轨检车检测技术及其应用

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2轨道初始不平顺状态监控
轨道初始不平顺是运营后各种不平顺发生、发展、 平顺性恶化的根源，如不严格控制，必将造成运 营过程中难以处置的后患。 初始不平顺好的轨 道，维修周期长，养护维修工作量小，能长期保 持良好的平顺状态； 初始不平顺差的轨道，不仅维修周期缩短，既使 增加维修作业次数也难以改变轨道初期“先天” 不良水平。
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2.2检测原理（略）
• 原理（略）
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2.3轨检车技术应用
• 1轨道不平顺状态监控方面 • 轨道的平顺性控制是轨道管理的核心问题和技术
关键问题。也是铁路快捷、高速、安全、平稳、 舒适的基础问题。国内外大量铁路建设和工程管 理方面的经验和教训，究其原因很多是因为对高 平顺性要求的认识不够、对平顺度的控制不严、 采取措施不当造成的。因此，应丛设计、施工、 维修管理的源头抓起，严格控制和规范轨道平顺 性状态的管理。
•
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二.我国轨检车检测技术
2.1检测项目和意义 2.2检测原理（略）
2.3轨检车技术应用
2.1检测项目和意义
主要包括：轨道几何参数、车体加速度参数、 钢轨断面参数等
轨道几何参数
轨距偏差：在轨道同一横截面、钢轨顶面以下16mm
处、左右两根钢轨之间的最小内侧距离相对于标准轨 距值1435mm的偏差。 高低：指轨道沿钢轨长度方向，在垂向上的凸凹不平 顺。 轨向：指轨顶内侧面沿长度方向的横向凸凹不平顺。 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”
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• •
三角坑示意图
Ⅰ
h a c
d b
Ⅱ Ⅰ
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车体加速度
车体加速度检测的重要性： 众所周知，轨道不平顺引起车辆振动，车辆振动又与轨道
不平顺的幅值、波长、不平顺种类、不平顺的分布有关。 因而车辆振动是对轨道综合质量状态的反映。 车辆振动对行车安全具有直接影响，车体垂直振动所产生 的附加力时上时下，附加力向下加重轨道负荷，易加剧轨 道状态恶化和部件损坏。附加力向上引起车轮减载，易产 生脱轨事故。 车辆振动对旅客乘座舒适也具有较大影响，车体横向振动 会加剧轮轨横向作用力，同时会造成车体蛇行运动，易造 成旅客乘车疲劳、眩晕等生理不适症状。
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1、运用轨检车资料对轨道不平顺进行判断并 及时处理。
• 以上三类轨道不平顺的共同特点是，从幅值来看均未达到
III级超限，似无行车安全之虑，但从不平顺的连续性来看 均具有潜在的危机。连续性的多波不平顺容易引发激振， 有导致脱轨系数增大、行车严重不稳甚至脱线的危险。周 期性的连续不平顺引发的共振的危险更大。轨向、水平逆 向复合不平顺，有反超高的特征。这类不平顺可能是脱轨 事故的主要诱因。
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三角坑
• 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。
• 三角坑反映了轨顶的平面性。若轨顶abcd四点不在一个平 •
面上，c点到abd三点组成平面的垂直距离h为扭曲。 三角坑使车辆产生三点支撑一点悬空，特别是当列车从圆 曲线向缓和曲线运行时，由于超高顺坡不良引起的三角坑， 易造成轮重减载，发生脱轨掉道事故。应引起高度重视和 重点监控。 三角坑计算公式为：h=(a-b)-(c-d)=Δh1-Δh2 其中Δh1为轨道断面Ⅰ－Ⅰ的水平值。Δh2为轨道断面Ⅱ －Ⅱ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。
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我国轨道检查车发展
GJ-3型轨检车检测设备大多是采用70年代末80年代初
的分离元件，稳定性差，由于安装时间跨度大，同一 种仪器使用的元器件也不尽相同，接口不一致 ， 造成 了备件选择和维修上极大的困难，近年来该车型正逐 步被新型检测设备所取代。 1985年我国成功引进美国 ENSC0 公司T-10轨检车技 术，研制成功XGJ-1型新型轨检车。该车采用惯性基准 检测原理，使用陀螺、光电、伺服马达传感器，采用 信号模拟处理和数字滤波混合技术，经过计算机采集 和信号合成处理，以报告和波形方式输出轨道几何不 平顺超限结果。经过轨道不平顺管理标准的评判，得 出轨道质量评价报告，指导现场掩护维修。
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三个新增检测项目（三率）
• 轨距变化率重点评价较短范围内的轨向不平顺， • •
其影响轮对的滚动半径差和轮轨力，但是对车体 的横向振动影响较弱。 横加变化率所关注的轨向属于中波范围内，横加 变化率引入了车速变量，因此受车速影响较大， 而且计算量有车体横加参与，各车的运行速度和 振动特性的差异也使其重复性较差。 曲率变化率可以捕获较长波长范围内的轨向不平 顺，其与长波长轨向对应较吻合
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我国轨道检查车发展
80 年代初期自主研制成功了GJ-3型轨检车：采用惯性
