轨道检测技术(之一)

轨道检测技术

第一章 概述

【主要内容】 我国铁路轨道的特点，线路检测的方法，线路检测对线路养护维修的作用，线路检测的发展历程和现状。 【重点掌握】线路检测的方法。

第一节 线路检测对维修工作的意义

铁路线路设备是铁路运输业的基础设备，它常年裸露在大自然中，经受着风雨冻融和列车荷载的作用，轨道几何尺寸不断变化，路基及道床不断产生变形，钢轨、联结零件及轨枕不断磨损，而使线路设备技术状态不断地发生变化，因此，工务部门掌握线路设备的变化规律，及时检测线路状态，加强线路检测管理成为确保线路质量、保证运输安全的重要的基础性工作。

一、线路设备的检测方式 （一）静态检查

静态检查指在没有车轮荷载作用时，用人工或轻型测量小车对线路进行的检查。主要包括轨距、水平、前后高低、方向、空吊板、钢轨接头、防爬设备、联结零件、轨枕及道口设备等检查。

线路静态检查是各工务段、车间、工区对线路进行检查的的主要方式之一，工务段段长、副段长、指导主任、检测监控车间主任、线路车间主任和线路工长应定期检测线路、道岔和其他线路设备，并重点检测薄弱处所。

（二）动态检测

线路动态检测是在列车车轮荷载作用下通过添乘仪、车载式线路检查仪、轨道检查车等设备对线路进行的检测。

线路动态检测是对线路进行检查的主要方式之一，也是我国线路检测技术发展的主要方向。

二、线路检测对养护维修工作的指导作用

安全是铁路永恒的主题。铁路线路设备是铁路运输业的基础设备，经常保持线路设备完整和质量均衡，保证列车以规定速度安全、平稳和不间断地运行，并尽量延长设备的使用寿命是铁路工务部门的重要职责。因此，合理养护线路，确保线路质量是保证工务部门安全生产的前提，也是保证铁路运输安全的基础。它对增长企业经济效益、保障人民生命财产安全、提高国民生产总值都有重要意义。而线路的检测决定着线路的设备技术状态的变化规律及程度，线路检测技术水平直接决定着线路的养护和维修工作的进行。所以，没有线路检测，就不能确保线路质量状态，也就没有铁路运输的安全生产。

- 1 - -

第二节 线路检测技术的发展

铁路运输在从低速到高速、从小轴重到大轴重的发展过程中，铁路工程技术人员、科研管理者，经过多年的不懈努力和长期探索，逐步摸索和研究总结出一套具有实用科学性、规范性的铁路线路检测技术，使得铁路高速重载运输的安全性、舒适性得到可靠的保障。

在铁路技术迅猛发展，管理技术不断更新的情况下，以往靠传统和经验进行的铁路线路检测技术己无法适应铁路运输安全生产的需要。更加尊重科学、尊重客观规律、不断改进的线路检测技术才能适应铁路运输发展的要求。

一、国内线路检测技术的发展 （一） 静态检查技术的发展 1． 轨距尺

轨距尺是检测线路轨距的主要量具。其中使用最早的是木质的铁路轨距尺，由于这种轨距尺本身变形量很大，故量测的精度很低且使用寿命很短，现已淘汰。目前测量轨距采用的量具主要是专作检测用的RTG-1型铁路轨距尺和用于作业的RTG-2型铁路轨距尺。这两种轨距尺的尺体以铝镁合金制作，大大地提高了轨距尺的使用寿命和精度。

2．高度板和木折尺

高度板和木折尺是检测线路水平的主要量具。自制高度板选用优质木材，高度从10mm～60mm，宽度从5 mm～15mm。

3．弦线

10m、20m弦线是检测线路的前后高低和方向的主要量具。其中检测直线方向用10m弦线，检测曲线正矢通常用20m弦线。

4．轨道检查仪

轨道检查仪是测量轨道几何尺寸的手推式静态检查仪器，其测量结果随着仪器在线路上推行实时显示并记录在内存中。

轨道检查仪近年来在线路检测中推广使用，它与用轨距尺检测几何尺寸相比较，具有速度快、易于统计查询、结构简单、重量轻、上下道方便等优点。

（二）动态检测技术的发展 1．丢灰包

丢灰包是我国线路检测技术中使用最早、最传统的一种动态线路检测方法。 丢灰包主要是添乘人员在列车尾部的守车上，在其检测的线路范围内通过坐在车上感受列车的上下颠簸和左右晃动情况，估计线路的情况，对上下颠簸和左右晃动比较严重的区段立即将准备好的灰包抛到车下，地面人员根据灰包所在位置的前后范围进行仔细检测，查找出线路质量状态问题，从而指导线路的养护维修工作。

此种方法优点是操作简便易行，没有技术、设备等要求，在一般车间都能实现 此种方法。但同时此种方法主要凭借检测人员的经验，对检测人员要求较高；检测的精度较差，只是确定一个大致范围，还需进一步的检测；没有一个统一标准，操作人员不容易准确把握。

-

2

- -

2．添乘仪

添乘仪是以振动图幅显示的峰值大小确定线路上存的病害类型及等级，属于线 路动态检测的一种方法。是现在各工务段较常使用的一种方法。

我国工务部门最早使用的添乘仪是沈阳研究制成了TG-85型铁路工务添乘仪，这种添乘仪利用车体振动的垂直和水平加速度值来判断轨道的晃车等级、病害等级。具有使用简单、携带方便、判断准确的特点，但这种设备使用前需录入一些资料，并且检测结果须书写在记录纸上，使用效率降低。

现在在全国范围内使用比较多的是轨道智能添乘仪，主要有ZT-3、ZT-4、ZT- 5、ZT-6、ZT-6B型，其中使用面最广的是ZT-5型和ZT-6型两种轨道智能添乘仪。除此之外，还有便携式添乘仪，主要有的BT- 4型以及SY-1、SY-2型便携添乘仪。

智能添乘仪是根据检测车体走行时的振动加速度来确定线路状态的检测方法，通过使用添乘仪添乘检测，能够及时准确地发现线路病害处所，有针对性地进行维修，防止病害蔓延，可以大大提高维修工效，保证线路质量，确保行车安全。

同时此种方法由于受到设备本身的限制，还不能做到同速检测的要求，因此在检测精度方面还不能完全与线路实际运营状态下的要求相符合。

3．车载式线路检查仪

车载式线路检查仪通过测量机车或动车组车体加速度，实现实时监测轨道状况，及时发现轨道不良处所。车载式线路检查仪分机车和动车组车载式线路检查仪两种。这种装置加强了对轨道状况的动态监测，由于该装置能对严重超限处所及时报警，使得对于危及行车安全的严重超限处所能够做出及时处理，该装置在保证行车安全方面起到了较好的监控作用。

4．轨道检查车

轨道检查车通过定期或不定期动态检测轨道状态，实时处理分析检测结果，发现轨道严重超限，及时指导现场养护维修消灭危及行车安全的隐患。在各种专运特殊任务中所扮演的角色充分说明了轨检车是保障列车安全运输的重要手段。

