城市轨道交通动态检查--轨检车主要检测项目原理及危害分析
城市轨道交通动态检查--轨检车主要检测项目原理及危害分析
城市轨道交通动态检查--轨检车主要检测项目原理及危害分析城市轨道交通动态检查--轨检车主要检测项目原理及危害分析摘要：本文主要针对轨检车检查项目：水平、三角坑、高低、轨距、轨向和车体振动加速度进行检测原理及危害成因分析，对现场进行检测，掌握现场的几何尺寸，分析可能产生的原因进行及时处理并跟踪分析，来保证列车运行。
关键词：轨检车城市轨道线路危害成因Abstract: This paper mainly for track inspection vehicle inspection items: horizontal, triangular pit, height, gauge, rail to body vibration acceleration detection theory and hazard cause analysis, on-site detection, master geometry of the scene, the analysis may producethe reasons for the timely processing and tracking analysis, to ensure that the trains run.Keywords: urban rail, line track ,inspection car, hazard causes.随着城市轨道交通的不断发展，动态检查密度也随着加大，动态检查已作为指导城市轨道交通线路养护维修的重要依据，因此，动态分析质量直接关系到线路养护维修优劣。
线路动态不平顺是指线路不平顺的动态质量反映，主要通过轨道检查车进行检测。
如何利用轨检车资料帮助现场找准病害及分析产生原因是技术人员分析工作的重中之重。
1、主要检测项目及性能指标轨道检查车对轨道动态局部不平顺（峰值管理）检查的项目为轨距、水平、高低、轨向、三角坑、车体垂向振动加速度和横向振动加速度七项。
动态检查
⑹复合不平顺是指轨向不平顺值与轨道动态 水平值的逆相加权和。其计算式如下：
4.高低、水平、轨距示意图
5.超高示意图
6.曲率示意图
曲率测量定义为一定弦长的曲线轨道（如30m） 对应之园心角θ（度/30米）。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（直线亦如此），测量车 辆每通过30米后车体方向角的变化值，同时 测量车体相对两转向架中心连线转角的变化 值，即可计算出轨检车通过30米曲线后的相 应圆心角θ变化值。
8.车体加速度示意图
车体振动加速度(垂向、横向加速度)
车体振动加速度是一种或多种轨道不平顺引起的车 辆综合响应，振动加速度的大小与人的舒适性感觉 和行车安全都有密切关系。由于车体振动加速度不 能区分是有何种轨道不平顺引起的，并且同一幅值 和波长的轨道不平顺，在不同行车速度时引起的车 体振动加速度大不相同，因此车体振动加速度不能 用确切地定量评定轨道的平顺状态。
综合检测车(动检车)
要确切掌握对高速行车有重要影响的轨道不平顺， 轨道检查车等检测设备的性能必须满足高速条件下 的要求。
㈠对高速铁路轨道平顺状态检测设备的基本要求 1.可测波长范围
高速行车条件下长波不平顺的影响已变得不可忽 视，因此高速轨检车的可测波长必须增大。需要检 测的波长可根据客车车主振频率和行车速度确定。
波形识别(岔区超限)
波形识别(异常)
波形识别（辅助判断）
波形识别（阳光干扰）
轨道动态检测课件
案例三：高速铁路的轨道动态检测
检测目的
确保高速铁路安全、稳定运行，提高列车运 行速度和乘客舒适度。
检测内容
轨道几何尺寸、无砟轨道、道岔等。
检测方法
采用高精度测量技术，如卫星定位、惯性导 航等。
数据分析
对检测数据进行处理和分析，评估轨道状态 ，预测维修周期，优化列车运行图。
检测方法
采用非接触式测量技术，如激光雷达、红外 线等。
数据分析
对检测数据进行处理和分析，评估轨道状态 ，预测维修周期。
案例二：铁路轨道的轨道动态检测
检测目的
确保铁路运输安全，预防轨道断裂、下沉等故障。
检测内容
轨道几何尺寸、钢轨表面损伤、轨枕状态等。
检测方法
