轨道检测技术

轨道检测技术
目录
第一章概述 (3)
第一节线路检测对维修工作的意义 (3)
第二节线路检测技术的发展 (4)
思考题 (8)
第二章线路静态检测 (9)
第一节线路静态检查的传统方法 (9)
第二节轨道检查仪检查线路 (13)
思考题 (31)
第三章轨道的动态检测 (32)
第一节添乘仪 (32)
第二节车载式线路检查仪 (36)
第三节轨道检查车 (54)
第四节状态监测 (78)
思考题 (81)
第四章线路检测的技术标准及应用 (82)
第一节静态检测的技术标准及应用 (82)
第二节动态检测的技术标准及应用 (89)
思考题 (107)
参考文献 (109)
第一章概述
第一节线路检测对维修工作的意义
铁路线路设备是铁路运输业的基础设备，它常年裸露在大自然中，经受着风雨、冻融和列车荷载的作用，轨道几何尺寸不断变化，路基及道床不断产生变形，钢轨、联结零件及轨枕不断磨损，从而使线路设备技术状态不断地发生变化。

因此，工务部门掌握线路设备的变化规律，及时掌握线路状态，加强线路检测管理成为确保线路质量、保证运输安全的重要的基础性工作。

一、线路检测方式
（一）静态检查
静态检查指在没有车轮荷载作用时，用人工或轻型测量小车对线路进行的检查。

检查主要包括轨距、水平、高低、方向、空吊板、钢轨接头、防爬设备、联结零件、轨枕及道口设备等。

线路静态检查是各工务段、车间、工区对线路进行检查的主要方式之一，工务段段长、副段长、指导主任、检查监控车间主任、线路车间主任和线路工长应定期检查线路、道岔和其他线路设备，并重点检查薄弱处所。

（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。

动态检测是对线路进行检查的主要方式之一，也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
安全生产是铁路永恒的主题。

铁路线路设备是铁路运输业的基础设备，经常保持线路设备完整和质量均衡，保证列车以规定速度安全、平稳和不间断地运行，并尽量延长设备的使用寿命是铁路工务部门的重要职责。

因此，合理养护线路，确保线路质量是保证工务部门安全生产的前提，也是保证铁路运输安全的基础。

通过线路检测可以了解线路的设备技术状态和变化规律及变化程度，从而合理安排线路的养护和维修工作，确保线路处于良好质量状态，保证铁路运输的安全生产。

第二节线路检测技术的发展
随着铁路运输的速度、轴重的不断提高，铁路技术迅猛发展，管理技术不断更新，以往靠传统和经验进行的铁路线路检测技术已无法适应铁路运输安全生产的需要，尊重科学、尊重客观规律、不断改进线路检测技术才能适应铁路运输发展的要求。

经过铁路工程技术人员、科研管理者多年的不懈努力和探索，逐步摸索和研究总结出了一套具有实用科学性、规范性的铁路线路检测技术，使得铁路高速重载运输的安全性、舒适性得到了可靠的保障。

