转向架构架上的检测 梁内，取消了轨距吊梁。由于经过一系列减震，检测梁工作时所受的振动和冲击 大大降低，安全性显著提高，同时也消除了检测设备在特定检测速度下产生共振 的可能性。由于不存在伺服机构的往复运动，检测设备的故Βιβλιοθήκη 率也大大降低。轨道检测技术
钢轨探伤技术发展与应用分析
钢轨探伤技术发展与应用分析铁路运输现在是我国不可或缺的一种运输方式，然而在火车运行过程中，火车会不断的与钢轨发生冲击、挤压或者是摩擦，钢轨在这种反复的作用下，极易会出现裂纹，进而引发一系列交通事故，因此铁路运输的安全性是非常重要的。
在本篇文章中主要介绍了国内外铁路钢轨探伤技术的发展，在此基础上，对我国的钢轨探伤技术的传感器结构和速度检测等技術进行了阐述分析，并提出了我国铁路钢轨探伤车的发展方向和工作建议。
标签：钢轨；探伤；检测；应用一、国外铁路钢轨探伤车技术发展和应用1.北美铁路目前大型钢轨探伤车在国外发达国家已经有四五十年的历史，他们早已经替代了人工探伤设备，并且先进的钢轨探伤车技术是利用超声波检测来探测钢轨内部的裂纹，这种技术灵敏度高、检测速度快、经济性好。
对于美国的钢轨探伤车制造企业来说，他们的地区冬季温度较低，而铁路运输是以运输货物为主，因此，北美地区探伤车均采用的是轮式超声波感应器，他们的探伤车车体主要采用公铁两用车，传感器的伺服系统采用小车形式，把传感器伺服系统悬挂在车下或者车尾，不进行作业的时候收起小车，车辆也可以在公路上正常行驶。
2.欧洲铁路对于欧洲铁路来说，采用的是滑靴式超声波传感器，他们的探伤车车体可以自带动力，在小车的腹部安装独立可收放的检测小车。
为了提高探测速度，英国某公司生产的探伤车采用了最新的转向架安装模式，这种模式将滑靴式超声波传感器安装在转向架两头的中间，加强了探测的灵敏度，同时也使小车的探伤功能更加强大。
对于美国的探伤技术来说，英国铁路标准车辆自带动力，并且超声波传感器早期为滑靴式，后来逐渐过渡到轮式，主要是采用转向架安装的模式。
3.日本铁路日本铁路探伤车主要是自产为主，少量是澳大利亚进口，他们的探伤车车体采用铁路的专用车辆，探测速度是欧洲铁路探测速度的一半，大概是在30km/h-40km/h。
日本探伤车自澳大利亚公司进口，探伤车采用轮式传感器，它的最高检测速度可以达到33km/h每小时，此外，日本探伤车具有探伤和轨道测量双重功能，这样的功能可以对他上车获得的数据进行事后处理，可疑伤损数由人工进行复核。
轨道检测技术及其应用20190326
三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理
2.区段均值管理。 （1）区段均值评价指标为轨道质量指数（TQI）。
速度等级
左高低mm 右高低mm 左轨向mm 右轨向mm 轨距mm 水平mm 三角坑mm TQI值
V≤80km/h
2.2~2.5 2.2~2.5 1.8~2.2 1.8~2.2 1.4~1.6 1.7~1.9 1.9~2.1 13~15
20 —
8 —
12 —
20 24 12 16 24 26 — —————
轨向(mm)
1.5～ 42m 1.5～ 70m
5 6
7 10 12 5 8 12 16 8 10 16 20 10 14 20 23 8 12 — — — — — — — — — — — — —
轨距(mm)
+4-3
+8-4
+12-6 +15-8
正线
线
υmax≤80 km/h正线
项目
Ⅰ级
Ⅱ级
Ⅳ级
Ⅲ级
（限速 160km/
Ⅰ级
h）
Ⅱ级
Ⅳ级 Ⅲ级 （限速 Ⅰ级
120km/h）
Ⅱ级
Ⅲ级
Ⅳ级 （限 速 Ⅰ级 80km/ h）
Ⅱ级
Ⅳ级 （限 Ⅲ级 速 45km/ h）
