轨检车检测原理及分析

一、对轨检车检测性能应了解的内容：
用轨检车对轨道进行动态检测，掌握线路在列车实际动载作用下、轨道几何尺寸偏差（四大项、是了解掌握线路局部不平顺、是峰值管理的考核内容）与相关的各项参数（曲线要素、区段总结报告、公里总结报告）及相应的轨道质量指数（各种偏差的加权平均值、TQI是了解掌握线路区段整体不平顺、是均值管理的考核内容）。

每250mm可测7项的加权平均值。

维规规定每200米质量指数大于15g，要按排维修。

对线路状态作出评价。

是线路动态质量检查的重要手段。

以便科学地指导线路养护维修工作。

即是工务管理科学化的一个重要组成部分。

也是上级领导衡量、考核设备状态的重要措施之一（应该说轨检车是为我们检查线路、发现问题、指导我们维修保养的工具，现已成为考核的工具、又提倡检后修。

这就需要我们努力、对我们的日常工作提出了更高的要求。

不过上级领导考核线路质量凭轨检车是比较科学的）。

并用于各级管理部门之间决策的依据。

要消灭轨检车三级分，就要了解掌握它的检测原理。

但是轨检车成绩好能代表线路基础好吗？也不完全说明线路质量好。

要认真对待。

如；-----。

我国利用轨道检查车检测动态已有40佘年的历史，经过更新、改造、引进技术、目前路局应用的是GJ-4型轨检车车号997990。

车底是160km/h（997740、997519是3型轨检车、车底是120km/h、997519、04年3季度已报废）（今天主要讲997990，因它出分多，优良率低，三级分时有发生）。

自1996年投入使用,（04年5—9月份在南京对车辆进行了大修，其它设备要逐步更换）。

它采用了当今世界上最先进的惯性基准检测原理，被设计成捷联式检测系统。

（现部轨检车已定GJ--5型）监测原理和GJ-4型一样，也是采用惯性基准的检测原理。

不一样的是它采用摄像形式，能看到就能监测到，包括钢轨飞边、垂直、侧面磨耗，还能测出脱轨糸数。

(公式：Q/P≤1.2。

Q表示横向力、P表示垂直力。

当超过1.2时即认为是危险的)。

钢梁桥的水平振幅大小，但是看不到就检测不到，如：堵住摄像镜头、就什么也不检测。

其它检测功能比GJ—4型有所改进，它可随时调整检测标准，提供网上服务，与历史图形比较、按区段导出数据、等）。

如；检测水平的速率陀螺是引进美国导弹上使用的陀螺，相当准确。

运用计算机进行数据处理，完全在计算机内合成轨道几何参数。

轨检车进入曲线后曲线半经、超高、正矢、加宽、缓和曲线、圆曲线长度、曲线允许速度等：都可以通过计算机进行处理。

如：（一条曲线超高成段大、在微机上不显示2个半经）（不是复心曲线）计算机判水平误差、直线地段成段水平加号大或成段水平减号大，就显示了超高，计算机不显示半经、正矢计算机判水平误差。

