轨道检查

• 5) 为了确保全站仪得设站精度，建议使用8 个控制点， 如果现场条件不满足，至少应使用6 个控制点。设站中误 差为东坐标、北坐标和高程：1mm；方向：2”；与轨检小 车同向的控制点自由设站计算时弃用要谨慎 • 6) 全站仪设站的位置应靠近线路中心，不可在两侧控制 点的外侧 • 7) 设站后要使用控制点检核全站仪设站，搬站前也要再 次检核，以证实此次设站测量结果的可靠性；如测量条件 不佳，测量期间可增加检核次数 • 8) 每天测量之前都要在稳固的轨道上对超高传感器进行 校准，校准后可在同一点进行正反两次测量，测量值偏差 应在0.3mm 以内；如发生颠簸、碰撞或气温变化迅速，可 再次校准
轨道检查——动态检查和静态 检查
高速工程105班
动态检查
• 轨道不平顺动态检查的主要设备是轨道检查车， 检查包括轨道动态不平顺和车辆动态响应。 • 中国轨检车检查项目主要包括左右高低、左右轨 向、水平、三角坑、曲线超高、曲线半径、轨距、 车体水平和垂直振动加速度、左右轴箱垂直振动 加速度等。 • 轨检车根据轨道动态不平顺和车辆动态响应综合 评价轨道状态。 • 新型轨检车还增加了钢轨断面、波磨、断面磨耗、 轨底坡、表面擦伤、道床断面、线路环境监视等 项目检测。
• 2) 轨距检测 • 轨距指两股钢轨头部内侧轨顶面下 16mm 处两作用边之间 的最小距离。轨距不合格将使车辆运行时产生剧烈的振动。 我国标准轨距的标称值为1435mm。在轨距检测时，通过轨 检小车上的轨距传感器进行轨距测量。轨检小车的横梁长 度须事先严格标定，则轨距可由横梁的固定长度加上轨距 传感器测量的可变长度而得到，进而进行实测轨距与设计 轨距的比较。
轨向/高低检测示意图
• 5) 短波和长波不平顺（德国标准） • a) 短波不平顺 • 假定钢轨支承点的间距，或者说轨枕间距 为0.625m，采用30m 弦线，按间距5m 设置 一对检测点，则支承点间距的8 倍正好是 两检测点的间距5m。检测示意图如下。
上图中的点是钢轨支承点的编号，以1 P 到49 P 表示。25 P 与33 P 间的轨向检测 按下式计算：
由于1 P 与49 P 的正矢为零，故可检测2 P （对应点10 P ）到40 P （对应点48 P ）的轨向。新的弦线则从已检 测的最后一个点40 P 开始。
• b) 长波不平顺
• 假定钢轨支承点的间距，或者说轨枕间距为0.625m，采用 300m 弦线，按间距150m 设置一对检测点，则支承点间距 的240 倍正好是两检测点的间距150m。检测示意图如图72。
• 3) 水平（超高）检测 • 列车通过曲线时，将产生向外的离心作用，该作 用使曲线外轨受到很大的挤压力，不仅加速外轨 磨耗，严重时还会挤翻外轨导致列车倾覆。为平 衡离心作用，在曲线轨道上设置外轨超高。检测 时，由轨检小车上搭载的水平传感器测出小车的 横向倾角，再结合两股钢轨顶面中心间的距离， 即可求出线路超高，进而进行实测超高与设计超 高的比较。在每次作业前，水平传感器必须校准。 超高示意图如下。
方向的检测原理
• 方向的检测原理——方向指钢轨内侧面轨距点沿 轨道纵向水平位置的变化。利用左右股轨距测量 装置所测的左右股轨距变化或位移，轨距点相对 纵向轨迹—轨向。监测范围±100mm，误差 ±1.5mm ，模拟弦长18.6米。
轨检车的检测周期
• 铁道部基础设施检测中心轨道检测车，应根据铁道部运输 局的安排，对容许速度大于120km/h的线路及其他主要繁 忙干线进行定期检查。
GRP1000 轨道测量系统的测量原理
检测内容及方法
• 1) 中线坐标及轨面高程 • 轨道中线坐标和轨面高程的检测，是对线路轨道工程质量 状况的最基本的评价。通过检测轨道实测坐标和高程值与 线路设计值进行比较得出的差值，可以全面直观的反映轨 道工程质量。在进行轨道中线坐标和轨面高程检测时，使 用高精度全站仪实测出轨检小车上棱镜中心的三维坐标， 然后结合事先严格标定的轨检小车的几何参数、小车的定 向参数、水平传感器所测横向倾角及实测轨距，即可换算 出对应里程处的中线位置和低轨的轨面高程。进而与该里 程处的设计中线坐标和设计轨面高程进行比较，得到实测 的线路绝对位置与理论设计之间的差值，根据技术指标对 轨道的绝对位置精度进行评价。