我国使用最早的轨道检查车是20世纪50年代起就采用1型轨检车，该轨检车的特点是采用弦测法，机械传动，可以将轨距、水平、三角坑、摇晃（用单摆测量）项目的幅值绘在图纸上，人工判读超限并计算扣分。60年代后期研制的2型轨检车仍采用弦测法，但改为电传动，检测项目比1型车增加了长波高低和短波高低，超限判读和扣分计算方式与1型车相同。80年代初期研制成功的GJ-3型轨检车是我国轨检车技术的一次重大飞跃，它可以检测高低、水平、三角坑、车体垂直和水平振动加速度，但轨距、轨向则无法检测。1985年我国成功研制了GJ-4型车。这标志着我国轨检技术和轨检车又一次飞跃，使我国线路检测和轨检车跨入世界先进技术的行列。这种轨道检查车检测项目齐全，包括轨距、轨向、高低、水平、曲率、三角坑等轨道几何不平顺和车体水平和垂直振动加速度。由于GJ-4型车（包括GJ-3型轨检车）复杂的机械系统在恶劣的使用环境下容易出现故障，目前大量新型轨检车即GJ-5型轨检车正处于引进开发阶段，并即将投入使用。

轨检车的成功运用，不仅改变了工务检测的模式，同时促进了工务管理养修体制的变革。经过轨检车多年的运用，结合对干线轨道状态检测数据的大量分析，以及和现场工务主管的相互交流，如何利用好现有轨检车检测数据，充分发挥检测数

-

3

- -

据的作用，是指导现场养护维修，提高轨道作业质量，实现轨道“状态修”模式的主要依据。

我国轨检车的发展过程，是我国铁路工务设备机械化、管理现代化、养护维修科学化的一个重要标志之一。

二、国外线路检测技术的发展

从运输高速、安全角度出发，日本、意大利、法国、德国、美国分别研制了适用于高速线路的综合安全检测车。检测从过去的单一项目检测发展为多用途、多项目、多任务的检测，为轨道基础设施状态检测、控制、维护打下了基础，也为轨道高速、安全运输提供了有力保障。

East i是日本完全利用其国内的技术开发的综合检测列车，由7辆车组成，可以检测轨道几何参数、接触网、通信信号、轮轨作用力、环境噪声等内容，最高检测速度可达275Km/h，各检测系统各自独立完成检测工作，整个检测列车在速度、时间和里程位置上保持同步。德国“阿基米德号”是继日本铁路以外仅有的综合检测列车。“阿基米德”高速检测列车检测速度达到220公里/小时。据称，已具备在任何时候以220公里/小时运行速度，检测119个不同参数的能力，能检测轨道几何参数、钢轨断面、钢轨波浪磨耗、接触网及受流状态、通信和信号、车体和轴箱加速度、轮轨作用力等。MGV是专为法国高速铁路研制的综合检测列车，检测速度设计为320km/h，检测线路的总长为2×1800km，检测周期预计为两周一次，设计目标是在列车正常运行条件下采集各基础设施参数。

伴随线路检测技术的发展，轨道状态检测手段由以往单纯的手工静态检查，发展成当今依靠激光、陀螺、摄像、电子、计算机网络等技术产品实现的轨道动态检测，真实再现轮轨作用下的轨道实际状态，在配备齐全的铁路轨道机械化设备情况下，实现轨道状态养修分开、管修分开、天窗修、状态修、针对性维修变成现实。

伴随铁路高速重载运输的不断发展，世界各国不仅重视高技术、高科技产品在铁路方面的应用,更加高度重视成熟先进的管理技术与管理方法的应用和借鉴。在铁路硬件设施趋于完善的情况下,相应配套的铁路基础设施软件将是实现铁路安全运输的重要保障，其软件部分包括轨道管理体制，轨道养修模式和养修手段,轨道状态检测手段，轨道状态管理、评价标准，安全标准的确立，以及其他管理技术的补充与完善等等。以上软硬件技术、管理技术的成功应用，在世界铁路高速发达国家的铁路运输实践中己充分得到了验证。

复习思考题

1． 简述我国铁路运输的现状。

2． 简述线路检测技术的发展对线路维修工作的指导意义。 3． 国内线路检测技术的发展经过几个阶段，各有什么特点？

-

4

- -

第二章 轨道不平顺与线路检测

【主要内容】轨道不平顺的种类及产生原因，分析轨道不平顺的特征、相互联系及与行车的关系，提出工作中对不平顺的管理方法。

【重点掌握】轨道不平顺的特征，轨道不平顺的管理方法。

第一节 轨道不平顺的原因及分析

一、轨道不平顺的种类及产生原因 （一）轨道不平顺的含义

轨道不平顺是指：轨道几何形状、尺寸和空间位置的偏差；直线轨道不平、不直，对中心线位置和轨道高度、宽度正确尺寸的偏离；曲线轨道不圆顺，偏离曲线中心线位置，偏离曲率、超高、轨距的正确数值，偏离顺坡变化尺寸等轨道几何偏差。

（二）轨道不平顺的种类

轨道不平顺具有种类、性质多样性的特点，分类方法不尽相同。

按照轨道不平顺波长可分为短波、中波、长波不平顺；按照轨道不平顺项目分为轨道几何不平顺、钢轨表面不平顺、钢轨断面不平顺；按照轨道不平顺发生的先后分为轨道初始不平顺、轨道运用不平顺。

以下介绍按不平顺对机车车辆的激扰方向分类（图2-1-1）。

图2-1-1 轨道不平顺类型示意图

1．垂向轨道不平顺

包括高低、水平、扭曲、轨面等短波不平顺及钢轨轧制校直过程中形成的垂向

-

5

- -

周期性不平顺。

2．横向轨道不平顺

包括轨向、轨距及钢轨轧制校直过程中形成的横向周期性不平顺。 3．复合不平顺

包括轨向水平逆向复合和曲线头尾的几何偏差。 （三）轨道不平顺的产生原因 1．垂向轨道不平顺

（1）高低不平顺（图2-1-2）

高低不平顺是指钢轨顶面或线路中心线竖向（与轨道平面垂直的方向）的凹凸不平，它主要是由线路施工和大修作业的高程偏差、桥梁挠曲变形、轨道垂向刚度不一致、道床和路基的不均匀残余变形或沉降不均匀、轨道各部件间的间隔不相等、存在暗坑吊板等造成的。

（2）水平不平顺（图2-1-3）

水平不平顺是指轨道同一横截面上左右两轨顶面的相对高差。它是由于左右轨道两侧强度的不一致或受力不均匀而造成的。

图2-1-2 高低不平顺

图2-1-3 水平不平顺 -

6

- -

（3）平面扭曲不平顺（一般称三角坑，见图2-1-4）

三角坑是指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，它是由水平不平顺值计算而得。

图2-1-4 平面扭曲不平顺

（4）轨面短波不平顺（图2-1-5）

轨面短波不平顺是指钢轨顶面小范围内的不平顺，它是由焊缝不平、轨面不均匀磨耗、擦伤、接头错牙等形成。其形式分为周期性和非周期性不平顺两种，其中周期性不平顺主要由波纹磨耗和波浪磨耗产生，钢轨在轧制过程中也能形成轨身垂向的周期性不平顺（图2-1-6），非周期性不平顺由焊缝不平、接头错牙、轨面擦伤、剥离掉块等产生。