一、国内线路检测技术的发展
（一）静态检查技术的发展
1．轨距尺
轨距尺是检测线路轨距的主要量具。

其中使用最早的是木质的铁路轨距尺，由于这种轨距尺本身变形量很大，故量测的精度很低且使用寿命很短，现已淘汰。

目前测量轨距采用的量具主要是专作检测用的RTG-1型铁路轨距尺和用于作业的RTG-2型铁路轨距尺。

这两种轨距尺的尺体以铝镁合金制作，大大地提高了轨距尺的使用寿命和精度。

2．高度板和木折尺
高度板和木折尺是检测线路水平的主要量具。

自制高度板选用优质木材，高度10～60mm，宽度5～15 mm。

3．弦线
10 m、20 m弦线是检测线路的高低和方向的主要量具。

其中检测直线方向用10 m弦线，检测曲线正矢通常用20 m弦线。

4．轨道检查仪
轨道检查仪是测量轨道几何尺寸的手推式静态检查仪器，其测量结果随着仪
器在线路上推行实时显示并记录在内存中。

轨道检查仪近年来在线路检测中推广使用，它与用轨距尺检测几何尺寸相比较，具有速度快、易于统计查询、结构简单、重量轻、上下道方便等优点。

（二）动态检测技术的发展
1．丢灰包
丢灰包是我国线路检测技术中使用最早、最传统的一种动态线路检测方法。

丢灰包主要是添乘人员在列车尾部的守车上，在其检测的线路范围内通过坐在车上感受列车的上下颠簸和左右晃动情况、，估计线路的情况，对上下颠簸和左右晃动比较严重的区段立即将准备好的灰包抛到车下，地面人员根据灰包所在位置的前后范围进行仔细检测，查找出线路质量状态问题，从而指导线路的养护维修工作。

此种方法优点是操作简便易行，在．般车间都能实现。

但此种方法主要凭借检测人员的经验，对检测人员业务水平要求较高；检测的精度较差，只是确定一个大致范围，还需进一步的检测；没有一个统一标准，操作人员不容易准确把握。

2．添乘仪
添乘仪是以振动图幅显示的峰值大小确定线路上存在的病害类型及等级，属于线路动态检测的一种方法，是各工务段目前较常使用的一种方法。

我国工务部门最早使用的添乘仪是TG-85型铁路工务添乘仪，这种添乘仪是利用车体振动的垂直和水平加速度值来判断轨道的晃车等级、病害等级，具有使用简单、携带方便、判断准确的特点，但这种设备使用前需录入一些资料，并且检测结果须书写在记录纸上，使用效率降低。

目前，在全国范围内使用较多的是轨道智能添乘仪，主要有ZT-3、ZT-4、ZT-5、ZT-6、ZT-6B型，其中使用最广的是ZT-5型和ZT-6型两种轨道智能添乘仪。

除此之外，还有便携式添乘仪，主要有BT-4型、SY-1和SY-2型便携添乘仪。

智能添乘仪是根据检测车体走行时的振动加速度来确定线路状态的检测方法，通过使用添乘仪添乘检测，能够及时准确地发现线路病害处所，有针对性地进行维修，防止病害蔓延，可以大大提高维修工效，保证线路质量，确保行车安全。

但此种方法由于受到设备本身的限制，还不能做到同速检测的要求，因此在检测精度方面还不能完全与线路实际运营状态下的要求相符合。

3．车载式线路检查仪
车载式线路检查仪是通过测量机车或动车组车体加速度，实现实时监测轨道状况，及时发现轨道不良处所。

车载式线路检查仪分机车和动车组车载式线路检查仪两种。

这种装置加强了对轨道状况的动态监测，对严重超限处所能及时报警，使得对于危及行车安全的严重超限处所能够及时做出处理。

该装置在保证行车安全方面起到了较好的监控作用。

4．轨道检查车
轨道检查车通过定期或不定期动态检测轨道状态，实时处理分析检测结果，发现轨道严重超限，及时指导现场养护维修，消灭危及行车安全的隐患。

在各种专运特殊任务中所扮演的角色充分说明了轨检车是保障列车安全运输的重要手段。

我国使用最早的轨道检查车是20世纪50年代起采用1型轨检车，该轨检车的特点是采用弦测法，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。

60年代后期研制的2型轨检车仍采用弦测法，但改为电传动，检测项目比1型车增加了长波高低和短波高低，超限判读和扣分计算方式与1型车相同。

80年代初期研制成功的GJ-3型轨检车是我国轨检车技术的一次重大飞跃，它可以检测高低、水平、三角坑、车体垂直和水平振动加速度，但轨距、轨向无法检测。

1985年我国成功研制了GJ-4型车，这使我国线路检测和轨检车技术跨人世界先进行列。

这种轨道检查车检测项目齐全，包括轨距、轨向、高低、水平、曲率、三角坑等轨道几何不平顺、车体水平和垂直振动加速度。

由于GJ-4型车（包括GJ-3型轨检车）复杂的机械系统在恶劣的使用环境下容易出现故障，目前新型轨检车即GJ-5型轨检车已投入使用。

轨检车的成功运用，不仅改变了工务检测的模式，同时促进了工务管理养修体制的变革。

经过轨检车多年的运用，结合对干线轨道状态检测数据的大量分析，以及和现场工务主管的相互交流，如何利用好现有轨检车检测数据，充分发挥检测数据的作用是指导现场养护维修，提高轨道作业质量，实现轨道“状态修”模
式的主要依据。