全面衡量动态（检测项目）轨距、水平、方向、高低、三角坑、车体垂直振动加速度、和横向振动加速度等七项是否良好状态。

能正确显示各种数据。

（轨
检车图纸）是动态检查记录，要妥善保管，以做比较。

（现部轨检车的数据文件、图型文件可通过部FTP网络拷贝下来，图型文件可以与历史文件相比较。

可看出病害是新生的还是原有的。

我曾做过比较部轨检车04年7月份和04年12月份的图形大部分一致。

局轨查车05年1月份和04年1月份的图形大部分也一致。

这就说明定型了的道床是不会变化的。

容易变化的道床病害总是有限几处。

如：-------。

咱段的两个文件就是110MB左右。

在工区没有配备微机之前把这两个文件考回来）。

是对轨道线路几何状态和力学性能
进行自动检测的专用车辆（几何状态与线路质量有关，力学性能与运动的动态有关）。

它是一种高科技的检测设备。

最高检测速度曾达到185km/h。

一些主要指标达到了世界先进水平。

但作业方式还是传统的作业方式、老样子，（93年推行状态修、垫碴、垫垫结合、根据道床实际合理按排维修、维修工作量小了，作业方式没变）。

机械化养路利用率低，比不上检测手段的现代化。

现有的设备与运行速度不匹配。

再加上人员少、工作量大、对设备投资少。

（铁道部铁运2004、26号文件规定提速地段的设备要Ⅲ型枕、Ⅱ型轨枕要逐步更换，一级优质道碴、60kg钢轨、超长无缝线路。

设备条件还没有达到、速度已经提上去了（160km/h）。

加强动态检测的学习，势在必行。

所以我们要充分利用它的高科技指导我们的线路维修、保养。

1、什么叫惯性基准：就是当轴箱（车体）上下运动很快时，《即底座振动频率大大高于系统的自振频率》质量块（车体）不能追随而保持静止的位置。

这个静止位置即为质量----弹簧系统的“惯性基准”。

惯性基准法的建立是测量基准线，是由质量弹簧系统中质量块（车体）的运动轨迹给出的。

GJ-4型轨检车是以车体为质量块。

陀螺与车体为基准。

2、捷联式的结构：是采用模拟信号与数字信号混合处理的技术。

可*性高、检测精度高、不受列车速度和正反方向运行的影响。

发动机在前、了望窗在后为正方向。

（轨距、水平，车辆在静止状态可进行测量），高低在速度低于15km/h、轨向在速度低于24km/h时不作检测，记录图纸为直线（零线）。

3、捷联式检测糸统的基本工作原理：各种传感器将需要检测的位移、速度、加速度等物理量转换为相应的电模拟信号，通过信号转接及监视装置输入到信号处理装置，信号处理装置将信号放大和模拟滤波处理后再通过信号转接装置输入到主微机。

主微机对输入的模拟信号进行A/D模
拟转换、数字滤波、修正以及补偿处理，然后经过综合运算，得到所需几何参数的数字结果，经D/A数模拟转换后得到被检测几何参数的模拟输出信号，再经过信号转接及监视装置，最后输入绘图仪，绘图仪将所需轨道几何状态参数的波形记录下来。

轨道几何状态参数通过主微机的
RS232接口传输给编辑微机，由编辑微机对数据进行编辑，显示超限数据。

并可输入行式打印机。

打印出轨道几何参数的超限报告表。

（报告表、一式三份；路局一份、分局一份、段一份）。

报告表的说明；能显示曲线摘要报告、三级超限位置及每公里各级超限个数、长度、公里总分、运行速度，等。

略---D、R、C、f.
二、模拟信号处理系统：
GJ-4型轨检车上共有21个传感器，160个信号转接及监视装置的插孔。

各传感器及信号转接装置的功能，略---。

三、轨检车的检测原理：
1、轨距的检测原理：GJ-4型轨检车所采用的轨距检测系统为激光光电伺服跟踪轨距测量装置。

在测量梁上安装激光光电传感器、位移计、驱动马达及伺服机械。

当钢轨产生位移，使轨距变化时，光电传感器感受其变化并输出相关电信号。

经调制解调器处理后，成为与轨距变化成线形比例的电压信号，再经过信号处理器、功放、驱动马达使光电传感器在伺服的推动下，发出的光束投身到左右股钢轨顶面下16mm处（16mm处是有效位置），跟踪钢轨位移。

经计算显示轨距。

（光电头被堵住、就不能检测轨距、同时也不检测方向）。

监测范围1415mm---1480mm +45mm、–20mm，误差为±1mm。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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 。