图2-1-5 轨道短波不平顺

2．横向轨道不平顺

（1）轨向不平顺（图2-1-7）

-

7

- -

铺轨施工和大修作业的轨道中心线定位偏差、轨排横向残余变形积累和轨头侧面磨耗不均匀、扣件失效、轨道横向弹性不一致等原因造成轨向不平顺。

图2-1-6 钢轨垂向周期性短波不平顺

（2）轨距偏差

通常扣件不良、轨枕挡肩失效、轨头侧面磨耗等会造成轨距偏差。 （3）周期性不平顺（图2-1-8、图2-1-9）

钢轨轧制过程中的变形会形成横向周期性不平顺。

图2-1-7 轨向不平顺

3．复合不平顺（图2-1-10）

在轨道一定范围内，垂向和横向不平顺共存称为轨道复合不平顺。曲线头尾的几何偏差，曲线圆缓点附近、缓直点附近，超高、正矢、轨距顺坡起点、终点不一致或不匹配形成的几何偏差，曲线圆缓点、缓直点的几何偏差造成了复合不平顺。

-

8

- -

图2-1-8 钢轨横向不平顺波形

图2-1-9 钢轨垂向周期性短波不平顺

图2-1-10 复合不平顺

（四）轨道不平顺的波长类型

-

9

- -

轨道不平顺的波长及特征见表2-1-1。

表2-1-1 轨道不平顺波长及特征

种类 短波 范围 数毫米至数十毫米 数百毫米 2至3.5米周期性 中波 12.5米和25米周期性 3至30米非周期性 30米以上非周期性 长波 30米以上周期性 特征 轨面擦伤、剥离掉块、波纹磨耗、焊缝 波浪形磨耗 钢轨生产过程中形成的周期性不平顺 钢轨接头、焊缝处道床沉降 高低、轨向、扭曲、水平、轨距不平顺 路基、道床不均匀沉降，桥、涵端头刚度差异，单跨、多跨不等距桥梁挠曲变形 多跨、等距桥梁的挠曲变形，路基因素形成的长波不平顺，桥梁挠度形成的周期性不平顺

二、静态和动态轨道不平顺 （一）静态轨道不平顺 无轮载作用时，人工或轻型测量小车测得的不平顺通常称为静态不平顺通常称为静态不平顺。

静态不平顺不能如实反映暗坑、空吊板、刚度不均匀等形成的不平顺，只能部份反映路基道床不均匀残余变形积累形成的不平顺。静态不平顺只是行车条件下完整的轨道不平顺在无列车轮载时，部份的、不确定的表象。

（二）动态轨道不平顺

用轨检车测得的在列车车轮荷载作用下才完全显现出的轨道不平顺称为动态不平顺。

真正对行车安全、轮轨作用力、车辆振动产生实际影响的轨道不平顺是动态不平顺。因此，各国轨道不平顺的各种监控管理标准，尤其是安全管理标准，大多是依据动态不平顺值来制定。

（三）动、静态不平顺的差异

1．通常情况下，同一地段动态不平顺与静态不平顺的波形有较大差异。暗坑、吊板越多，不良扣件越多，道床密实度越不均匀，差异就越大。

2．动态不平顺的幅值越大，动、静态之间的差异越大。

3．新线铺轨建成后，既有铁路大修、维修作业完工时，动、静态不平顺的差异较小，起道捣固、拨道作业的质量越好越均匀，两者差异越小。

4．具有高平顺性的高速铁路，动、静态值差异较一般轨道小。 5．无碴轨道动、静态之间的差异较小。 （四）动、静态不平顺幅值间的关系

1．动、静态不平顺的幅值一般不存在一一对应的函数关系。

2．通过大量数据统计分析，可得出一个静态值可能对应一组动态值的结论结论。同样，一个动态值也可能对应一组静态值。但在一定置信度（通常95%）的条件下，可以找到相互间对应的最大可能值，能够绘出动、静态不平顺的统计关系曲线。

-

10

- -

3．相同轨道结构、不同种类的轨道不平顺，动、静态幅值之间的差异和相互关系各不相同。

三、轨道不平顺的特征描述 （一）轨道不平顺的随机性

实际存在的轨道不平顺都是经常变化且不规则的，不同位置轨道不平顺的幅值和波长都各不相同。

轨道不平顺波形大多不是单一规则的简谐波、三角波或抛物线形波，而是由许多无法预知的不同幅值、不同波长、不同相位的简谐波迭加而成的杂乱无章随机波（图2-1-11）。

图2-1-11 随机性轨道不平顺波形

（二）局部轨道不平顺的特征描述

1．对随机性局部轨道不平顺不规则波形特征的描述不像对规则的正、余弦波那样简单，只用一个幅值η、波长λ等参数，就能将不规则波形的特征确切地描述清楚。

通常情况下，对于不规则的轨道不平顺局部波形特征可用幅值η、半波长L、1/4波长、平均变化率、波数和谐振波形等描述。

2．局部轨道不平顺的波形特征(图2-1-12)

图2-1-12 局部轨道不平顺波形特征

3．具有谐振波形特征的不平顺

-

11

- -

谐振波长范围内的三波以上周期性不平顺见图2-1-13。

图2-1-13 具有谐振波形特征的不平顺

（三）连续轨道不平顺的幅值统计特征

个别地点的局部波形特征不能代表一段轨道的总体状态，区段轨道的平顺状态应根据标准差、均方差等统计特征进行描述。以里程位置x为横坐标的某段轨道不平顺??x?的公式如下。

均方值公式：???标准差公式：???21x2??x?dx ?0x1n??i????2 ?ni?1轨道不平顺的标准差能确切地表示各段轨道不平顺在幅值方面的的严重程度。

轨道不平顺的均方值与激扰能量相关。

（四）轨道不平顺的功率谱密度

功率谱密度是具有全面表达轨道不平顺特征的统计函数，能够揭示看起来杂乱无章随机变化的轨道不平顺的幅值和波长两方面的信息。对于科学评定轨道的平顺状态、诊断轨道的病害，研究轨道不平顺引起的车辆响应以及对高速机车车辆悬挂系统的设计等非常重要。

（五）高平顺性线路的特点

高平顺性线路的高低、轨向、水平、扭曲和轨距偏差等局部孤立存在的不平顺幅值小；连续成段大量存在的各种不平顺幅值的标准差很小；敏感波长和周期性不平顺的幅值小，具有谐振波形特征的不平顺幅值更小；焊缝不平顺、新轨的平直性偏差极小；轨道不平顺各波长成分的功率谱密度值都很小。

第二节 轨道不平顺管理

一、轨道不平顺与行车安全的相互影响 （一）轨道不平顺的特点

轨道是由泥土、岩石、钢材、木材、混凝土等多种材料组成的，它有别于房屋、

-

12

- -

桥梁等建筑物，是一种较为松散的建筑结构形式。在列车和各种外力作用下，容许存在一定的弹性和塑性变形。在使用过程中轨道结构的状态不断变化，产生各种轨道不平顺。伴随列车的不间断运行，轨道不平顺不可避免。

列车车轮在轨道上周而复始的作用，其轮轨作用力使轨道不平顺不断发生、发展恶化。各种轨道不平顺对列车运行平稳性、乘坐舒适性、运行安全性、轮轨作用力、车辆和轨道部件的使用寿命、轨道状态的恶化速度均有较大影响。轨道不平顺的变化也会造成列车车辆运行部件的伤损加剧和使用寿命的减少，严重的轨道不平顺会引起列车颠覆或脱轨。轨道状态与列车运行的相互作用关系，直接关系铁路运输安全效益，所以必须高度重视。

为确保轨道始终处于良好工作状态，满足运输安全要求，必须经常了解和掌握轨道状态的日常变化，熟悉轨道不平顺发生、发展变化的规律，根据这种变化特点进行必要的养护维修，根据轨道状态的恶化制定相应的大、中、综合维修计划。按照轨道状态修要求，采用养修分开或管修分开的模式，利用机械化维修手段，运用科学的轨道管理技术，使轨道经常处于良好状态。