采用接触式测量技术，如轨道测量车。
数据分析
检测标准
01
GB50157-2013《地铁设计规范》：规定了地铁轨 道动态检测的标准和要求。
02
TB10621-2014《高速铁路设计规范》：规定了高速 铁路轨道动态检测的标准和要求。
03
UIC518-2004《国际铁路联盟铁路设施振动指南》 ：国际铁路联盟制定的轨道动态检测标准。
03
轨道动态检测应用
轨道动态检测课件
目录
• 轨道动态检测概述 • 轨道动态检测技术 • 轨道动态检测应用 • 轨道动态检测案例分析 • 轨道动态检测发展趋势与挑战
01
轨道动态检测概述
定义与特点
定义
轨道动态检测是指通过使用各种检测设备和技术，在列车运行状态下对轨道的 几何尺寸、结构状态、动力学响应等进行实时监测和评估的过程。
03
02
高速铁路线路规划
轨检车检测原理及注意事项
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轨向正负：顺轨检车正向，轨向向左为正，向右为负； 水平正负：顺轨检车正向，左轨高为正，反之为负； 曲率正负：顺轨检车正向，右拐曲线曲率为正，左拐曲线曲率为负； 车体水平加速度：平行车体地板，垂直于轨道方向，顺轨检车正向，向左为正； 车体垂向加速度：垂直于车体地板，向上为正。
为适应铁路提速和重载不断发展的需要，《铁路线路修理规则》（铁运【2006】146号文）于2006年10月1日正式执行。文中对轨道动态检测标准按V≦120km/h、120km/h<V≦160km/h、V>160km/h划分了四级管理值。缺乏速度≧200km/h以上等级干线管理标准，为适应我国第六次既有线提速改造的需要，以及填补我国《铁路线路修理规则》没有针对既有线200～250km/h区段的养护维修办法和各项检测标准。
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四.轨道病害成因分析
1．轨距病害的危害及成因分析
轨距病害幅值过大过小，在其他因素作用下，可能会引起列车脱轨或爬轨。影响轨距偏差值主要有以下几个方面： ⑴轨道结构不良：如钢轨肥边、硬弯、曲线不均匀侧磨、枕木失效、道钉浮离、轨撑失效、扣件爬离、轨距挡板磨耗、提速道岔基本轨刨切部分不密贴等。 ⑵几何尺寸不良：如轨距超限、轨距递减不顺、方向不良等。 ⑶框架刚度减弱：扣件扣压力不足、轨道外侧扣件离缝弹性挤开（木枕线路尤其如此）等。
非接触测量设备
惯性测量包安装在激光器/摄像机梁的中部，惯性测量包测量车辆转向架的横向和垂向加速度以及滚动和摇头速率等。
VME计算机系统
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GJ-5型轨检车检测项目：轨距、左右轨向、左右高 低、水平（超高）、三角坑、曲率（弧度或半 径）、车体横向加速度、车体垂向加速度、轨距变 化率、曲率变化率、车体横向加速度变化率、钢轨 断面等。
浅谈轨道检查车检测原理以及病害成因
浅谈轨道检查车检测原理以及病害成因作者：廖望来源：《城市建设理论研究》2013年第14期摘要：本论文主要针对线路设备动态下的综合检测车、轨检车和静态下的轨道检查仪的检查数据，对铁路线路维修作业进行指导。
通过动静态数据对比,达到检测数据的现场精确定位，使动态下轨检车检查结果能直接反映到每米线路上，有效指导作业,同时对如何利用动态资料进行维修养护提出科学性的建议。
关键词：铁道工务轨道检测数据维修中图分类号：U491.2+27 文献标识码：A 文章编号：轨道检查车是检查轨道状态、查找轨道病害、评定线路动态质量、指导线路维修的动态检查设备，其作用是通过检查了解和掌握线路局部不平顺（峰值管理）、线路区段整体不平顺（均值管理）的动态质量，对线路养护维修工作进行指导，实现轨道科学管理。
一、检车检测项目：轨道几何参数:左高低、右高低、左轨向、右轨向、水平、轨距、三角坑、超高、曲率以及长波轨道不平顺；车体响应参数：车体横向加速度、车体垂向加速度；辅助评价参数：轨道质量指数、各单项轨道质量指数（也就是TQI值）（一）轨检车检测采集原理：车辆每前行一英尺（约300mm），计算机对各个检测项目采集数据一次，当某项目连续三次采集量都超过最低级病害界限值时，统计为一处病害，并取病害最大采集量值为该处超限病害的幅值，最低级病害起讫点为该处病害长度。