轨道检查的主要内容
• 轨道平顺度有以下几种:高低、轨向、水平、扭曲、轨距等。高低不 平顺是指钢轨顶面沿长度方向的凹凸不平。轨向不平顺是指钢轨侧面 沿长度方向的凹凸不平。水平不平顺是指左右轨之高差(在曲线部分 有超高的情况下，把对应于正常超高量的增减量称为水平不平顺)。 轨距不平顺是指左右股钢轨之间距离的变化。轨道平顺度的检测就是 要对轨道在工作状态下的变形进行监测，若轨道的变形偏离铺设时的 精度到一定的程度时，就要对轨道进行维修。 • 轨道铺设时对平顺度的精度要求是很高的，如高低、轨向和水平不平 顺都不能超过2毫米，扭曲不能超过1.5毫米，轨距不能宽2毫米，也 不能窄2毫米。
扭曲（三角坑）的检测原理
• 扭曲（三角坑）的检测原理：扭曲反映了钢轨顶面的平面 性。设轨顶面abcd四个点不在一个平面上，c点到abd三个 点组成的平面的垂直距离h为扭曲。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Βιβλιοθήκη Baidu。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。
• 铁路局轨道检测车，对容许速度大于120km/h的线路每月 检查不少于2遍（含铁道部基础设施检测中心轨道检测车 检查），对于年通过总重不小于80Mt·km/km的正线15～ 30天检查一遍，对于年总重为25～ 80Mt·km/km以内的正 线每月检查1遍，对于年通过总重小于25Mt·km/km的正线 每季度检查一遍，对状态较差的线路，可以适当增加检查 遍数。
高低的检测原理
• 高低的检测原理——高低是指钢轨顶面纵向起伏变化。 GJ-4型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时采 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±1.5mm。 高低摸拟弦长18.6米。
水平的检测原理
• 水平的检测原理——水平为轨道同一横断面内钢 轨顶面之高差。曲线水平称为超高。GJ-4型轨检 车采用补偿加速度系统测量水平，利用补偿加速 度系统测量车体对地垂线滚动角，利用位移计测 量车体与轨道相对滚动角，二者结合计算出轨道 倾角。利用两轨道中心线间距（1500mm）计算出 水平值。监测范围±200mm，误差±1.5mm。
• 轨道检测车挂在旅客列车尾部，并尽可能挂快车检查，由 行车部门负责办理甩挂工作，没有旅客列车的线路，用单 机牵引检查，牵引办法按规定办理 • 轨道检测车的整备工作同旅客列车规定，由有关部门负责。 走行部分的检查，如加挂在列车上时，由本上列检负责； 如由单机牵引时，由列检所负责。
• 为了保持轨道检查车各项检测装置的性能准确，可挂单机 试运行，校队检查机械；必要时，可以将所有的轨道检测 车连挂在一起，互相对照。
轨道检测车的任务
• 检查——依据确定的评价指标，在一定程度范围内检测， 评价轨道状态和养护水平 • 计划——根据不同等级线路提出的安全度和舒适度要求， 提出恢复到设计状态所需要进行的维修保养计划 • 分析——提供轮轨关系在行车、科研、养路等方面的原始 数据并进行整理分析，用以加强科学管理，提高养路水平
曲率的检测原理
• 曲率的检测原理——曲率为一定弦长曲线轨道（如30米） 对应的圆心角a，即度/30m。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、测 量轨检车每通过30米后车体方向角的变化值，计算出轨检 车通过30米后的相应圆心角的变化值。即曲率。曲率、曲 率变化率是检测曲线圆度的波形通道，仅供参考，不作考 核内容。能正确判断曲线正矢连续差和曲线的圆度。曲率 变化率的波形通道有突变，正矢肯定不好，（50×曲率） =正矢，如：某曲线曲率为0.46、正矢=50×0.46=23mm。 在直线上存在碎弯，小方向或轨距递减不好。