轨道不平顺具有以下几方面特点：

1．轨道不平顺是引起列车振动、轮轨动作用力增大的主要根源之一。 2．对行车平稳舒适和行车安全都有重要影响。

3．平顺性是轨道方面直接限制行车速度的主要因素。

4．轮轨相互作用的理论研究和国外高速铁路实践证明，在高平顺的轨道上，稳定运行的高速列车的振动和轮轨间的作用力都不大，行车安全和平稳舒适性能够得到保证，轨道和车辆部件的寿命和维修周期较长。

5．即使线、桥、路基在结构强度方面完全满足要求，高速条件下各种轨道不平顺引起的车辆振动、轮轨噪声和轮轨动作用力将大幅增加，使平稳、舒适、安全性严重恶化，甚至导致列车脱轨。

（二）机车车辆与轨道平顺状态的相互影响

轨道的平顺性是列车高速、重载运输控制的主要因素，同时机车车辆的运行品质又影响轨道不平顺的发展变化。轮轨间相互作用力（横向力、垂向力）、列车通过总重（作用力大小和作用次数）、机车车辆性能参数、运行速度等又对轨道不平的发展变化产生重要的影响。

1．轨面短波不平顺与轮轨冲击关系

经过大量科研试验和既有线提速改造试验的数据分析，伴随行车速度的不断提高，对于轨道的平顺性要求越来越高。高速行车条件下，轨面短波不平顺即使幅值微小也能够引起轮轨强烈冲击振动，产生巨大轮轨作用力。容易加剧机车车辆走行部件的伤损和破坏，因而高速铁路必须严格控制轨面短波不平顺的发生发展。

通过综合试验得知，0.2mm微小焊缝迎轮台阶形不平顺，300km/h时引起的轮轨冲击高频作用力可达722kN，低频轮轨作用力达321kN，加速道碴破碎、道床路基产生不均匀沉陷，形成较大的中长波不平顺。

轨面短波不平顺不仅引起巨大的轮轨作用力，还能诱发钢轨、轮轴断裂，导致恶性脱轨事故。在高速条件下，焊缝不平、轨面剥离、擦伤、波形磨耗等各种微小轨面短波不平面都是产生严重轨道不平顺，恶化轨道几何状态的重要根源。近年来，

-

13

- -

德国高速列车装有降噪声橡胶圈的车轮部件伤损、轮箍脱落、列车脱轨倾覆等事故的频繁发生，引起了对高速列车轮轨动力作用的高度重视，成为其他国家发展高速铁路汲取经验教训的典范。

2．小幅值不平顺对振动舒适性的影响 根据ISO 2631/1-85国际振动环境“工作能力减退”限度标准，乘务人员在2Hz，0.07g横向振动环境下，大约连续工作3小时后就会疲劳，工作能力下降，司机的判断、应急能力减退。

根据国外研究表明，幅值5mm，波长40m的轨道连续方向不平顺，在常规速度下振动很小，但速度达300km/h时，车体便能够产生频率2Hz，加速度为0.O7g（RMS值为0.O45g）的横向持续振动。此种局部轨道不平顺虽然幅值较小、作用时间较短，但在列车高速运行情况下，引起车体振动加速度，其危害却巨大。日、法、德等国在高速运行线上，对这种局部轨道不平顺的管理作出了明确的规定，该不平顺引起的瞬时作用的垂向加速度不得大于0.12～O.l5g，横向加速度不得大于0.1～O.12g。

我国铁道科学研究院在这方面也做了大量的科学研究试验，并在我国主要干线得到了充分的验证和相应结论：1～1.5Hz的横向振动加速度大于0.16～O.l8g时，将使人站立不稳，行走时会摔倒；大于0.15～O.25g时，锅、盆、杯、碗内液体将溢出。

为不致摔伤、碰伤、烫伤旅客和餐车工作人员，弄赃旅客的衣物，作出不允许出现可使车体产生横向0.15g的局部轨道不平顺管理标准。

3．轨道不平顺波长范围对行车安全的影响

伴随行车速度的不断提高，对行车安全有影响的轨道不平顺波长范围也随之扩大。运行速度从120提高到200、300km/h，需要控制的轨道不平顺波长围由30m扩大到70m甚至120m，长波不平顺对车体振动的影响更加重要，由此监控和校正的波长范围也大为增加。

4．高速铁路的1Hz问题

日、法高速铁路都曾遭遇“不明原因”车辆大幅振动（所谓1Hz问题），高速车辆车体的自振频率多在1Hz左右，与车体自振频率一致或接近的不平顺，引起了车体的强烈谐振。在高速行车条件下，必须对激振频率为1Hz左右的具有谐振波长特征的轨道不平顺严格控制和加强管理。

5．轨道易产生与车辆主振频率相同的周期性轨道不平顺 在高速铁路上，主型车辆所占的比例极大，车辆主振频率比较单一（图2-2-1），并且区间行车速度基本固定，使得轨道易产生与车辆转向架或车体主振频率相同的危害更大的周期性轨道不平顺。单一频率的轮轨力易使轨道产生周期性不平顺，轮轨系统的敏感波长和易产生的轨道周期性波长范围增加。

300～350km/h时，车体振动的敏感波长在40～100m范围，转向架的敏感波长为7～12m。因此，对于高速轨道上易产生的40～100m、7～12m两个波段的周期性不平顺应加强管理。

- 14 - -

图2-2-1 车辆振动频率与速度的关系

近年来，我国既有线路运行速度不断提高，特别是速度140～l60km/h区段，出现一种波长2.8～3.2m的钢轨周期性不平顺，致使旅客乘座舒适度下降，轨道状态逐渐恶化。经轮轨动力学仿真分析发现，这种周期性不平顺在300～350km/h时所产生激扰频率，正是轨道的共振频率，十分有害。

6．由不平顺引发的事故后果非常严重

在高速行车条件下，如果轨道平顺性恶化，一旦引发脱轨事故将伤亡惨重，这种事故所造成的危害，要比低、中速运行时严重得多。应严格地控制高速轨道的平顺性。从源头上防范，杜绝可能导致列车脱轨的轨道不平顺的出现。

二、轨道不平顺管理

（一）轨道不平顺管理技术

轨道是铁路运输的基础，其平顺性是制约铁路提速和重载运输的关键。如何提前预防和预测其发展态势是实现轨道状态科学管理的关键环节。

轨道不平顺管理技术是通过对铁路运输基础设备真实状态的检测、监控，分析和评估其状态质量，综合统计分析轨道状态的变化规律来制定经济合理的轨道养护维修计划，确保列车运行的轨道始终处于良好工作状态。

伴随铁路高速重载运输的不断发展,世界各国不仅重视高技术、高科技产品在铁路方面的应用，更加高度重视成熟先进的管理技术与管理方法的应用和借鉴。在铁路硬件设施趋于完善的情况下，相应配套的铁路基础设施软件将是实现铁路安全运输的重要保障。其软件部分包括轨道管理体制，轨道养修模式和养修手段，轨道状态检测手段，轨道状态管理、评价标准，安全标准的确立，以及其他管理技术的补充与完善等等。

（二）控制轨道平顺性的重要性

轨道的平顺性问题是影响列车安全运输的关键问题，在轮轨粘着、机车车辆等牵引条件满足的情况下，轨道的平顺状态是制约列车速度提高的主要因素。如果轨道的平顺状态满足要求，列车的振动和轮轨间的附加动荷载都会在允许范围之内，行车安全和平稳舒适就能得到保证。