如图：1.高低病害检测原理及危害：高低是指钢轨顶面纵向起伏变化。
轨检车采用惯性基准的原理测量轨道变化的实际波型，得到高低变化的空间曲线，数据采集处理系统实施采集数据的间隔距离为0.305m,同时可换算成5米、10米、20米或其它弦长之测量法测量。
测量高低的传感器除了测量曲率、水平外，另外还有2个垂直加速度计。
通过车体位移，计算出轨面相对惯性空间的位移变化，进行必要的处理，得到高低数值。
监测范围±60mm，误差为±1.5mm高低摸拟弦长18.6米。
众所周知，高低不平顺(简称高低)会增加列车通过时的冲击动力，加速轨道结构和道床的变形，对车辆设备、列车行车安全构成危害，其危害大小与高低的幅值、变化率成正比，与高低波长成反比。
轨检车图纸分析与病害整治
扭曲（三角坑）的检测原理 ：
扭曲反映了钢轨顶面的平面性。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。三角坑基 长可任意设定，如2.5米、5米、15米连续计算基 长的扭曲值，轨检车检测系统基长定为2.4米。该 值接近客车转向架 （2.44m）的轮对轴距。基长 可在18m内变换，监测范围±100mm，误差±1.5 mm。
横加变化率：由相隔18米的两点实际测量的横向加速度差除 以18米得到（车辆定距离）。
轨距变化率：由相隔2.5米的两点实际测量的轨距差除以米 得到（车轴定距）, 轨距变化率直接影响轮轨接触几何，危 机行车安全和舒适性。
曲率变化率：由相隔18米的两点实际测量的曲率差除以18米 得到（车辆定距离）。曲率是以列车走行的单位距离轨道的 方向角的变化表示。
动态检测设备及检测项目解析
第三节、动态检测标准及检查方法
1.动检车检测报告
轨道动态检测标准
轨道动态检测超限表
轨道动态检测公里小结
轨道动态检测TQI指数
2．分析轨道动力学检测报告
第三节、动检车的检测项目
第一节、波形图上各条线画的是什么项目：
1、一般设定为8或12条线，每条线的右侧菜单 上均有标记，从左到右分别是：左高低、左 轨向、右高低、右轨向、水平、三角坑、轨 距、地面标志及速度里程（可以根据实际要 求进行调整）。
轨距病害
下行 1875+750
（2）.轨距病害的危害及成因分析
轨距偏差过大会导致车轮掉道或卡轨。我国和部 分国家的传统认为：即使轨距还未扩大到会使车 轮掉道的程度，如果车轮锥形踏面的大坡度段 已 进入轨顶内侧圆弧以内，仍因避免，这是因为斜 度较大的车轮踏面将使轨道遭受额外增加的水平 推力。短距离内轨距变化剧烈，表明存在严重的 方向不平顺，也会影响行车安全。 轨距不平顺分为大轨距与小轨距两种情况 ，武广 管内现在出现的主要以小轨距为主。
3、轨道几何不平顺定义：水平、超高
超高：同一横截面上左右 轨顶面相对所在水平面的 高度差。
水平：同一横截面上左右 轨顶面相对所在水平面的 高度差，但不含曲线上按 规定设置的超高值及超高 顺坡量。水平由超高计算 得出。
检测原理 轨检车采用以陀螺装置为核心部件的补偿
加速度系统（简称CAS系统）测量轨道水平， CAS系统传感器布置如图所示。利用该系统测
水平状态不良波形图
图中所示为一幅水平状态严重不良的轨检车波形图。 由图中可以清晰地看出，水平波形多处存在较长的水 平偏差，偏差基本上均为正值，即左股钢轨高。对应 地可以看到三角坑的波形图总体状态也不好，
经现场调查反馈，在该位置存在水平超限的主 要原因有：一是该段线路的道床接近大修周期，处于 翻浆不稳定时期，道床板结、翻浆，上部几何尺寸难 以保持。二是在轨检车检测当日，发生较大降雨，道 床、路基出现下沉。三是线路存在暗坑、吊板。四是 工务段为了便于养护维修，长期以来一直人为地将线 路水平做成一侧高。
轨道动态检查及病害处理
水平：即轨道同一横截面上左右两轨顶面的 相对高差。（曲线上是指扣除正常超高值的 偏差部分；直线上是指扣除一侧钢轨均匀抬 高值后的偏差值。）
三角坑：左右两轨顶面相对于轨道平面的扭 曲。用相隔一定距离的两个横截面水平幅值 的代数差度量。“一定距离”指“车辆的轴距或 心盘距”
3.各种轨道不平顺的主要影响
水平（超高）检测项目波形，最大记录幅值为正负150mm， 比例为1：6。