我国轨检车的发展过程，是我国铁路工务设备机械化、管理现代化、养护维修科学化的一个重要标志之一。

二、国外线路检测技术的发展
从运输高速、安全角度出发，日本、意大利、法国、德国、美国分别研制适用于高速线路的综合安全检测车，检测从过去的单一项目检测发展为多用途、多项目、多任务的检测，对轨道基础设施状态检测、控制、维护打下了基础，也为轨道安全、高速运输提供了有力保障。

East-i是日本完全利用其国内的技术开发的综合检测列车，由7辆车组成，可以检测轨道几何参数、接触网、通信信号、轮轨作用力、环境噪声等内容，最高检测速度可达275 km/h，各检测系统独立完成检测工作，整个检测列车在速度、时间和里程位置上保持同步。

德国“阿基米德号”是继日本铁路以外仅有的综合检测列车。

“阿基米德号”高速检测列车检测速度达到220 km/h，能检测119个不同参数，能检测轨道几何参数、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。

MGV是专为法国高速铁路研制的综合检测列车，检测速度设计为320 km/h，检测线路的总长为2×1800 km，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采集各基础设施参数。

伴随线路检测技术的发展，轨道状态检测手段由以往单纯的手工静态检查，发展成当今依靠激光、陀螺、摄像、电子、计算机网络等技术产品实现的轨道动态检测，真实再现轮轨作用下的轨道实际状态，使在配备齐全的铁路轨道机械化设备情况下，实现轨道状态养修分开、管修分开、天窗修、状态修、针对性维修变成现实。

随着铁路高速重载运输的不断发展，世界各国不仅重视高技术、高科技产品在铁路的应用，更加高度重视成熟先进的管理技术与管理方法的应用和借鉴。

在铁路硬件设施趋于完善的情况下，配套相应的铁路基础设施软件将是实现铁路安全运输的重要保障。

其软件部分包括轨道管理体制，轨道养修模式和养修手段，轨道状态检测手段，轨道状态管理、评价标准，安全标准的确立，以及其他管理技术的补充与完善等等。

以上软硬件技术和管理技术的成功应用，在世界铁路高
速发达国家的铁路运输实践中已充分得到了验证。

思考题
1．线路设备检测的方式有哪几种？
2．简述线路检测技术的发展对线路维修工作的指导意义。

3．国内线路检测技术的发展经过几个阶段，各有什么特点？
第二章线路静态检测
线路静态检查是指在无列车动荷载的情况下对线路进行的检查。

目前采用的主要手段有两种，一种是用轨距尺、支距尺等传统量具进行的检查，另一种是用轨道检查仪进行的检查。

第一节线路静态检查的传统方法
一、线路设备静态检查的要求
正线线路和道岔，每月应检查2次（当月有轨检车检查的线路可减少1次）。

一次为“三全”检查（全员、全线、全面），一次为重点检查。

其他线路和道岔，每月应检查1次。

轨距、水平、三角坑应全面检查，轨向、高低及设备其他状态应全面查看，重点检查，对伤损钢轨、夹板和焊缝应同时检查。

曲线正矢，每季应至少全面检查1次。

对无缝线路轨条位移，每月应观测1次。

对钢轨焊接接头的表面质量及平直度，每半年应检查1次。

对严重线路病害地段和薄弱处所，应经常检查。

检查结果应做好记录。

二、检查工具
1．传统量具：铁路轨距尺（图2-1）、支距尺、高度板、木折尺和弦线。

图2-1 铁路轨距尺
2．轨道检查仪。

三、线路静态检查的传统方法
（一）检查轨道几何尺寸
1．检查要求
(1)检查轨距、水平时，一般每6. 25 m检查一处，要全面检查、全面记录；对轨向、高低及设备其他状态，应全面检查，重点记录，对伤损钢轨、夹板和焊缝应同时检查。

