轨道动态检测

如图所示：图中采用右手坐标系，各参数定义如下； x轴指向页面的里面为正，表示车体的行进方向； y 轴指向向右的水平方向为正； z 轴指向向下的垂直方向为正； 角j 表示航向偏角，正值为由x 轴方向转向y 轴方向，即向右偏转； 角J 表示滚动的偏角，正值表示y 轴方向向z 轴方向旋转，即左轨抬高； 角y 表示倾斜角的偏差，正值表示x 轴向z 轴方向旋转，即坡度角；
曲率测量方法

曲率是以列车走行的单 位距离轨道的方向角的 变化表示。即：
d b d b dt d b 1 Z ds dt ds ds v v

由摇头陀螺陀螺可以测 量摇头速率
z
d b dt
轨检车检测项目正号定义




轨检车正向：检测梁位于轨检车二 位端，定义二位端至一位端方向为 轨检车正向，轨检车行使方向与轨 检车正向一致时为正向检测，反之 为反向检测。 轨距（偏差）正负：实际轨距大于 标准轨距时轨距偏差为正，反之为 负； 高低正负：高低向上为正，向下为 负； 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。
（三）.新增项目及动态检测标准修 订

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8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。铁 道部检测中心受铁道部委托，结合国外高速铁路的成熟经验以及现场 积累的相关经验，通过多年干线检测数据的大量分析和研究，提出了 针对既有线提速线路200～250km/h区段轨道动态检测项目和管理标准， 并以此为依据于2007年3月13日铁道部印发 《既有线提速200～ 250km/h线桥设备维修规则》（铁运【2007】44号）。文中对200和 250km/h区段轨道动态管理标准进行了明确，增加了提速区段高低、 轨向、长波长、轨距变化率、曲率变化率和横加变化率等管理项目。 由此形成了V≦120km/h、120﹤V≦160km/h、 160km/h<V<200km/h、200km/h≦V≦250km/h四个速度等级的轨道动 态管理标准，后经过轨检车会议讨论后形成新的轨道动态管理暂行试 验标准如表3所示。


非接触测量总成安装在检查车底下，如图所示为实 物图，检测设备摄像机组配置使用10个摄像机和4 个激光器用于钢轨断面的非接触测量，摄像机和激 光器被固定安装在车底下的封闭梁里。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；同时，断面和轨距摄像 机捕捉到激光线的图像，视频图像输出到VMEbus 计算机系统，经数字化后，拟合成完整的钢轨断面 图像，通过坐标变换、合成和滤波处理等，得到轨 道几何数据和钢轨断面磨耗等。 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。
d 2 zb AL d 2 b g cos b g dt 2 2 dt 2
即可计算得到左右高低ZL、ZR。
轨道不平顺定义：水平、超高


中国水平：同一轨道横截 面上左右钢轨顶面所在水 平面的高度差。不含圆曲 线上设置的超高和缓和曲 线上超高顺坡量。 UIC水平 Ⅲ型轨检车车相对水平 超高：曲线地段外轨顶面 与内轨顶面设计水平高度 之差。
二.轨检车动态检查

目前世界各国用来测量高低、轨向不平顺 的方法可归纳为弦测法和惯性基准法两大 类 目前国内外的轻型轨检小车大都采用弦测 法中的三点中弦法
我局轨检车采用的是惯性基准法测量轨道 不平顺 Nhomakorabea

目前，我局共有轨道检查车2辆： WX999249、WX999290；检测设备从美 国Imagemap公司进口，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 等测量值，是继Ⅲ型、Ⅳ型车以来，第 一次采用的基于网络平台的非接触式测 量系统。
超高和水平测量方法

通过测量轨道平面相对于水 平面的倾角计算。该倾角等 于检测梁的倾角与梁相对于 轨道平面倾角之差，即：
t b

L R
G
检测梁的倾角可由测滚陀螺 和倾角仪（水平加速度）可 计算得到。

梁相对于轨道平面倾角由激 光摄像系统计算得到。
轨道不平顺定义：三角坑


轨道平面的扭曲，沿 轨道方向前后两水平 代数差。 也称作扭曲
（一）.轨检车的车体和检测设备的基本机构
1．车上大致情况 WX999249、WX999290轨道检查车车体均由南 京浦镇厂生产的25T型车体，车上包括会议 室、仪表室、休息室、厨房、卫生间，有 集便器、冰箱、洗衣机、微波炉等生活设 备。



2．检测设备基本结构 轨道检查系统即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，主要包括如下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。