三角坑检测项目波形，最大记录幅值为正负25mm，比例为 1：1。
轨距检测项目波形，最大记录幅值为正35mm，负15mm，比例 为1：1。
（2）检测结果报告表
轨检车提供Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级超限报告表、 曲线摘要报告表、公里小结报告表、区段总 结报告表、轨道质量指数(TQI)报告表。
复合不平顺=|x-ky|
式中x—轨向不平顺值；
Y—水平不平顺值；
K—系数，初期可选为1.5。
⑺曲率
曲率定义为一定弦长的曲线轨道（取30m）对应的圆 心角θ。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（直线亦 是如此），测量轨检车每通过30m后车体方向角的变 化值，同时测量出车体相对两转向架中心连线转角 的变化值，即可计算出轨检车通过30m曲线后的相应 圆心角的变化值，即曲率。
波形识别(岔区超限)
波形识别(异常)
波形识别（辅助判断）
波形识别（阳光干扰）
波形识别（设备故障）
波形识别（设备故障）
波形识别（设备挂物）
左、右高低检测项目波形，最大记录幅值为正负25mm，比例 为1：1。当检测速度小于15KM/H时，无高低波形图输出。
左、右轨向检测项目波形，最大记录幅值为正负25mm，比例 为1：1。当检测速度小于24KM/H时，无轨向检测波形输出。
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城市轨道交通动态检查--轨检车主要检测项目原理及危害分析
摘要：本文主要针对轨检车检查项目：水平、三角坑、高低、轨距、轨向和车体振动加速度进行检测原理及危害成因分析，对现场进行检测，掌握现场的几何尺寸，分析可能产生的原因进行及时处理并跟踪分析，来保证列车运行。
关键词：轨检车城市轨道线路危害成因
Abstract: This paper mainly for track inspection vehicle inspection items: horizontal, triangular pit, height, gauge, rail to body vibration acceleration detection theory and hazard cause analysis, on-site detection, master geometry of the scene, the analysis may producethe reasons for the timely processing and tracking analysis, to ensure that the trains run.
Keywords: urban rail, line track ,inspection car, hazard causes.
随着城市轨道交通的不断发展，动态检查密度也随着加大，动态检查已作为指导城市轨道交通线路养护维修的重要依据，因此，动态分析质量直接关系到线路养护维修优劣。
线路动态不平顺是指线路不平顺的动态质量反映，主要通过轨道检查车进行检测。
如何利用轨检车资料帮助现场找准病害及分析产生原因是技术人员分析工作的重中之重。
1、主要检测项目及性能指标
轨道检查车对轨道动态局部不平顺（峰值管理）检查的项目为轨距、水平、高低、轨向、三角坑、车体垂向振动加速度和横向振动加速度七项。
各项偏差等级划分为四级：Ⅰ级为保养标准，Ⅱ级为舒适度标准，Ⅲ级为临时补修标准，Ⅳ级为限速标准。
2、轨检车检测项目原理与分析
2.1、水平（超高）
2.1.1、水平病害的危害
水平定义为同一横截面上左右轨顶面相对所在水平面的高度差（在曲线上定义为超高）。
水平不平顺将使车辆产生侧滚振动，导致一侧车轮增载，一侧减载。
许多专家认为曲线上严重的水平不平顺，往往是引起列车脱轨的重要原因。
若轨道方向、水平两种不平顺同时存在且逆向复合时，引起脱轨的危险性更大。
水平病害不仅表现为静态的水平误差，更多的表现为因轨道存在暗坑、吊板而造成的动态水平误差。
目前，暗坑、吊板只有在轨检车动态下才能准确测得，所以应充分利用检查资料进行整治。
2.1.2、水平检测原理
原理：惯性基准原理。
在这里采用补偿加速度系统(CAS)测量水平。