高低(mm)
1.5～ 42m 1.5～ 70m
5 6
8 12 15 6 10 15 10 15 — — — —
三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理
二、线路动态检查
（5）水平 指轨道上左右两股钢轨面的水平状态。在直线地段，钢轨顶 面应保持同一水平，在曲线地段，应满足外轨设置超高的要求。 水平正负：顺轨检车正向，左轨高为正，反之为负。
轨道检测技术(之一)
轨道检测技术(之一)轨道检测技术第一章概述【主要内容】我国铁路轨道的特点，线路检测的方法，线路检测对线路保洁修理的促进作用，线路检测的发展历程和现状。
【重点掌控】线路检测的方法。
第一节线路检测对维修工作的意义铁路线路设备就是铁路运输业的基础设备，它常年外露在大自然中，抵挡着风雨冻融和列车荷载的促进作用，轨道几何尺寸不断变化，路基及道床不断产生变形，钢轨、连结零件及轨枕不断磨损，而并使线路设备技术状态不断地发生变化，因此，工务部门掌控线路设备的变化规律，及时检测线路状态，强化线路检测管理沦为保证线路质量、确保运输安全的关键的基础性工作。
一、线路设备的检测方式（一）静态检查静态检查所指在没车轮荷载促进作用时，用人工或轻型测量小车对线路展开的检查。
主要包含轨距、水平、前后多寡、方向、觑吊板、钢轨接点、防爬设备、连结零件、轨枕及道口设备等检查。
线路静态检查是各工务段、车间、工区对线路进行检查的的主要方式之一，工务段段长、副段长、指导主任、检测监控车间主任、线路车间主任和线路工长应定期检测线路、道岔和其他线路设备，并重点检测薄弱处所。
（二）动态检测线路动态检测是在列车车轮荷载作用下通过添乘仪、车载式线路检查仪、轨道检查车等设备对线路进行的检测。
线路动态检测就是对线路展开检查的主要方式之一，也就是我国线路检测技术发展的主要方向。
二、线路检测对养护维修工作的指导作用安全就是铁路永恒的主题。
铁路线路设备就是铁路运输业的基础设备，经常维持线路设备完备和质量平衡，确保列车以规定速度安全、稳定和不间断地运转，并尽量缩短设备的使用寿命就是铁路工务部门的重要职责。
因此，合理保洁线路，保证线路质量就是确保工务部门安全生产的前提，也就是确保铁路运输安全的基础。
它对快速增长企业经济效益、确保人民生命财产安全、提升国民生产总值都存有关键意义。
而线路的检测同意着线路的设备技术状态的变化规律及程度，线路检测技术水平轻易同意着线路的保洁和修理工作的展开。
GJ-5型轨检车原理及应用
GJ-5轨检车原理及应用GJ-5型轨检车原理及应用一、轨道动态检查技术的发展变化轨道动态检查相比静态检查，更准确，也更能反映线路真实情况，更能评价列车运行安全性指标，因此轨检车一直是检查轨道病害、指导线路养护维修、保障行车安全的重要手段。
我国轨道动态检查技术随着计算机技术和检测技术的发展得到迅速的发展，从二十世纪50年代的GJ-1型轨检车发展到目前的GJ-5型轨检车，检测精度和可靠性大大提高。
1、GJ-1型轨检车采用弦测法，机械传动，可以将轨距、水平、三角坑、摇晃（用单摆测量）项目的幅值绘在图纸上，人工判读超限并计算扣分。
2、GJ-2型轨检车仍采用弦测法，但改为电传动，检测项目比GJ-1型增加了高低，也是需要人工判读超限和计算扣分。
我局1988-1993年使用该型车。
3、GJ-3型轨检车于80年代初期研制成功，是我国轨检车技术的一次大飞越，采用先进的传感器技术、计算机技术和惯性基准原理，可以检测高低、水平、三角坑、车体垂直和水平振动加速度等项目，计算机采集各检测项目数据后，判断超限等级并计算扣分。
我局GJ-3型轨检车（SY997737）于1994年初开始运用，是全路GJ-3型运用时间最长的，也是用得比较好的。