(2)轨距、水平测量数值准确，误差不大于1 mm，超限勾划准确，符号符合规定，无漏勾错划。

(3)检查轨向、高低位置准确，测量方法正确。

(4)记录正确、清楚、完整。

(5)超限统计符合规定。

2．检查程序和方法
(1)校定检查工具。

轨距尺、支距尺应经鉴定合格，并有鉴定合格标记，绝缘良好，水平测量值正反两方向偏差不得大于 1 mm。

弦线要结实，不能打结使用。

(2)轨距、水平检查
①一般每6. 25 m检查一处。

12.5 m钢轨的接头及中间各检查一处，每节钢轨检查两处；25 m钢轨的接头、长度的四分之一、二分之一、四分之三，每节钢轨检查四处。

非标准长度的钢轨可比照办理。

无缝线路每千米检查160处（也按每6.25m检查一处）。

②检查轨距时，道尺必须与线路中线垂直，现场操作时道尺垂直予任一钢轨均可。

测量时，不论钢轨头部有无肥边和磨耗，也不论轨顶有无坡度，均以标准轨距尺测得的数据为准。

③水平检查时，水平差的符号，在直线地段，以顺计算里程方向，以左股钢轨为基本股，对面股低于基本股时的水平差符号为“+”，反之为“-”；曲线地段以曲线内股钢轨为基本股，外股钢轨顶面与内股钢轨顶面的高差比曲线超高大时用“+”，反之为“-”。

④水平检查与轨距检查同步进行，在钢轨长度的同一处所，按先轨距后水平
的顺序检查，口述与标准尺寸的偏差，如+3、-5，即轨，距与标准值偏差为+3 mm，水平与标准值偏差为-5 mm。

⑤记录。

在线路检查记录簿上，按线路里程（股道）、孰号、检查部位，记录轨距、水平的偏差值。

3．三角坑勾划
(1)线路几何尺寸检查中未用仪器对三角坑进行检查，而是以线路一定范围内(18 m)相邻两点或三点的水平正负偏差值的代数差的绝对值来表示三角坑值。

(2)三角坑的勾划应注意，在18m范围内，水平偏差为同符号（同为“+”或同为“-”）时，只勾划水平超限。

如：正线直线地段作业验收时，检查出连续四点水平偏差为：+6、+4、+3、+5，只对水平偏差值为+6、+5的两处进行水平超限的勾划，而不存在三角坑。

在18 m范围内，有呈正负相反符号的应勾划三角坑超限，如同时存在水平超限，也应予以勾划。

如：正线直线地段作业验收时，检查出连续四点水平偏差为：+6、-2、O、-1，应勾划三角坑，其偏差则为+6-(-2)=8mm，同时勾划+6处为水平超限；又如：连续四点水平偏差为：+5、O、-3、-1，水平偏差+5与-3仍在18 m范围内，依旧构成三角坑，三角坑偏差值为+5 -（-3）=8 mm，同时勾划+5处水平超限。

(3)有的水平偏差，构成同向双三角坑。

此时勾划三角坑应划大不划小。

划远不划近，如果划大不划小和划远不划近的原则相矛盾时，应以划大不划小的原则为先。

同向双三角坑只统计为一处三角坑。

例如：连续四点水平偏差为：+5、-3、-4、-1，则+5和-3， +5和-4构成同向双三角坑，这时，按照划远不划近的原则，应勾划+5和-4，三角坑偏差值为+5-（-4）=9 mm。

(4)有的水平偏差，构成交叉双三角坑，应划出双三角坑，按两处三角坑统计，同时存在水平偏差超限，仍应进行勾划和统计。

例如：连续四点水平偏差为：+5、+4、-6、-7，那么，+5和-6，+4和-7构成交叉双三角坑，应分别予以勾划，三角坑偏差值为+5-（-6）=11 mm，+4 -（-7）=11 mm，统计为两处三角坑超限，并勾划水平偏差+5、-6、-7三处超限。