利用CAS测量车体相对地垂线滚动角θc，利用位移计测量车体与轨道相对滚动角θct (车体与轮轴间的相对夹角)，二者结合计算出轨道倾角θt 。
CAS系统有六个传感器，除了曲率测量中的摇头陀螺GT ψc 、光电编码器ETV c之外，还得使用倾角计IT 来测量车体滚角低频分量，同时使用侧滚速率陀螺GT φc来测量侧滚角高频分量。
车体摇头会对倾角计IT 输出产生附加影响，摇头陀螺GT ψc 为IT 提供补偿信号，从而计算出图2中的相对地垂线滚动角θ1 。
采用左右两侧位移传感器计算出图2中的相对滚动角θ2，二者结合可以获得轨道倾角θ。
2.1.3、病害的成因分析
主要有以下几个方面：
（1）习惯做法——现场作业人员习惯将轨道做成一股高，人为造成水平偏差值。
（2）两股钢轨下沉量不一致。
（3）一股钢轨有空吊、暗坑现象。
（4）缓和曲线超高顺坡不良。
2.2、三角坑
2.2.1、三角坑病害的危害
三角坑定义为左右两轨顶面相对轨道平面的扭曲，用相距一定基长水平的代数差表示。
三角坑是引起轮轨作用力变化，影响行车平稳性的主要原因。
检查三角坑就是检测在相距一定距离的水平相差程度，整治三角坑病害，实质上就是整治水平不良的延伸。
三角坑是引起轮轨作用力变化，影响行车平稳性的主要原因。
三角坑将使转向架出现三点支承，高点会使车辆出现侧滚，产生垂直振动加速度，低点会使车轮减载，当车轮减载量与荷载量之比大于0.8时，还有脱轨的危险。
无论曲线和
直线上严重的局部扭曲不平顺都有可能引起车辆剧烈的侧滚和侧摆振动，导致脱轨系数过大而脱轨。
所以要高度重视三角坑病害的整治与预防。
检查三角坑就是检测在相距一定距离的水平相差程度，整治三角坑病害，实质上就是整治水平不良的延伸。
2.2.2、三角坑检测原理
原理：由水平测量值计算。
三角坑计算公式为：
h=(a-b)-(c-d)=Δh1-Δh2
如图4所示，其中Δh1为轨道断面Ⅰ－Ⅰ（ab）的水平值。
Δh2为轨道断面Ⅱ－Ⅱ(cd)的水平值。
h即为基长L（断面Ⅰ－Ⅰ与断面Ⅱ－Ⅱ之间距）时两轨道断面的水平差。
2.2.3、病害的成因分析
影响三角坑偏差值主要是空吊、暗坑、反撬水平、缓和曲线超高顺坡不良（直缓点、缓曲点易出三角坑）或岔心状态不良等。
2.3、高低
2.3.1、高低病害的危害
高低定义为钢轨顶面垂直于轨道方向偏离钢轨顶面平均位置的偏差。
分左、右高低两种。
轨道高低不平顺指左右轨顶面纵向起伏变化。
会增加列车通过时的冲击动力，加速轨道结构和道床的变形，对车辆设备、列车行车安全构成危害，其危害大小与高低的幅值、变化率成正比，与高低波长成反比。
对车辆影响较大的高低有三种：
（1）波长在2 m以内的高低，其特征幅值较小、波长较短，但变化率较大，对车轮的作用力也较大，如列车速度为60～110 km/h时，高低引起的激振频率接近客车转向架的自振频率，将产生很大的轴箱垂直振动加速度。
引起这种类型高低的因素主要为接头低扣、大轨缝及钢轨打塌、掉块、鞍磨等。
（2）波长在10 m左右的高低，现场较常见。
其特征幅值较大、波长较长，能使车体产生沉浮和点头振动。
如列车速度为60～110 km/h时，高低引起的激振频率接近客车车体自振频率，将产生较大的车体垂直振动。
（3）波长在20 m左右的高低，其特征是幅值较大、波长较长，能使车体产生点头振动，当车体振幅方向与高低振幅方向相同时，将使车体产生较大振动，这种高低较少，现场工作人员容易忽视。
因此，现场检查高低所用的弦绳应携带20 m，在检查时用任意弦测量。
2.3.2、高低检测原理
原理：惯性基准原理
测量左右轨高低不平顺的传感器位置图如图5所示，左右对称分布。
加速度计用于测量车体的惯性位移，激光位移传感器用于检测加速度计安装测点的车体与轴箱的相对位移，据此计算轨头表面相对于惯性空间的位移变化进行处理，即得到高低不平顺数值。
2.3.3、高低病害的成因分析
（1）扣件不紧，钢轨磨耗，加之存在暗坑、吊板等原因，会产生不均匀下沉，而造成轨面高低不平顺。
（2）高接头和低接头是造成轨道短波高低的主要原因，会增加机车车辆对轨道的冲击力，对线路的破坏性很大。
2.4、轨距
2.4.1、轨距病害的危害
轨距定义为同一轨道横截面内左右钢轨两轨距点之间的最短距离。
目前轨检车检测16mm点间距离。
标准轨轨距的标称值为1435mm。