基准检测原理，使用先进的电传感器、计算机技术， 完成高低、水平、三角坑、车体垂直和水平振动加速 度的检测。传感器信号经过相关处理，直接以电压大 小作为不平顺超限判据，计算机采集后，计算超限等 级和数量，并计算扣分，以扣分的多少来衡量线路质 量的优劣。 通过笔式绘图仪记录并显示轨道不平顺检 测波形
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三、严重威胁行车安全的轨道检测数据
• 1、运用轨检车资料对轨道不平顺进行判断并及时处理。 • 周期性连续三波及多波的轨道不平顺中，幅值为10mm的 •
•
轨向不平顺，12mm的水平不平顺，14mm的高低不平顺。 50米范围内有3处大于以下幅值的轨道不平顺：12mm的 轨向不平顺，12mm的水平不平顺，16mm的高低不平顺。 轨向、水平逆向复合不平顺。
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不平顺对垂向加速度和减载率的影响
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2.4轨检车检测项目波形定义
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；
现代轨道检测技术及其应用
——局轨道检查车
局工务检测所(轨道检查车）
联系电话：061-33975
主要内容
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一、国内轨道检测技术 二、国内轨检车技术应用 三、严重威胁行车安全的轨道检测数据 四、在判读超限表中遇到的几个问题 五、轨道几何尺寸超限与病害对应关系 六、怎样判读轨检图纸（几种典型的轨道检测图纸）
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车体加速度
影响车体加速度测量的因素 轨道不平顺引起车体的不良反映（滚动、摇摆、振动
等） 车体垂向、横向加速度: 是对高低、水平、轨向、三角 坑等不平顺项目的综合反映 轴箱加速度: 是对轨道短波（波磨、表面擦伤、接头、 钢轨剥离等）不平顺项目的综合反映 车体加速度传感器的安装位置，决定了其测量原理受 车辆本身特性的影响 车体加速度测量还与列车运行速度有着必然的联系。
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我国轨道检查车发展
• 1995年以XGJ-1型新型轨检车为基础，铁科院经过技术
引进和消化吸收，成功研制出4型车，该车设备国产化 程度达到95%以上。目前已在全国铁路和地铁系统广 泛推广应用。这标志着我国轨检技术和轨检车实现了 质的飞跃。 20世纪末期，国外轨检车技术已向着无移动部件、检 测项目齐全、故障判断高智能化、检测系统网络化、 检测数据处理科学化的方向发展。1999年通过国际招 投标方式，积极引进国际先进轨检车检测技术设备， 于2003年完成5型轨检车的验收，已投入到我国既有干 线检测生产和科研试验过程中。该检测设备已达到世 界同类检测水平。
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一、我国轨道检查车发展
第一代轨检车1953年：铁科院研制开发 的机械式轨检车 第二代轨检车1962年：简易电气式轨检 车 第三代轨检车1986年：铁科院铁建所研 制开发的GJ-3型轨检车 第四代轨检车1987-1995年：通过引进 美国ENSCO公司研制开发的XGJ－１型 轨检车，铁科院铁建所研制开发出了GJ4型轨检车
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我国轨道检查车发展
XGJ-1型轨检车采用“捷联式”系统结构 ， 对
各种误差信号进行补偿修正 ， 并使用小型计 算机集中处理全部检测项目数据。检测信号利 用率高，传感器安装方便，对车辆无特殊要求; 检测项目包括轨距、轨向、高低、水平、曲率， 三角坑等轨道几何不平顺，同时，增加了车体 （水平和垂直)、轴箱振动加速度、道岔、道 口及桥梁等地面具有显著特征的标志物检测设 备，用来综合评价线路质量和旅客乘坐舒适性、 指导维修，方便工务人员查找病害。
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初始不平顺对维修的影响
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3轨道质量评价方面
评价方法：局部状态（幅值超限扣分）、连续单 元区段状态（均值）、连续区段功率谱密度（幅 值和波长）、瞬时加速度评价局部不平顺和持续 加速度评价连续轨道不平顺（响应）。
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轨道不平顺管理示意图
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4轨道质量评价方面
轨道质量评价方面
评价标准：内容（幅值、区段、加速度） 评价标准：静态、动态 （验收、日常保养、综合维修、临时补修、 限速、安全）
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2、主要轨道不平顺对行车安全的影响
• 严重的高低不平顺将引起车辆剧烈地点头和沉浮振动，会
使车轮大幅度减载，甚至悬浮。在曲线上或方向不良区段 运行时，高低不平顺引起的车轮悬浮可能导致脱轨。如果 严重减载的车轮，同时又有很大的侧向力作用，也很可能 脱轨。此外，高低不平顺的幅值过大（约超过25mm时） 会使道床阻力显著降低，轮载引起的钢轨垂向负挠度亦将 增大，造成更多的轨枕悬空，高低不平顺引起的振动又使 道床阻力进一步减小，因此易引起无缝线路发生动态胀轨 跑道。
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车体加速度与轨向不平顺关系