轨道检测列车介绍

软件的自主研发 2004年，铁道部已经引进了5辆GJ-5型轨检车，分别配属 给铁道部基础设施检测中心、兰州铁路局和乌鲁木齐铁路 局使用。在应用GJ-5型轨检车进行轨道检测工作的过程中， 发现外方提供的部分软件不能满足实际工作需求，存在超 限编辑软件功能单一、报表生成软件效率低等问题，严重 影响了正常检测工作。针对这些问题研发了超限编辑器、 报表生成、超限数据分发和几何波形数据分发等车上数据 处理软件。 （1）超限编辑器 GJ-5型轨检车超限数据存储在服务器计算机的Access数据 库中。超限编辑器采用ADO数据访问引擎。通过网络访问 数据库，目前可以完成超限数据的检索、过滤、删除和恢 复、公里超限扣分的计算、超限数据的导出和打印功能。 配合车载GSM短信模块还可以实现严重超限信息的即时发 送。
小结——轨检车的发展趋势 一是在高速铁路上，综合检测列车越来越受到重视，日本 的East i、意大利的“阿基米德”、法国IRIS320和我国 高速综合检测列车都为高速铁路、既有线提速区段的安全 和高效运营提供保障。 二是综合检测列车技术思路，是保持各专业检测相对独立 的同时，通过共享时间、里程和速度信息，实现检测信息 时间和空间的同步。 三是检测内容越来越丰富，从工务道床、轨枕、扣件、钢 轨、轨道几何、隧道限界，到电气化设备和通信信号设备， 都开发了相应的检测技术及设备。四是激光和摄像检测技 术获得了广泛应用，提高了检测速度、精度和可靠性。
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，检测设备的故障率也大大降低。
轨道检测车介绍
蔡小培 北京交通大学 caixiaopei@ 2011年11月
轨道检测车介绍
第一部分 国外轨检车的发展概况
第二部分
第三部分
我国轨检车的发展现状
轨道检测的内容
第四部分
多功能安全综合检测车简介
第一部分
国外轨检车的发展概况
轨道检查车是检查轨道病害、指导轨道维修、保障行车安 全的大型动态检测设备，也是实现轨道科学管理的重要手 段，为此各国铁路都重视轨检车的开发和应用。 至今，轨检车的发展已有百余年的历史 1877年第一辆轨检车诞生，至20世纪40年代，瑞士、联邦 德国、美国、法国、日本都有了轨检车。这个时期的轨检 车主要为接触式机械轨检车，测量速度低、项目少、技术 落后、采用弦测法检测。50及60年代，轨检车向电气式转 变，测试仪表电子化、项目增加、速度提高，并开始应用 惯性原理检测方法。
意大利轨检车发展
“阿基米德号”综合检测列车
意大利轨检车发展 1966年意大利成为开始筹建高速铁路的国家之一。截至目 前，意大利建成或正在筹建连接南北和东西两个方向 1200km两条高速铁路。其中，南北高速线（米兰-那不勒 斯），全长740km，最高运行速度250km/h。东西高速线 （热那亚-米兰-威尼斯），全长460km，最高运行速度 270km/h。 意大利的MER MEC公司主要致力于铁路维修、养护、基础 设施检测行业，由MerMec公司制造为路网公司（RFI）的 “阿基米德”（Archimede）高速综合检测车由双流制 E402B系机车、4辆拖车和1辆驾驶车组成。
法国SNCF安全综合检测列车“MGV”
MGV检测周期预计为两周一次，设计目标是在列车正常运行条件下检 测各项基础设施参数。该车检测项目比较齐全，主要检测功能： （1）轨道检测（安装在第一节车辆上）：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（安装在第二节车辆上）：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）。下一步研究接触导线磨网厚度测量。 （3）信号检测（安装在第三节车辆上）：机车信号传输参数（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。下一步研究ERTMS 标准Ⅱ和Ⅲ。 （4）通信检测部分（安装在第四节车辆上）：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（安装在第四节车辆上）：列车定位，速度，气 象条件，风速，道口。
日本轨检车发展
East－i综合轨检车
日本轨检车发展