摸拟弦长18.6米。

6、扭曲（三角坑）的检测原理：扭曲反映了钢轨顶面的平面性。

如图：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差。

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。

三角坑基长可任意设定，如2.5米、5米、１5米连续计算基长的扭曲值，GJ-4型检测系统基长定为2.４米。

该值接近客车转向架（2.44m）的轮对轴距。

基长可在18m内变换，监测范围±100mm，误差±1.5。

有关资料显示少于2.4米的三角坑不考核。

经现场复查少于2.4米的三角坑确实存在,考核是正确的。

7、振动测量的检测原理：是速度变化后、一种力的感觉。

它不完全反映线路单项病害的大小，多数反映线路的复合（多种病害集聚一块）病害，是几种病害叠加的反映。

车体垂直加速度和水平加速度都是机车车辆对轨道几何偏差的动力响应，也是对机车车辆运行平稳的测量。

它在机车车辆构造、运行条件、测量装置等同的情况下、用比较的方法、间接地综合反映轨道几何的技术状态。

从加速度与速度的关系可知，加速度与速度成正比关系。

加速度就是在匀变速直线运动中、速度的变化与所用时间的比值。

加速度是表示速度变化的快慢，是在单位时间内速度的变化。

A=（Vt-VO）÷t。

A—加速度、Vt—末速度、Vo—初速度、t—时间。

在同样条件下，以不同的速度通过一个病害地段时，车体产生的振动加速度是不同的。

车体振动加速度的产生，与线路上部技术状态的优劣和列车运行速度高低有密切关系。

振动测量是发现轨道病害，监控和评价轨道平顺性的重要手段之一。

通过车体振动加速度测量评价长波轨道不平顺和旅客舒适度的重要指标。

车体振动加速度是几种病害互相影响、互相叠加的结果。

（03年12月份提速实验、实速160km左右三级偏差都是横向加速度）。

看来速度越高、横向加速度扣分越多。

咱段部轨检车垂直加速度扣分几乎是0，横向加速度扣分在400—800分之间。

占扣分总数的30--50%。

（1）、横向加速度主要是：它是通过按装在轨检车上的伺服加速度计感应列车运行时产生的横向振动来实现的。

机车车辆在轨道上运行本身就是蛇形运动，因机车的游间最小是11mm、最大是45mm、正常是16mm。

车辆的游间最小是9mm、最大是47mm、正常是14mm。

如：超高忽大忽小、正矢连续超限、轨距递减不好，小半经曲线超高小满足不了本次车的超高要求。

极容易出现横向加速度扣分。

横向加速度超限值超过24米时不作考核。

8、复合不平顺的检测原理：
复合不平顺是由轨向不平顺和水平不平顺复合而成，复合不平顺是派生项目。

当方向不平顺引起的车辆横向力和水平不平顺引起的车辆横向力作用方向一致时，对列车运行安全极为不利。

复合不平顺的计算如下：复合不平顺=︱x-1.5y︳式中:x…方向不平顺值y…水平不平顺值
四、GJ-4型轨检车波形图说明：
（一）、波形图：
1、GJ-4型轨检车的波形图自上而下有8个波形图通道、分别左高低、左轨向、右高低、右轨向、三角坑、轨距、水平、地面标志。

(还有曲率,曲率变化率)。

2、检查记录图的比例尺为：高低、轨向、三角坑均为1:1、水平为1:2。

部轨检车水平为1：6(即图上1mm、地面实际为2mm或1mm、地面实际为6mm)。

高低、轨向、水平、三角坑的中线（基线）为0mm，轨距的1435mm在中线以下10mm处，即中线为1445mm，水平左股高为正，高低向上凸出为正，轨向向左（列车运行方向）凸出为正。

3、波型图图幅走纸距离400mm、相当于地面实际距离1km，即1mm图幅走行距离相当于地面2.5m。

4、GJ—3型轨检车波形图自上而下有10个波形通道、分别为：右高低、左高低、水平、三角坑、轨距、右轨向、左轨向、水平加速度、垂直加速度、地面标志。

（还有曲率、曲率变化率）。

（二）、地面标志：
轨检车出现偏差现场有时找不到、有的是误判，如；部轨检车04年7月27日在沙河市上行K420+580右高三级分18mm，现场该处是一条右向曲线的圆曲线中间如是右高18mm那么不是反超高了吗？现场没有明显病害，水平、高低都有在管理标准之内。

无反白、翻浆及暗坑吊板。

距道岔180米。

局轨检车04年4月28日在临城上行K330+310米三角坑三级分14mm，当时从微机上看在K331运行速度是980km/h。

（是微机临时故障）轨检车临时故障不能排除。

有的是轨检车显示位置与地面不符。

如何确认病害位置利用地面标志：地面标志分类：公里标、半公里标、百米标、道岔、钢枕、有护轨桥梁的护轨梭头、曲线头尾、道心增值电容。

近处有曲线的可计算出直缓、缓圆、圆缓、缓直、直圆、圆直点的距离。

利用地面标志准确判断病害的具体位置。

除公里标、半公里标、百米标少有误差外，其它都是地面的实际位置。

在家一看图纸就知道现场病害的偏差值和具体位置，既方便又准确，何乐而不为。

五、GJ-4型轨检车波形图识读与判断：
1、对病害的采集方式为：（1）当病害超过Ⅰ级限界后又回到Ⅰ级以内统计为一处Ⅰ级超限，当病害超过Ⅱ级后又回到Ⅰ级以内统计为一处Ⅱ级超限，当病害超过Ⅲ级后又回到Ⅰ级以内统计为一处Ⅲ级超限。

（2）超限长度：是当病害超过Ⅰ级限界后又回到Ⅰ级以内的距离。

（3）超限位置：是超限终点位置（又回到Ⅰ级以内的位置）。

三角坑是峰值点的位置。

如：一处病害超过Ⅱ级末回到Ⅰ级以内与长度无关算为一处Ⅱ级超限。

也就是病害的采集与管理峰值有关与长度无关。

如；2002年6月、某：工务段有一处曲线500米长出现一处轨距Ⅱ级超限。

三角坑病害在轨检车上反映特别敏感，在短距离内能出现正负两个Ⅲ级偏差，如：邢台03年7月16日下行376km+785m，4根轨枕出现两个三角坑Ⅲ级、一个水平Ⅲ级，三个Ⅲ级分造成失格，（此处在02年8月28日就出现过三角坑Ⅲ级、是重点病害地段）。

留客03年8月27日上行397km+675m 也是一处病害造成三个Ⅲ级分造成失格。

白马河03年8月27日上行368km+143m 一处病害两个三角坑Ⅲ级、一个水平Ⅲ级造成失格。

尤其是在缓和曲线和圆曲线上，所以在此处严禁出现点头撬或平台和超高忽大忽小。

如：--。

各种偏差的管理值参见维规89页。

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