方向不平顺： 严重的方向不平顺引起的过大的车轮侧向力和车轴侧向力，可能使 轨枕、扣件不良地段的钢轨倾翻或轨排横移，造成列车脱轨。过大的 侧向力也往往使脱轨系数增大，引起车轮爬轨掉道。 连续的方向水平逆向复合不平顺： 连续的方向水平逆向复合不平顺，对行车安全的威胁最大，根据日 本的研究，是造成日本货车脱轨的主要原因之一，对方向水平复合不 平顺严格管理以后，日本的货车脱轨事故便大幅度减少。 轨距不平顺： 轨距偏差过大，会出现车轮掉道或卡轨。我国和部分国家的传统观 念认为即使轨距尚未扩大到会使车轮掉道的程度，如果车辆锥行踏面 的大坡度段（1：10）已进入轨顶内侧圆弧以内，仍应避免。这是因 为斜度较大的车轮踏面将使钢轨遭受额外增加的水平推力。 曲线头尾的几何偏差： 曲线头尾的几何偏差，往往是列车曲线脱轨的重要原因，这种几何 偏差，实质上是一种轨道超高和曲率不匹配的复合不平顺，当然也会 影响列车安全。
轨 距



轨距定义为左右两根钢轨 顶面以下16mm点之间的最 短距离. 在激光断面测量系统中是 通过计算左右钢轨顶面各 点中具有最大的Y值点以 下16mm处间的距离获得的. 目前要求新引进轨道检测 系统检测左右两根钢轨顶 面以下16mm点之间的最短 距离.
Y R L K

轨距由左右钢轨的轨距点相对于测量梁两个固定 Y K 其中K为 点位移偏差的代数和而求得，即： 测量梁两个固定点的距离，如果测量梁为刚体， 且摄像机的安装位置及角度未发生变化，则为常 数。该常数由静态标定确定。
水平
超高 三角坑 曲率 车体加速度 轨底坡 钢轨断面（左右轨）
±1.5mm
±1.5mm ±1.5mm 1.2 X 10-4m-1 ±0.01g ±0.25deg ±0.5mm
±50mm
±220mm ±100mm
±1g


该轨检车采用梁结构方式的惯性测量及摄 像式的图像测量原理，即惯性基准与测量 基准被安装在同一刚体内。任何几何量测 量系统的基础都是对坐标系的明确定义， 以及在这个坐标系下的各种变换和各被测 量之间的关系。 如下图为坐标系的几何定义：
R L
轨道不平顺定义：轨向


钢轨内侧轨距点垂直 于轨道方向偏离轨距 点平均位置的偏差。 分左右轨向两种。 轨向也称作方向。




yb
轨向加速度计响应： 式中为轨距梁的中点，为轨距梁相对于地面的倾角； 第一项为轨距梁横向运动所产生的加速度，正是我 们想要的测量值；第二项为重力分量；第三项由于 轨距梁侧滚运动所产生的加速度； 则左右轨向为： 左轨向：= cos( )-( +C); 右轨向：= cos( )+( L+C); R 其中 为轨向测量平面和轨距梁所在平面夹角， bt R计算获得。对于安装于构架上的安全梁， 可由L 和 轨向的测量平面和轨距梁所在平面并不平行；要将 投影到轨向的测量平面，其投影为 *cos( )；则 yb 通过上述公式即可测得左右轨向。




测量基准（轨检梁刚体）与钢轨及惯性系统的相互位置关 系定义如下： gL 左轨轨距点相对测量基准的偏移； gR 右轨轨距点相对测量基准的偏移； dL 左轨踏面顶点相对测量基准的偏移； dR 右轨踏面顶点相对测量基准的偏移； wx 轨检梁的滚动角速率； wz 轨检梁的摇头角速率； ay 轨检梁的横向加速度及倾角； aL 轨检梁的垂向加速度； G 轨道踏面中点之间的标准距离，为1511mm； ht 惯性平台相对于轨距测量线的垂直高度； AL 左侧垂直加速度计安装位置相对梁中心的距离；



波长在3～30m波段主要由道床路基的残余变形不均匀，道 床弹性、密实度不均，各部件间隙不等，接头或焊头形成 的以轨长为基波的复杂周期波成分，以及桥涵、道口等轨 道刚度变化和中、小跨度桥梁的动扰度、折角等形成。 30~150m的波段多由路基工后沉降不均、路基施工的高程 偏差、跨度较大的桥梁动扰度等构成。 更长的长波多为地形起伏、线路坡度变化形成。 所以，按轨道不平顺的波长特征，可分为短波、中波、长 波不平顺三种；又可分为周期性和非周期性两种 波长3～30m波长非周期性、高低、轨向、三角坑、水平、 轨距等不平顺的波长多在这一范围内。