日本自1964年建成东海道高速新干线，已先后建成山阳、东北、上越、山形、 秋田、长野等新干线，共计2049公里。日本铁路为确保新干线的安全运行， 从1975年开始先后装备了4列电气化轨道综合试验车，承担对新干线的电气化 和轨道状态的动态检查，每列车由7辆车组成，其中第5辆为轨检车，其他检 测车检查电力、通信信号、接触网、电源回路状态，最高检测速度为210km/h。 1998年以后轨检车又有了较大的技术进步，车辆转向架由3台改为2台，从而 将传统的弦测法由等弦改为不等弦测量，传递函数有了明显的改善。 日本在原有轨道检测技术的基础上，研制开发出适用于新干线高速铁路的电 气轨道综合检测列车，称为“黄色医生”。 East－i是日本完全利用其国内 技术开发的综合检测列车，由6辆检测车组成，可以检测轨道几何参数、接触 网、通信信号、轮轨作用力、环境噪声等，最高检测速度可达 275km/h。该 轨道检测系统安装在列车的第3号车辆上，这个车辆采用了与实际运行车辆相 同的两个二轴拖动转向架结构。
意大利轨检车发展
意大利高速铁路使用“阿基米德号”综合检测列车已经形成了一整套 检测和维修养护体制。综合检测列车各子系统有独立的存储数据库， 在速度、时间、空间上保持同步，所有子系统的检测数据集成到车载 中央数据库，由中央数据库将数据通过无线网络传输到地面的RFI数 据处理中心进行综合分析、比较，从而制定科学的维修保养计划，指 导养护维修。其轨道检测在较低速度时采用弦测法，在较高速度时采 用惯性基准法，较好地发挥了两种测量原理的优势。 为更好发挥“阿基米德号”综合检测列车的作用，在轨道管理方面， 意大利铁路基础设施检测中心与MERMEC公司共同开发研制与“阿基米 德”号综合检测列车相关检测技术方面有关的合作项目。实现铁路基 础设施现代化检测，科学管理、科学预测，从而满足铁路长期高速、 安全、平稳、舒适的运输需要。
70年代以来轨检车发展极快，欧美、日本等许多发达国 家相继研究各种先进的轨道检测技术和新的测量原理，如： 惯性原理、光电、电磁、电容等无接触传感器，伺服跟踪、 自动补偿及修正技术在轨检车上广泛应用，车载计算机进 行轨检数据处理，提高了检测精度和速度，增加了检测功 能。 80年代以来，激光、数字滤波、图像处理等在轨检车上 应用更加广泛。以计算机为中心，对轨检信号进行模拟及 数字混合处理，保证轨检结果不受列车速度和运行方向的 影响。采用数字滤波技术扩大了轨道不平顺可测波长的范 围，改善了轨检系统的传递函数特性，大大提高了检测的 精确性和可靠性。
第二部分
我国轨检车的发展现况
随着我国铁路提速战略的实施，对列车的安全、舒适性提 出了更高的要求，同时运行速度的提高和重载列车的开行， 对轨道的破坏作用加大，导致轨道状态的恶化加剧。因此， 加强轨道动态检测力度，及时掌握轨道质量状态，正确指 导线路养护维修，确保铁路运输安全，已成为铁路工作中 的一项重要基础工作。 截至2004年，我国铁路现役轨检车按检测系统类型划分为 四类：GJ-3型、GJ－4型、GJ－4G型、GJ－5型。
GJ－5型轨检车
轨检车的组成
GJ－5型轨检车的基本检测原理是：由光纤陀螺和加速度计构建该检测 梁的惯性空间基准，通过激光摄像传感器和图像处理技术获得左右钢轨 距检测梁的横向和垂向偏移值，通过坐标变换、数字滤波、合成处理等 得到各项轨道几何参数。检测项目更加齐全。 可以进行轨距、轨向、高低、水平、三角坑、曲率、车体加速度、钢轨 波磨和钢轨磨耗及断面等项目的测量，其计算机系统由一台VME计算机 和数台Windows平台计算机组成，采用TCP/IP协议组成车上局域网。VME 计算机负责数据采集和轨道几何数据的合成，由一台运行Windows2000 系统的计算机作为服务器，负责与VME计算机的通讯，获取检测数据， 同时进行数据存储以及超限判别等工作。其余Windows平台计算机可以 运行相应的软件，通过网络与服务器通讯，完成几何数据显示、超限编 辑、报表打印和里程校核等任务。ImageMap公司提供了WinDBC、 DefectEditor、DefectMonitor、OnDemandReport和TermiFlex软件实现 相应的操作。
日本轨检车发展
日本电气轨道综合检测列车“East-i”（i表示Inspection检查、 Intelligent智能和Integrated综合）由六辆检测车组成 。East－i 可在一次运行过程中实现对线路的综合检测功能，但各检测项目之间 的检测数据并不综合到一个统一的中心，各检测单元有各自独立的数 据显示、记录、转储和地面分析、处理、维护管理决策等系统，全系 统仅有位置、时间和速度是统一的。 一般认为，弦测法传递函数收敛性差，East－i采用了相应的修正方 法。由于弦测法不能全部真实反映轨道状况，在复原及逆滤波处理时 仅能换算到40m波长的测值，因此该方法存在一定的缺陷。惯性基准 法受速度影响较大，不适宜低速检测，在高速时更具优势。另外， East－i整套设备及软件均为日本的品牌和自主开发的产品，与我国 设备和软件的兼容性差，不利于系统的后续使用和二次开发。
意大利“阿基米德号”综合检测列车测量、分析及保养规划
法国轨检发展
法国国营铁路公司 自1981年已建成东 南、大西洋、北方、 地中海线高速铁路， 正在建设的东部线 东西两段，共计 1760km。