面对铁路运输的高速发展,安全始终是铁路运输永恒的主题。世界各国高速重载运输的成功经验告诉我们，只有严格控制轨道状态的平顺性，牢固掌握轨道状态的恶化机理，提前预测轨道状态变化的情况，才能确保铁路高速重载运输的安全。因此，如何实时检测轨道的实际状态，有效的控制轨道不平顺的发生、发展，是实现

-

15

- -

轨道具有良好平顺性的基础。

为使铁路轨道经常保持其良好技术状态和质量均衡,实现铁路轨道平顺性管理现代化和科学化，必须充分把握轨道平顺性特性，弄清轨道不平顺整修限度和列车振动、安全性、经济性的关系；必须对轨道状态进行适时定期的检测，及时准确发现轨道病害处所，合理制定维修保养计划和养修作业计划。因此，开发研制高新技术的轨道状态检测装置和建立科学管理体系尤显重要。

轨道的平顺性是铁路线、桥设计、施工控制的关键技术问题，不仅需要铁路路基、桥梁、轨道结构具有较高的强度要求外，更要具备良好的高平顺性，铁路运输安全才能得到可靠的保证。

（三）轨道不平顺评价方法

在不断完善和制定各种运行条件下轨道不平顺管理标准的同时，针对通过各种检测工具正确测得各种轨道不平顺的数据，还必须对此轨道质量状态做出科学的评价，诊断轨道不平顺的严重程度，确定允许的行车速度，指导养护维修作业。制定正确的轨道质量状态评价方法是对轨道真实状态作出科学合理诊断评估的重要管理依据。

根据世界各国铁路多年运用和管理经验，轨道不平顺的评价方法大致包括局部轨道不平顺（峰值）和区段轨道不平顺（均值）、轨道功率谱密度三种。由于评价方法不同，对应轨道不平顺的管理标准也不同。目前我国轨道不平顺管理标准的研制主要采用局部和区段轨道不平顺两种方法。

1．局部轨道不平顺管理方法

我国现行《铁路线路修理规则》中局部轨道不平顺管理方法是以单项不平顺幅值的扣分，以公里为单元区段，按照每公里各单项不平顺超限的扣分总和计算。局部不平顺幅值按照四级管理标准对应的超限扣分评定。

2．区段轨道不平顺管理方法（轨道质量指数TQI）

通过多年的使用经验发现，仅用轨道局部不平顺幅值的大小评定轨道状态和判别状态不良地点的办法是不全面的，具有一定的局限性。需通过综合考查轨道不平顺的所有幅值和波形特征，才能真实反映轨道质量的实际状态。

根据不平顺波形特征的影响，除了注意幅值超限以外，应同时考虑该幅值相应的能近似反映波长影响的平均变化率。对于幅值大、平均变化率也大的，应重点加强监控和管理。对三波或三波以上连续的周期性不平顺，如属谐振波长范围，即使幅值不超过评定局部不平顺的限度值，也需加强监控与管理（谐振波长的具体数值，可根据机车车辆的自振频率和行车速度计算而得）。

由于使用局部幅值管理存在的局限性，无法完全反映轨道不平顺的真实质量状态。世界多数国家相继研制使用区段轨道不平顺管理的方法，即采用对200～500m区段的连续的轨道不平顺检测数据进行相应的数学统计，从而得到的轨道质量状态评价指标，用来评价轨道不平顺的实际状态质量。如标准差、平均标化率、P值、绝对平均值等方法。

法国铁路用300m区段轨道不平顺幅值的滑动平均值，用来统计评定该区段的平顺状态；日本沿用既有线的经验，用500m区段幅值超过3mm的采样点数的百分率（P值）来评价该区段的轨道状态的平顺性；英、德、美、荷兰等国均采用200～250m

-

16

- -

区段轨道不平顺幅值的标准差，作为统计评定轨道状态平顺性的好坏指标。

上世纪90年代，我国在轨道管理和轨检技术发展基础上，通过轨检车对全国既有线路的检测，采用200m作为单元区段，经过对200m区段的连续的轨道不平顺检测数据进行标准差计算，研制提出了我国区段轨道状态管理的计算方法和区段轨道质量指数TQI管理建议值。

区段轨道状态管理标准值TQI的研究，带动了轨道维修体制和维修方法的变革，对于传统的轨道周期修程、修制提出了深刻的反思。同时，提出了中国轨道管理技术应如何与世界铁路接轨，是继续沿袭传统的维修管理模式，还是采用世界先进国家“养修”分开或“管修”分开的模式，这些思路为我国轨道管理技术的不断深入研究和发展提供了思路。

三、轨道不平顺与轨检车

轨道不平顺是某种轨道结构自身的几何特征，是客观存在的不应随检测速度等检测方式变化的轨道固有状态。性能良好的轨检车以不同的运行速度反复对同一段轨道进行检测，所得的轨道不平顺波形，不仅应具有良好的重复性，还应与该轨检车准静态移动时车轮重心的轨迹线相符。

理论和试验证明，不同行车速度引起的轨道附加弹性变形量小于轨检车的分辨精度，对检结果没有实质性的影响。目前我国和世界上性能良好的轨检车，用不同速度测量同一段轨道所得的轨道不平顺波形，其重复性都很好，肉眼几乎看不出差异。

轨检车作为检测设备所具有的功能，检测轨道几何不平顺时，对轨检车检测速度的要求与测量车辆振动、平稳舒适性和轮轨作用力时的要求不同，所以不一定必须按照实际运营速度进行等速检测。高速铁路的平顺状态也可用较低速度的轨检车来进行测量，但需要具有足够的检测精度。

复习与思考

1．什么是轨道不平顺？

2．按对机车辆激扰方向的不同，轨道不平顺分为哪些类型？它们的形成原因是什么？

3．轨道不平顺按波长是如何分类的？它们的产生原因主要有哪些？ 4．轨道不平顺的特征有哪些？这些特征是如何全面反映线路状态的？ 5．轨道不平顺给行车带来了哪些主要问题？它们有什么样的内部联系？ 6．轨道不平顺的评价方法有哪些？思考这些评价方法如何运用到对轨道不顺的管理中。

- 17 - -

第三章 线路静态检查

[主要内容] 线路静态检查的传统方法；轨道检查仪检测线路，并进行数据分析处理。 [重点掌握] 轨道检查仪的上道操作

线路静态检查是指在无列车动荷载的情况下对线路进行的检查。目前采用的主要手段有两种，一种是用轨距尺、支距尺等传统量具进行的检查，另一种是用轨道检查仪进行的检查。

第一节 线路静态检查的传统方法

一、线路设备静态检查的要求

正线线路和道岔，每月应检测2次(当月有轨检车检查的线路可减少1次)。一次为 “三全”检测（全员、全线、全面），一次为重点检测。其他线路和道岔，每月应检测1次。轨距、水平、三角坑应全面检测。轨向、高低及设备其他状态应全面查看，重点检测。对伤损钢轨、夹板和焊缝应同时检测。曲线正矢，每季应至少全面检测1次。对无缝线路轨条位移，每月应观测1次。对钢轨焊接接头的表面质量及平直度，每半年应检测1次。对严重线路病害地段和薄弱处所，应经常检测。 二、检查工具