(5)在检查直线与曲线连接地段时，面向线路计算里程终端方向，如直线前面连接的曲线为左向曲线，检查及记录上均显示水平偏差符号相同，但事实上已构成三角坑。

例如：在ZH(ZY)处，前后18 m范围内，连续差点水平偏差为：+7、
+6、+4，前水平差+7为左轨高7 mm，后水平差+6或+4在曲线上为右股钢轨高6 mm或4 mm。

这时，由于基本股选择的不同，虽然水平偏差符号相同，但实为正负号相反，已经构成三角坑。

这种情况应注意勾划，防止三角坑的漏勾，同时在基本股选择变化处(ZH或ZY)以符号注明。

4．轨向、高低检查
目测线路轨向和高低。

在检查轨距、水平的同时，每隔100～150 m目测前后轨向和高低，全面查看，重点检查。

对超限的轨向和高低记录在“紧急工作量及其他”栏中。

轨向检查时，目测找出两股钢轨的轨向不良处，用石笔做出标记，将10 m 弦绳两端贴靠在钢轨内侧踏面下16 mm处。

测量弦绳至轨向不良处钢轨作用边的最大矢度值。

若轨向是向轨道内侧陷入的，则应在10m弦绳的两端垫以同样高度的垫墩，使弦绳两端垫离轨头内侧，量取弦绳至轨向不良处钢轨作用边的最小矢度值。

用垫墩高度减量取的最小矢度的差，即为该处轨向的最大凹矢度值。

这种情况下，也可以检查相对股钢轨的外凸矢度值。

高低检查时，先俯身目测下腭圆弧的延长线，从纵向上找出线路高低不良的位置，用石笔做出标记。

在钢轨顶面垫以同样高度的垫墩，将10m弦绳拉紧后两端紧贴墩上表面，量取弦绳至轨顶面的矢度。

用垫墩高度减量取的矢度之差，即为该处线路的高低偏差值。

偏差值大于零，符号为“+”，线路向上凸起；偏差值小于零，符号为“-”，线路向下凹陷。

轨向、高低偏差值的确定，是以检查出的超限偏差值作为该线路的单位长度（每千米或每股道）的偏差值，并栏记录上标注超限偏差值出现的处所。

5．勾划超限及完善记录
(1)超限处所的勾划，必须严格按照<修规》的规定标准进行。

轨距、水平超限处用红色的“√”勾划在超限数字的下方，三角坑用红色的“△”标在两数字间下方。

轨向、高低不良处所，伤损钢轨，夹板和焊缝的伤损情况也需记录在“紧急工作量及其他”栏中。

(2)记录每页要填写里程（股道）、曲线半径、加宽、超高、轨号及检查日期等项目。

曲线要素(ZH、HY、YH、HZ或ZY、YZ)标在对应轨号左上角。

(3)站线应在每股道的每页上方标明站线类别（有曲线时也应标明曲线要
素）。

(4)正线每千米或站线每股道要有小计，每旬（次）要有合计，并统计出检查的长度，超限处数及最大超限程度。

如：检查××km，轨距超限××处，最大超限××mm，最小超限××mm；水平超限××处，最大超限××mm；三角坑超限××处，最大超限X×mm。

（二）检查线路爬行
1．检查要求：对无缝线路长轨条位移情况，每月观测一次，并填写记录。

发现观测桩处累计位移量大干10 mm时（不含长轨条两端观测桩）应及时上报工务段查明原因，采取相应的措施。

对普通线路爬行情况，每季至少应检查一次，爬行量大于20 mm时，应安排整正。

检查线路爬行位置正确，测量数值准确。

记录正确、完整。

数值的正负号和观测桩编号无误。

2．检查程序和方法：确定观测桩标记及两钢轨外侧轨底位移标记。

在两观测桩标记间拉紧弦绳，弦绳处于两钢轨底面下，并向上贴靠轨底。

分别测量两钢轨外侧轨底位移标记至弦绳与外侧轨底边缘交点的距离，所得长度即为线路的爬行量。

爬行量符号，顺爬行观测桩编号方向爬行为“+”，反之为“-”（即钢轨位移标记符号在弦绳靠顺公里方向侧为“+”，反之为“-”）。