• 5) 进行正确的测量设置，比如高程以内轨为基准、
超高以 1.5 米为基长等 • 6) 轨检小车每次测量作业之前都要对超高传感器 进行校准 • 7) 全站仪搬站后前后两个区间的测量需交叠 510 米。 • 8) 测量完成后，输出轨道几何参数，制作报表并 进行评价。可根据需要定义报表的输出内容，选 择性的输出轨道平面位置、轨面高程、轨距、水 平、超高、轨向（长波和短波）、高低（长波和 短波）等参数的偏差。
轨道精调测量质量控制措施
• 1) 严格检查设计数据（平曲线，竖曲线，超高，控制 点），检核无误输入到算机中 • 2) 到达现场后检查控制点是否发生变形或遭到破坏 • 3) 每天开始测量之前检查全站仪测量精度：正倒镜检查 全站仪水平角和竖角偏差，如果超过3 秒，在气象条件较 好的情况下进行组合校准及水平轴倾斜误差（α ）校准； 检查全站仪ATR 照准是否准确（照准偏差少于3 秒） • 4) 全站仪采用后方交会的方法进行设站，设站距离应控 制在 70 米以内；测量条件较差时，根据具体环境缩短目 标距离（建议50－60m，实时测量结果应稳定在0.7mm 以 内）；恶劣条件下禁止作业
静态检查
• 轨检小车测量原理：轨道检测小车是一种检测静态轨道不 平顺的便捷工具。它采用电测传感器、专用便携式计算机 等先进检测和数据处理设备，可检测高低、水平、扭曲、 轨向等轨道不平顺参数。国外铁路在动静态不平顺差异较 小的高平顺线路、无碴轨道线路，以及在新线施工中，整 道、检查铺设精度、验收作业质量时，广泛应用轨道检测 小车。 • GRP1000 测量系统主要由手推式轨检小车和分析软件包两 大部分组成。即可单独测量轨道水平，轨距等相对结合参 数，也可配合LEICA TPS 全站仪来实现平面位置和高程的 绝对定位测量，上述绝对定位测量通过全站仪的自动目标 照准功能以及与GRP1000 之间持续无线电通讯来完成。
• 4) 轨向/高低检测（中国标准）
• 轨向指轨道的方向，在直线上是否平直，在曲线上是否圆 顺。如果轨向不良，势必引起列车运行中的摇晃和蛇行运 动，影响到行车的速度和旅客舒适性，甚至危及行车安全。 高低是指钢轨顶面纵向的高低差。高低的存在将使列车通 过这些钢轨时，钢轨受力不再均匀，从而加剧钢轨与道床 的变形，影响行车速度与旅客舒适性。实测中线平面坐标 得到以后，在给定弦长的情况下，可计算出任一实测点的 正矢值；该实测点向设计平曲线投影，则可计算出投影点 的设计正矢值，实测正矢和设计正矢的偏差即为轨向/高 低值。轨向/高低（10 米弦长为例）
• 上图中的点是钢轨支承点的编号，以1 P 到 481 P 表示。25 P 与265 P 间的轨向检测 按下式计算：
由于1 P 与481 P 的正矢为零，故可检测2 P （对应点242 P ）到240 P （对应点480 P ）的 轨向。新的弦线则从已检测的最后一个点240 P 开始。
工作流程
• 1) 前往现场检测之前在计算机中对设计数据（平 曲线，竖曲线，超高）复核无误后输入到测量控 制软件中 • 2) 把 CPIII 成果输入到全站仪中。到达现场后 对控制点进行检查，确保控制点数据(平面坐标及 高程)正确无误，检查控制点是否受到破坏。 • 3) 为了确保全站仪与轨检小车之间的通视，以及 测量的精度，测量区域应尽量避免其它施工作业。 • 4) 使用 8 个控制点（CPIII）进行自由设站;全 站仪自由设站时，平差后东坐标、北坐标和高程 的中误差应在1mm 以内，方向的中误差应在2 秒 以内，否则应重新设站。
• 测量外业完成后，系统能产生轨道几何测量的综合报表。 用户可根据需要定义报表的输出界面，选择性的输出轨道 位置、轨距、水平、轨向（短波和长波）、高低（短波和 长波）等几何参数。GRP1000 在德国高铁竣工测量、西班 牙高铁无碴轨道施工、京津城际轨道第三方检测及武广客 运专线施工中得到了很好的应用。