轨检车检测原理及注意事项

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10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。
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；
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.
Y R L K
轨距的测量原理
轨距由左右钢轨的轨距点相对于测量梁两个固定
Y 其中 K 点位移偏差的代数和而求得，即： K为 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。
表3 轨道动态管理暂行试验标准
v≤120km/h 项 目 Ⅰ级 +8 6 8 8 8 8 ∕ ∕ 1.0 0.6 2.0 5.0 1.0 Ⅱ级 +12 -8 Ⅲ级 +20 -10 18 14 20 16 ∕ ∕ 2.0 1.5 ∕ ∕ ∕ Ⅳ级 +24 -12 22 16 24 20 ∕ ∕ 2.5 2.0 ∕ ∕ ∕ Ⅰ级 +6 4 6 5 6 5 8 8 1.0 0.6 1.5 3.0 1.0 Ⅱ级 +10 -7 10 8 10 8 12 10 1.5 0.9 2.0 4.0 3.0 Ⅲ级 +15 -8 14 12 15 12 ∕ ∕ 2.0 1.5 ∕ ∕ ∕ Ⅳ级 +20 -10 18 14 20 16 ∕ ∕ 2.5 2.0 ∕ ∕ ∕ Ⅰ级 +4 3 5 4 5 5 6 6 1.0 0.6 1.2 2.0 1.0 Ⅱ级 +8 4 8 6 8 7 10 8 1.5 0.9 1.5 2.5 3.0 Ⅲ级 +12 -6 12 9 12 10 ∕ ∕ 2.0 1.5 ∕ ∕ ∕ Ⅳ级 +15 -8 14 12 15 12 ∕ ∕ 2.5 2.0 ∕ ∕ ∕ Ⅰ级 +4 3 5 4 5 5 6 6 1.0 0.6 1.0 1.2 1.0 Ⅱ级 +6 4 8 6 8 7 10 8 1.5 0.9 1.2 2.0 3.0 Ⅲ级 +8 6 10 8 11 8 15 12 2.0 1.5 ∕ ∕ ∕ Ⅳ级 +12 -8 13 10 14 10 ∕ ∕ 2.5 2.0 ∕ ∕ ∕ 120km/h＜V≤160km/h 160km/h＜V＜200km/h 200km/h≤V≤250km/h
一.轨检车的车体和检测 设备的基本机构
1．车上大致情况
轨道检查车外形如上图所示，轨道检查车车体 是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
非接触测量设备
非接触测量总成安装在检查车底下，如下图所示为
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。

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： L 左轨向：= y b cos( )-( bt +C); R 右轨向：= ybcos( )+( bt +C); 其中 bt 为轨向测量平面和轨距梁所在平面夹角，可由 L和R计算获得。对于安装于构架上的安全梁，轨向的 yb 测量平面和轨距梁所在平面并不平行；要将 投影到 yb )；则通过上述 轨向的测量平面，其投影为 *cos( bt 公式即可测得左右轨向。
变化率是轨道不平顺局部波形特征描述的方法之
一，其反应的是幅值的变化快慢，不同于单纯的 幅值大小。
曲率变化率
曲率变化率是以18m基长曲率测量值的差值与基长的比
值。
CurveRate fc ( x1) fc ( x 0) x1 x 0
x1 x 0 18m
选择18m主要考虑车辆定距和滤波。
轨 距(mm) 水平(mm) 三角坑(基长2.5m)(mm) 高低(mm) 轨向(mm) 高低(mm) 轨向(mm) 波长 1.5～ 42m 波长 1.5～ 70m
12 10 12 10 ∕ ∕ 1.5 0.9 2.5 6.5 3.0
车体垂向加速度(m/s2) 车体横向加速度(m/s2) 轨距变化率(基长 2.5m)(‰) 曲率变化率(基长 18m)(l/m/m×106) 横向加速度变化率（基 长18m)(m/s3))
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。

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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。
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；
轨道不平顺定义：水平、超高
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。
超高：曲线地段外轨顶
面与内轨顶面设计水平 高度之差。
超高和水平测量原理
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：
轨检车检测原理及使用
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轨检车检测原理及使用
一.轨检车的车体和检测设备的基本机构 二. Ⅴ型车检测原理 三.新增项目及动态检测标准修订 四.轨道病害成因分析 五.如何识别地面标志
武汉铁路局轨道检查车 WX999249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。
断面等。
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：
如图所示：图中采用右手坐标系，各参数定义如下；
x1 x 0 18m
新增加的长波长高低、轨向和三个变化率指标主
要用于评价高速区段的列车运行的安全性与乘坐 舒适性。伴随行车速度的不断提高，对于行车安 全有影响的轨道部平顺波长范围也随之扩大。运 行速度从120提高到200～250公里/小时，需要控 制的轨道部平顺波长范围也有30米扩大到70米甚 至120米，长波不平顺对车体振动的影响更加重 要，由此引发必须监控和校正的波长范围也大为 增加。
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。
轨向的测量原理
y 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
yb
d 2 yb d 2 b g sin b ht dt 2 dt 2
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；
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。
VME计算机系统

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二. Ⅴ型车检测原理
GJ-5型轨检车检测项目：轨距、左右轨向、左右高
低、水平（超高）、三角坑、曲率（弧度或半
径）、车体横向加速度、车体垂向加速度、轨距变 化率、曲率变化率、车体横向加速度变化率、钢轨
轨道不平顺定义：高低
钢轨顶面垂直于轨道
方向偏离钢轨顶面平 均位置的偏差。分左 右高低两种。
高低的测量原理
垂直加速度计的响应：
L
d 2 zb AL d 2 b g cos b g dt 2 2 dt 2
由于垂直加速度计安装在梁的中间，因此
AL=0，由该式积分可得到Zb，又由 R z R zb 12 G b L z L zb 12 G b 即可计算得到左右高低ZL、ZR。
铁道部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22日铁道部颁布 实施 《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ห้องสมุดไป่ตู้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，后经过宜 昌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。
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
曲率测量原理
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：