a、1999年我局轨检车技术人员研发的Ⅲ型轨检车实用软件成果是工务部门汇总分析轨检车检查数据、指导养护维修线路的工具，它使轨检车的工作效率和工作质量得到了大大的提高，该成果达到了国领先水平，于2000年通过了局级鉴定，并于2002年获得路局科技进步三等奖。
b、为了均衡地提高线路养护维修的质量，我局轨检车技术人员研发了轨道质量指数（TQI）应用软件，并于2003年局工务维修会议上向各工务段推广应用，便于向各工务段掌握线路的动态质量，科学指导线路养护维修，真正做到状态修，收到了很好的效果。
c、2004年我局轨检车技术人员研发GPS（全球定位系统）自动校正里程系统，该系统能自动校正轨检车里程，消除轨检车测量的里程累计误差，便于各段准确定位检查病害处所，查找和整治线路病害，保证行车安全和提高线路保养质量。
GJ-5型轨检车的检测原理及数据处理
GJ-5型轨检车的检测原理及数据处理摘要：轨道检查车是检查轨道病害的大型动态检测设备,对运输安全具有重要作用。
文章简要探讨GJ-5型轨检车所采用的激光和摄像检测技术对常见病害的检测原理，介绍轨检车在病害检测中所产生的数据的识读及处理方式，分析我国两种轨道质量评价法的利弊以及应用方法。
关键词：轨检车；检测原理；数据处理1引言上世纪80年代以来，通常采用一维光电位移传感器，为满足测量系统的定位要求，安装基准一般选择在以轮对为刚体的结构上。
从测量原理角度来看，测量链的简捷有助于提高测量系统的精度。
但是，随着检测速度的提高，轮轨作用力的增大，轴箱的振动随之增大，工作环境的恶劣束缚了检测系统的性能。
随着传感器技术及计算机技术的发展，开始采用二维光电位移传感器，上世纪90年代末期，满足于更高精度的检测速度的激光和摄像技术获得应用并逐步取代了原有的其他检测系统。
目前，当今世界高速铁路发达的国家，激光和摄像检测技术获得了广泛的应用，而且，已成为目前世界上轨道检测系统的主流。
如日本、美国、法国、德国、意大利等，均不同程度采用了该检测技术，从而提高了系统检测速度、精度和可靠性。
在此背景下，我国引进了GJ-5型轨检车，采用激光和摄像检测技术，可测项目有：轨距、左右轨向、三角坑、曲率、车体加速度、轨底坡（可选项）、钢轨断面（可选项）等。
2GJ-5型轨检车对病害的检测原理2.1高低检测原理高低的测量基于惯性基准原理与图像测量原理。
测量梁相对于钢轨的位移分为两部分，第一部分为测量梁自身的位移，这部分由测量梁中的惯性包测量出梁的垂直加速度，并由系统对其修正，除去重力分量等不利因素，对加速度进行二次积分可得位移值。
第二部分为测量梁移动后与钢轨之间的距离，由图像处理系统获得。
两项位移之和为钢轨的高低数值。
图1高低检测原理简图2.2轨距检测原理轨距采用图像测量原理。
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。
GJ-5型轨检车原理及应用
GJ-5轨检车原理及应用GJ-5型轨检车原理及应用一、轨道动态检查技术的发展变化轨道动态检查相比静态检查，更准确，也更能反映线路真实情况，更能评价列车运行安全性指标，因此轨检车一直是检查轨道病害、指导线路养护维修、保障行车安全的重要手段。
我国轨道动态检查技术随着计算机技术和检测技术的发展得到迅速的发展，从二十世纪50年代的GJ-1型轨检车发展到目前的GJ-5型轨检车，检测精度和可靠性大大提高。
1、GJ-1型轨检车采用弦测法，机械传动，可以将轨距、水平、三角坑、摇晃（用单摆测量）项目的幅值绘在图纸上，人工判读超限并计算扣分。
2、GJ-2型轨检车仍采用弦测法，但改为电传动，检测项目比GJ-1型增加了高低，也是需要人工判读超限和计算扣分。