以观察为主的静态检查其他内容（零配件松动缺损等）同时记入检查记录簿。

第二节轨道检查仪检查线路
《修规》妻求，应积极采用轨道检查仪检查线路，提高线路静态检查质量，加强线路设备状态分析，指导线路养修工作。

一、轨道检查仪及其类型
轨道检查仪是测量轨道几何尺寸且轨道参数随着仪器在线路上推行而实对显示并记录在内存中的手推车式静态检查仪器。

操作人员在检查时可通过显示屏幕看见轨距、超高度及实际里程测量数值。

在发现轨道缺陷后，可以实时在大号触摸键盘上输入资料，如断裂焊口或断轨、需更换轨枕、缺少螺丝等等的位置。

与用轨距尺检查几何尺寸相比较，轨道检查仪具有速度快、易于统计查询等优点。

轨道检查仪类型主要有GJ Y-I-l，GJ Y-H-l，GJ Y-H-2，GJ Y-H-3，GJY-H-4(5)，GJ Y-T-4等等，如图2-2所示。

图2-2轨道检查仪
二、轨道检查仪的基本构造、特点、机械结构、使用条件及主要技术参数
目前，线路上使用的轨道检查仪类型较多，现以瑞邦GJ Y-T-4型轨道检查仪为例介绍其基本的使用方法。

（一）GJY-T-4轨道检查仪基本构造（图2-3）
图2-3 GJY-T-4轨道检查仪
1．GJ Y-T-4型轨道检查仪，包括检查机械装置、数据采集分析系统（即微型计算机控制检查分析系统，以下简称为面板）及智能型分析处理软件三大部分，
是专门用于轨道几何参数测量与分析的线路静态检查仪器。

仪器借鉴捷联式惯性系统的基本原理，采用姿态测控和轨迹测量原理，与大型轨检车的原理近似。

轨道检查仪在轨道上匀速推进，自动准确实时测量，大密度(采集间隔 1.125m)记录轨道的静态几何参数即轨距、水平、超高、左右股轨向（10m弦）及正矢(20 m 弦)和高低，并可推算2.4 m、6.25 m及延长18 m内的三角坑。

检查数据具备温度补偿功能。

所有检查数据都可以通过数据采集分析系统转存在U盘上。

2．仪器配备32位嵌入式操作系统真彩色显示面板，检查过程中直接在显示面板上读取轨距、水平、轨向（10 m弦）及正矢（20 m弦）和高低的实测数据，并具备现场报警功能。

面板内存大，存储容量可达100 km以上的线路检查数据。

可以输入曲线要素，判别线路失格处所。

3．轨道检查仪的数据处理可在任何台式电脑或手提电脑上进行，但必须安装与之配套的分析软件。

轨道检查仪所检查的数据都存储到数据采集分析系统的内存中，利用U盘作为转存储介质，能够将检查数据快速便捷的转存到计算机中。

通过分析软件的处理，根据线路静态几何参数管理值进行判断后，形成格式化报表（超限报表）。

（二）GJY-T-4轨道检查仪特点
1．轨道检查仪的自带数据采集分析系统用于采集、记录、初步分析检查数据，实时显示所测参数，如里程、轨距、水平、轨向（10 m弦）、正矢（20 m 弦）、高低的真实值，并可进行人机对话。

2．传感器精度高，性能稳定：轨向（正矢）和高低采用非接触式姿态测控和轨迹测量原理，与采用接触式测量方法相瞄，大大减轻了线路肥边或磨耗等对溅量精度造成的影响，使轨向（正矢）和高低的测量精度大大的提高。

3.外形美观精致，结构简单，重量轻：机械结构采用国际通行的“T”形结构，全防水绝缘机构，主要结构材料采用高强度铝合金、工程塑料，采用模型制造和喷砂工艺；控制盒采用高空压铸、触摸式按键及液晶显示屏；走行机构充分考虑绝缘要求，由凸圆陶瓷轴承和高强度工程塑料组成。

仪器可轻松拆卸为横梁与纵梁两部分，位于横梁上的手推架除可旋转折叠于横梁上外，还可以自由调整高度，符合人体工程学要求。

横梁、纵梁上都设有提手，方便搬运。

组装简单快捷，易于操作。