图3-1-1 铁路轨距尺 （一）传统量具：铁路轨距尺(如图3-1-1)、支距尺、高度板、木折尺和弦线。 （二）轨道检查车。

三、线路静态检查的传统方法 （一）检查轨道几何尺寸

1．检查要求：

（1）检查轨距、水平时，一般每6.25m检查一处，要全面检查、全面记录；对轨向、高低及设备其他状态，应全面检查，重点记录，对伤损钢轨、夹板和焊缝应同时检查。

（2）轨距、水平测量数值准确，误差不大于1mm，超限勾划准确，符号符合规定，无漏勾错划。

（3）检查轨向、高低位置准确，测量方法正确。 （4）记录正确、清楚、完整。 （5）超限统计符合规定。 2．检查程序和方法：

- 18 - -

（1）校定检查工具。轨距尺、支距尺应经鉴定合格，并有鉴定合格标记，绝缘良好，水平测量值正反两方向偏差不得大于1mm。弦线要结实，不能打结使用。

（2）轨距、水平检查 ○1一般以每6.25m检查一处。12.5m钢轨的接头及中间各检查一处，每节钢轨检查两处；25m钢轨的接头，长度的四分之一、二分之一、四分之三，每节钢轨检查四处。非标准长度的钢轨可比照办理。无缝线路每千米检查160处（也按每6.25m检查一处）。

○2检查轨距时，道尺必须与线路中线垂直，现场操作时道尺垂直于任一般钢轨均可。测量时，不论钢轨头部有无肥边和磨耗，也不论轨顶有无坡度，均以标准轨距尺测得的数据为准。

○3水平检查时，水平差的符号，在直线地段，以顺计算里程方向，以左股钢轨为基本股，对面股低于基本股时的水平差符号为“+”号，反之为“-”号；曲线地段以曲线内股钢轨为基本股，外股钢轨顶面与内股钢轨顶面的高差比曲线超高大时用“+”号，反之为“-”号。

○4水平检查与轨距检查同步进行，在钢轨长度的同一处所，按先轨距后水平的顺序检查，口述与标准尺寸的偏差，如+3、-5，即轨距与标准值偏差为+3mm，水平与标准值偏差为-5mm。

○5记录。在线路检查记录簿上，按线路里程（股道）、轨号、检查部位，记录轨距、水平的偏差值。

3．三角坑勾划： （1）线路几何尺寸检查中未用仪器对三角坑进行检查，而是以线路一定范围内（18m）相邻两点或三点的水平正负偏差值的代数差的绝对值来表示三角坑值。

（2）三角坑的勾划应注意，在18m范围内，水平偏差为同符号（同为“+”值或同为“-”值）时，只勾划水平超限。如正线直线地段作业验收时，检查出连续四点水平偏差为：+6、+4、+3、+5，只对水平偏差值为+6、+5的两处进行水平超限的勾划，而不存在三角坑。在18m范围内，有呈正负相反符号的应勾划三角坑超限，如同时存在水平超限，也应予以勾划。如正线直线地段作业验收时，检查出连续四点水平偏差为：+6、-2、0、-1，应勾划三角坑，其偏差则为+6-（-2）=8mm，同时勾划+6处为水平超限；又如连续四点水平偏差为：+5、0、-3、-1，水平偏差+5与-3仍在18m范围内，依旧构成三角坑，三角坑偏差值为+5-（-3）=8mm，同时勾划+5处水平超限。

（3）有的水平偏差，构成同向双三角坑，此时勾划三角坑应划大不划小，划远不划近，如果划大不划小和划远不划近的原则相矛盾时，应以划大不划小的原则为先。同向双三角坑只统计为一处三角坑。例如连续四点水平偏差为：+5、-3、-4、-1，则+5和-3，+5和-4构成同向双三角坑，这时，按照划远不划近的原则，应勾划+5和-4，三角坑偏差值为+5-（-4）=9mm；如连续四点水平偏差为：+5、-5、-4、-1，则+5和-5，+5和-4构成同向双三角坑，按照划大不划小的原则，应勾划+5和-5，三角坑偏差值为+5-（-5）=10mm。

（4）有的水平偏差，构成交叉双三角坑，应划出双三角坑，按两处三角坑统计，同时存在水平偏差超限，仍应进行勾划和统计。例如连续四点水平偏差为：+5、+4、

-

19

- -

-6、-7，当日作业质量回检，+5和-6，+4和-7构成交叉双三角坑，应分别予以勾划，三角坑偏差值为+5-（-6）=11mm，+4-（-7）=11mm，统计为两处三角坑超限，并勾划水平偏差+5、-6、-7三处超限。

（5）在检查直线与曲线连接地段时，面向线路计算里程终端方向，如直线前面连接的曲线为左向曲线，检查及记录上均显示水平偏差符号相同，但事实上已构成三角坑。例如：在ZH（ZY）处，前后18m范围内，连续三点水平偏差为：+7、+6、+4，前水平差+7为左轨高7mm，后水平差+6或+4在曲线上为右股钢轨高6mm或4mm。这时，由于基本股选择的不同，虽然水平偏差符号相同，但实为正负号相反，已经构成三角坑。这种情况应注意勾划，防止三角坑的漏勾，同时在基本股选择变化处（ZH或ZY）以符号注明。

4．轨向、高低检查：目测线路轨向和高低。在检查轨距、水平的同时，每隔100～150m目测前后轨向和高低，全面查看，重点检查。对超限的轨距和高低记录在“紧急工作量及其他”栏中。

轨向检查时，目测找出两股钢轨的轨向不良处，用石笔作出标记。将10m弦绳两端贴靠在钢轨内侧踏面下16mm处，测量弦绳至轨向不良处钢轨作用边的最大矢度值。若轨向是向轨道内侧凹入的，则应在10m弦绳的两端垫以同样高度的垫墩，使弦绳两端垫离轨头内侧，量取弦绳至轨向不良处钢轨作用边的最小矢度值。用垫墩高度减量取的最小矢度的差，即为该处轨向的最大凹矢度值。这种情况下，也可以检查相对股钢轨的外凸矢度值。

高低检查时，先俯身目测下腭圆弧的延长线，从纵向上找出线路高低不良的位置，用石笔做出标记。在钢轨顶面垫以同样高度的垫墩，将10m弦绳拉紧后两端紧贴垫墩上表面，量取弦绳至轨顶面的矢度。用垫墩高度减量取的矢度之差，即为该处线路的高低偏差值。偏差值大于零，符号为“+”，线路向上凸起；偏差值小于零，符号为“-”，线路向下凹陷。

轨向、高低偏差值的确定，是以检查出的最大偏差值作为该线路单位长度（每千米或每股道）的偏差值，并在记录上标注最大偏差值出现的处所。

5．勾划超限及完善记录：

（1）超限处所的勾划，必须严格按照《铁路线路修理规则》的规定标准进行。轨距、水平超限处用红色的“√”勾划在超限数字的下方，三角坑用红色的“△”标在两数字间下方。轨向、高低不良处所，伤损钢轨，夹板和焊缝的伤损情况也需记录在“紧急工作量及其他”栏中。

（2）记录每页要填写里程（股道）、曲线半径、加宽、超高、轨号及检查日期等项目。曲线要素（ZH、HY、YH、HZ或ZY、YZ）标在对应轨号左上角。

（3）站线应在每股道的每页上方标明站线类别（有曲线时也应标明曲线要素）。 （4）正线每千米或站线每股道要有小计，每旬（次）要有合计，并统计出检查的长度，超限处数及最大超限程度。如：检查XX千米，轨距超限XX处，最大超限XXmm，最小超限XXmm；水平超限XX处，最大超限XX毫米；三角坑超限XX处，最大超限XXmm。