我局1988-1993年使用该型车。
3、GJ-3型轨检车于80年代初期研制成功，是我国轨检车技术的一次大飞越，采用先进的传感器技术、计算机技术和惯性基准原理，可以检测高低、水平、三角坑、车体垂直和水平振动加速度等项目，计算机采集各检测项目数据后，判断超限等级并计算扣分。
我局GJ-3型轨检车（SY997737）于1994年初开始运用，是全路GJ-3型运用时间最长的，也是用得比较好的。
a、1999年我局轨检车技术人员研发的Ⅲ型轨检车实用软件成果是工务部门汇总分析轨检车检查数据、指导养护维修线路的工具，它使轨检车的工作效率和工作质量得到了大大的提高，该成果达到了国内领先水平，于2000年通过了局级鉴定，并于2002年获得路局科技进步三等奖。
b、为了均衡地提高线路养护维修的质量，我局轨检车技术人员研发了轨道质量指数（TQI）应用软件，并于2003年局工务维修会议上向各工务段推广应用，便于向各工务段掌握线路的动态质量，科学指导线路养护维修，真正做到状态修，收到了很好的效果。
c、2004年我局轨检车技术人员研发GPS（全球定位系统）自动校正里程系统，该系统能自动校正轨检车里程，消除轨检车测量的里程累计误差，便于各段准确定位检查病害处所，查找和整治线路病害，保证行车安全和提高线路保养质量。
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轨检技术的作用之五
• 轨检车是既有提速试验和重大综合科研试验的重要帮 手。
历次铁道部组织的既有线路牵引平推试验，为提速调 图掌控提速改造工程质量奠定了基础。
轨道检查车
是轨道检测技术具体应用的产物 是铁路工务维修管理部门获取动态轨道状态 信息、指导现场进行养护维修与施工作业、评 估新线施工和既有线养护维修作业质量、实施 轨道科学管理的重要手段。
是使轨道设备经常保持良好均衡状态、保证 列车按规定的速度安全、平稳、不间断运行品 质的重要技术保障。
1.轨检车检测技术历史
轨检技术的作用之一
• 轨检车是获取轨道真实状态的重要手段。
• 轨检车检测数据和波形
轨检技术的作用之二
• 轨检车实现了轨道静态向动态检测方式的过渡。 列车速度的不断提高、行车密度的加大，利用列车间
隔采用人工上线检测或养护维修作业的方式已成为过 去。 基础设备结构的加强和改善，静态检测方式已经难以 满足科学管理的需要。 现场维修手段的进步，传统的方式和习惯做法已无法 适应铁路快速发展的要求。
• 动静态间的差异和影响（日本）
• 动静态间的差异和影响（中国）
静动态的差异和关系
一般情况下，同一地段动态与静态不平顺存在较大差 异；
动态不平顺的幅值越大，静动态之间的差异也越大； 新建线路和大修、维修作业后的动静态不平顺差异较
小； 高平顺性高速轨道较一般轨道动静态之间差异较小； 不同结构、不同种类轨道不平顺，动静态幅值间的差
以计算机为中心，经过模拟及数字混合处理，保证轨 检车检测结果不受列车速度和方向的影响。通过采用 数字滤波技术扩充了轨道不平顺的可测波长范围，改 善了轨检系统的传递函数特性，大大提高了轨检车检 测精度和可靠性。
高速轨检车和综合检测车得到了发展。
2.轨检技术的作用
轨检技术的广泛应用，带动了轨道维修手段、设备检 查制度、养护维修方式、维修理念、以及相应管理体 制的变革：
传统的手工维修工具被小型、中型、大型维修机械所 代替；
传统的人工静态检测逐步被大型或中小型动态检测设 备取代；
传统的设备固定周期维修模式逐步向“状态修”方向 过度；
传统的设备“检修管”一体化理念正逐步向“检养修” 或“检管修”分开的理念靠近；
陈旧、落后的管理体制已逐步被高效、先进、科学的 管理体制所替代。