（二）检查线路爬行

1.检查要求：对无缝线路长轨条位移情况，每月观测一次，并填写记录。发现

-

20

- -

观测桩处累计位移量大于10mm时（不含长轨条两端观测桩）应及时上报工务段查明原因，采取相应的措施。对普通线路爬行情况，每季至少应检查一次，爬行量大于20mm时，应安排整正。检查线路爬行位置正确，测量数值准确。记录正确、完整。数值的正负号和观测桩编号无误。

2.检查程序和方法：确定观测桩标记及两钢轨外侧轨底位移标记。在两观测桩标记间拉紧弦绳，弦绳处于两钢轨底面下，并向上贴靠轨底。分别测量两钢轨外侧轨底位移标记至弦绳与外侧轨底边缘交点的距离，所得长度即为线路的爬行量。爬行量符号，顺爬行观测桩编号方向爬行为“+”，反之为“-”（即钢轨位移标记符号在弦绳靠顺公里方向侧为“+”，反之为“-”）。

以观察为主的静态检查其他内容（零配件松动缺损等）同时记入检查记录簿。

第二节 轨道检查仪检查线路

《铁路线路修理规则》要求，应积极采用轨道检查仪检查线路，提高线路静态检查质量，加强线路设备状态分析，指导线路养修工作。

一、轨道检查仪及其类型

轨道检查仪是测量轨道几何尺寸且轨道参数随着仪器在线路上推行而实时显示并记录在内存中的手推车式静态检查仪器。操作人员在检查时可通过显示屏幕看见轨距、超高度及实际里程测量数值。在发现轨道缺陷后，可以实时在大号触摸键盘上输入资料,如断裂焊口或断轨、需更换轨枕、缺少螺丝等等的位置。与用轨距尺检查几何尺寸相比较，轨道检查仪具有速度快、易于统计查询等优点。轨道检查仪类型主要有，GJY-I-1, GJY-H-1, GJY-H-2, GJY-H-3, GJY-H-4（5）,GJY-T-4等等。如下图3-2-1（a）（b）（c）（d）所示

（a） （b） （c） （d） 图3-2-1 轨道检查仪

a. GJY-T-4型轨道检查仪 b. ZYG-2型轨道检查仪 c. GJJ-3型轨道检查仪 d. GJY-H-4 -

21

- -

二、轨道检查仪基本构造、特点、机械结构、使用条件及主要技术参数

目前，线路上使用的轨道检查仪类型较多，现以瑞邦GJY-T-4型轨道检查仪为例介绍其基本的使用方法。（如图3-2-2）

（一） GJY-T-4轨道检查仪基本构造 图3-2-2 GJY-T-4轨道检查仪 1．GJY-T-4型轨道检查仪，包括检查机械装置、数据采集分析系统（即微型计算机控制检查分析系统以下简称为面板）及智能型分析处理软件三大部分，是专门用于轨道几何参数测量与分析的线路静态检查仪器。仪器借鉴捷联式惯性系统的基本原理，采用姿态测控和轨迹测量原理，与大型轨检车的原理近似。轨道检查仪在轨道上匀速推进，自动准确实时测量、大密度（采集间隔0.125米）记录轨道的静态几何参数即轨距、水平、超高、左右股轨向（10米弦）及正矢（20米弦）和高低、并可推算2.4米、6.25米及延长18米内的三角坑。检查数据具备温度补偿功能。所有检查数据都可以通过数据采集分析系统转存在U盘上。

2．仪器配备32位嵌入式操作系统真彩色显示面板，检查过程中直接在显示面板上读取轨距、水平、轨向（10米弦）及正矢（20米弦）和高低的实测数据。并具备现场报警功能。面板内存大，存储容量可达100公里以上的线路检查数据。可以输入曲线要素，判别线路失格处所。

3．轨道检查仪的数据处理可在任何台式电脑或手提电脑上进行，但必须安装与之配套的分析软件。轨道检查仪所检查的数据都存储到数据采集分析系统的内存中，利用U盘作为转存储介质，能够将检查数据快速便捷的转存到计算机中。通过分析软件的处理，根据线路静态几何参数管理值进行判断形成格式化报表（超限报表）。

（二）GJY-T-4轨道检查仪特点

1．轨道检查仪的自带数据采集分析系统用于采集、记录、初步分析检查数据，实时显示所测参数如里程、轨距、水平、轨向（10米弦）、正矢（20米弦）、高低的真实值，并可进行人机对话。

2.传感器精度高，性能稳定：轨向（正矢）和高低采用非接触式姿态测控和轨迹测量原理，与采用接触式测量方法相比，大大减轻了线路肥边或磨耗等对测量精度造成的影响，使轨向（正矢）和高低的测量精度大大的提高。

3.外形美观精致，结构简单，重量轻：机械结构采用国际通行的“T”型结构，

-

22

- -

全防水绝缘机构，主要结构材料采用高强度铝合金、工程塑料、采用模型制造和喷砂工艺；控制盒采用高空压铸、触摸式按键及液晶显示屏；走行机构充分考虑绝缘要求，由凸圆陶瓷轴承和高强度工程塑料组成。仪器可轻松拆卸为横梁与纵梁两部分，位于横梁上手推架除可旋转折叠于横梁上外还可以自由调整高度，符合人体工程学要求。横梁、纵梁上都设有提手，方便搬运。组装简单快捷，易于操作。

4.上、下道方便：上、下道人工操作。只需将横梁的走行轮放在钢轨顶面上，抬起纵梁向前轻推后将纵梁行走轮放在另一侧钢轨顶面上即可。通过弹簧的压力，自动使定位装置紧贴钢轨的内侧面；下道时先将纵梁行走轮向前轻推后再抬起，再将横梁抬起即可，下道动作与上道刚好相反。上、下道不到10秒即可完成。

5.自动测量记录：检查仪上道后，打开数据采集分析系统开关，按照显示菜单提示可进行自动测量，匀速推动小车走行，每0.125米自动采集一次数据，记录到内存中并将分析的结果及时滚动输出到液晶显示屏上。

6.超限自动报警：在面板中设定好轨距和水平的超限报警标准（一般设定为临时补修标准），仪器在测量采集数据的过程中遇到轨距和水平（直线上）超过设定的标准值时即会自动报警，报警时面板将变为红色显示并伴有蜂鸣声，检查者能够即时准确的发现线路中比较大的病害处所。

7.软件分析全面：检查仪所检查的数据都存储到数据采集系统的内存中，内存中可存储100公里的线路检查数据，利用U盘作为转存储介质，将检查数据转到通用计算机中， 软件对检查数据进行分析、结果显示、打印并存储，还可与工务管理信息系统连接，提供线路维修的决策指导意见。软件提供了线路的水平、轨距、轨距变化率、左右股轨向、左右股正矢和左右股高低及三角坑的数据谱图，线路质量缺陷（如轨枕裂纹、螺钉松脱等）和线路状态（如隧道等）的分布图表。还提供各种超限报表等等。

（三）GJY-T-4轨道检查仪机械结构图 1．轨道检查仪是用于测量轨道静态几何参数的小型推车。它自带的微型计算机系统用于记录并初步分析检查数据，同时将测量的真实结果显示在液晶显示屏上。并可进行人机对话，用于记录线路的百米标记、道口、站台、固定螺栓脱落、断轨、烧化、毛边、边磨等标记。除此以外现场检查的数据还将存储在数据采集系统的内存中，可通过U盘将所有检查数据转录入计算机中做进一步的数据处理及线路质量管理。