轨检车的发展已有一百多年的历史，1877年第一辆简易轨检 车诞生。在各种静态检测设备和手推式检测工具使用的基础 上，20世纪40年代，瑞士、联邦德国、美国、法国、日本等， 相继研制开发了采用弦测法检测技术、利用接触式机械测量， 检测速度60公里以下的轨道检查车。
二次世界大战பைடு நூலகம்，轨检车由机械式向电气式转变，测试仪表 电子化，检测项目增加、速度提高，并开始应用惯性基准原 理。
70年代后期、80年代初，电子技术和检测技术的发展，带动 了轨检技术的革命，轨检车普遍采用惯性检测技术，光电、 电磁、电容等非接触传感器、伺服跟踪、自动补偿修正、车 载计算机、模拟信号数字化处理以及数字滤波等技术在轨检 车上得到广泛应用。
1.轨检车检测技术历史
90年代后，激光、摄像、数字滤波、图象处理、非接 触测量、无移动检测设备、计算机网络、无线通信技 术得到广泛应用。
该区段轨道状态检测数据，真实再现了当时的轨道状 态，从而为国务院事故调查组最终查清事故原因、分 析事故产生根源奠定了基础。 1992年铁道部组织（上海局金千线）脱轨试验。 1996年津浦上行徐州~符离集间货车脱轨试验。
波浪形短波不平顺与动荷载系数关系
短波不平顺随速度变化引起车轮振动加速度
高低不平顺引起的车体垂向加速度变化
轨向不平顺引起的车体横向加速度变化
轨道状态的监测
上世纪60年代以来，列车速度和轴重的提高，机车车 辆和轨道破坏日益加剧，养护维修费用不断增加，重 载线路钢轨波磨日益严重，钢轨寿命逐年缩短，列车 运行的平稳性、舒适性、安全性有所降低，列车运行 品质受到很大影响。 不平顺的种类、幅值、波长的不同在不同速度时对行 车的影响各不相同，因此必须对轨道不平顺进行精确 检测，控制轨道不平顺的发展。
广深准高速、郑许高速铁路综合试验。 秦沈、遂渝线路200公里国产动车组综合试验。 胶济线CRH1、CRH2动车组200公里牵引、供电、接触
网、受流状态、列车控制、地面应答器等大型综合试 验。 其他
轨检技术的作用之六
• 安全评估和事故分析 1989年黔贵线80次事故调查中，部轨检车最近一次的
现代轨道检测技术及其应用
——轨道检查车
内容
• 一、轨道检测技术 • 二、国外轨道检测技术 • 三、国内轨道检测技术 • 四、国内轨检车技术应用
一、轨道检测技术
1.轨检技术的历史 2.轨检技术的作用
轨道不平顺的影响
机车车辆和铁路轨道是一个相互作用、 相互联系的统一体。 轨道不平顺是导致机车车辆和轨道产生 振动与破坏的根本原因，伴随列车速度 提高和轴重的增大，不平顺对机车车辆 和轨道的影响越来越大。
异和相互关系各不相同； 无碴轨道和有碴轨道的动静态间差异各不相同； 无碴轨道动静态间的差异较小。
轨检技术的作用之三
• 轨检车的应用实现了轨道从周期修向状态修的革命。 • 铁路工务维修修程、修制的演变过程
轨检技术的作用之四
• 轨检车是新线工程竣工验收和施工作业质量验收的重 要工具。（部轨检车近年来参加的验收工作）
幅值1mm正弦形不平顺不同速度下影响
在不平顺幅值、速度一定情况下，不同波长所 造成的动力响应差异很大。
试验结论：簧下质量的加速度与不平顺波长的 平方成反比。
幅值1mm正弦形不平顺不同速度下影响
轨道检查车
面对列车运行速度、轴重增加，轨道状态破坏的加剧， 养护维修成本费用提高的矛盾，真实再现轨道状态， 科学掌控轨道状态的变化，实现轨道科学管理，作为 对轨道设备（钢轨、轨枕、扣件、道床、路基、桥梁 等）、轨道几何状态（暗坑、空吊板、道床板结、弹 性不均匀等）、轨道几何形位（接头错牙、直线、曲 线线形等）、钢轨断面（磨耗、表面擦伤）、道床断 面检测，并能作出准确评价和指导维护手段的检测车 由此诞生。