2．轨道检查仪主要用于里程、轨距、超高、矢距、纵平的自动检查和缺陷检查，判断线路的横平、纵平状况以及是否有三角坑，为线路的维护提供依据。其原理是：将轨道检查仪按上道要求放置于轨道上。打开面板开关，进入自动运行状态。小车在轨道上匀速推行。各传感器将自动测量轨道的几何参数。通过计算后将轨道几何参数显示于触摸屏上。检查数据同时也记录到了面板内存中，以便通过软件对检查数据进行进一步的分析处理。

3.轨道检查仪的机械连结见图3-2-3

- 23 - -

图3-2-3 轨道检查仪机械连结图 （四）GJY-T-4轨道检查仪使用条件及主要技术参数 1. 轨道检查仪正常工作的条件：

（1）环境温度：-20℃～+50℃（特殊处理后可在-30℃～+60℃环境下使用） （2）相对湿度：≤90%RH； （3）海拔：≤2500m；

（4）行进速度：匀速 0.4 km/h＜V≤8km/h； （5）电源电压：电压 ≥DC9.0V 2. 轨道检查仪主要技术参数： （1）检查项目及主要性能指标

（2）采样间隔：0.125m、0.25m、0.5m、1m四种可选； （3）内存：储存100公里以上线路检查数据； （4）电池容量： 能连续工作12小时以上； （5）重量：≤42kg；

（6）外形尺寸：长×宽×高＝1700mm×1100mm×1000mm。 三、GJY-T-4型轨道检查仪的操作 （一）上道准备 1. 仪器组装。

2．控制面板资料导入。 3．标零设置。

4．上道进行轨道检查。

上道：两人将轨道检查仪抬起，放到轨道上方使横梁右侧的行走轮置于右轨顶面。轻推纵梁使横梁右边弹簧压缩到能将纵梁一边的2个定位轴承放入钢轨内侧面为止，然后将纵梁上的行走轮置于左轨顶面。右侧弹簧回弹后，左边2个定位轴承与左轨内侧自动贴合。

进行数据采集：数据采集时系统设置及操作方法参见《数据采集系统使用说明书》。匀速的推行仪器，在推行过程中，如遇避车，按 “暂停”键后下道，并在下

-

24

- -

道地方做标记，避车后在标记位置上道，如有需要可按“F1”键对方向高低传感器进行标零，然后再按“暂停”键继续向前推行进行数据采集；数据采集过程中向后拉仪器可删除已测量的数据，再前进时将继续采集数据；如在采集过程中带入了里程误差可在公里标处用“F1同步”键来进行里程同步；如遇“S” 形曲线、道岔其测量方法如下：

“S”形曲线测量方法：

由于T4轨道检查仪为“T”字型结构，在检查过程中时一次只能测量一股的方向和高低（纵梁所在股），而另一股的方向和高低需要通过分析软件推算出来，检查时仪器纵梁一侧所在的钢轨，我们称之为基准轨。

线路上测量曲线部分主要要求测量曲线外股的方向（即正矢），为使得测量的准确度更高，在进行曲线部分测量的时候，我们一般都将仪器的纵梁置于曲线的上股进行测量，为此该仪器设计了可以在推行中使仪器测量的基准轨改变，而不改变推行方向。

“S”形曲线：线路上连续两个或以上的相临两曲线的圆心在线路的不同侧，线路看上去象个蛇行的“S”。 推行仪器前行测量数据时，纵梁（有两个轮子的梁）所在的钢轨为测量的基准轨，测量“S”形曲线时，测量第一个曲线按普通的曲线测量方法测量，在进入下一曲线前的20米（尽量大于20米）的直线上，将仪器的纵梁换到另一条钢轨上，基准轨换到另一条钢轨，具体操作方法如下：

在进入下一曲线前的20米（尽量大于20米）的直线上，按控制箱的“暂停”键，测量的数据界面消失，显示“请按“暂停”键继续测量”；在钢轨上做个记号，将仪器抬起，旋转180度，纵梁换到另一条钢轨上，保证前后两次仪器的位置尽量在同一点；改变推行测量的左右轨，如果刚才测量的是左轨，则现在测量的为右轨；将手推架旋转180度；静止状态下，按“F1”键对方向、高低传感器进行标零操作（也可以不进行此步操作）；按“暂停”键，显示测量的数据后，继续推行测量。

过道岔的测量方法：为确保在过道岔时（继续原轨道测量）不给里程带来测量误差，具体操作方法如下：

在进入道岔时按控制盒的“岔起”键，继续推行；在行至辙叉中心（咽喉）处按控制盒的“暂停”键，将仪器抬起平移至另一轨道的相同里程处；按“暂停”键，显示数据采集状态后，继续推行仪器，出道岔时再按“岔终”键，继续前进进行数据采集；

（二）下道、拆机、转运及数据初步处理 （三）安全操作要求

1.基本要求，为保证轨道检查仪在使用中的行车、作业、人身和设备安全，凡从事线路检查的人员，都要认真执行铁道部《铁路技术管理规程》、《铁路线路修理规则》、《铁路工务安全规则》关于轨道检查的安全措施。轨道检查的安全工作实行安全第一、预防为主的方针，防患于未然。检查人员应严格执行岗位责任制，遵守操作规程，保证轨道检查的安全进行。

2.检查安全，检查纵梁和横梁定位轴承之间的绝缘电阻是否大于1MΩ，小于1MΩ禁止上道检查；将设备分解后运到检查现场，用干燥麻布擦去表面灰尘，将纵梁和横梁装配好，拧紧连接螺栓，安装好电池及电源线；安装面板，确保在关机状

-

25

- -

态下插好数据电缆线，调整推杆到合适高度。开机自检，系统显示正常后方可上道。

上道时需要两人配合抬起设备，使横梁走行轮和定位轴承先接触轨道，然后在另一端沿垂直轨道方向推动纵梁，将弹簧压缩后轻轻放下纵梁，弹簧归位将装置卡在轨道上。上道过程中严禁用手触摸弹簧，以免夹伤。

检查过程中，前后设防护，必要时设驻站防护，随时保持与车站联系。一人沿轨道匀速推行。另一人跟随，观察行车。要集中精力，严格执行彻底了望、确认信号、高声呼唤、手比眼看要求。有列车经过或者危险情况，应迅速通知，及时将轨道检查仪抬下轨道。

3.操作安全，轨道检查仪的操作者必须经过培训。轨道检查仪分解装配（指纵横梁和面板及电池等），必须遵照操作规程要求，按规定的方法和程序进行，否则可能影响使用性能和寿命。操作时（包括检查和检修调试）压按键盘用力要适度，注意保护液晶屏幕。数据导出时，U盘的接插最好是在面板不带电状态下进行，仪器在检查完毕保存数据退出程序之后才可以关闭电源，拔出连接电缆，拆除面板，然后再分解纵梁和横梁。

智能型分析软件处理数据的操作要仔细确认，特别是删除操作；对于操作者要严格权限分配，防止因为恶意修改而影响数据安全；检查数据应经常备份，系统应经常检查病毒。

4．在轨道检查仪保养维护过程中应避免撞击和敲打，注意防水、强磁和高温。长期不用时，应拆除传感器和电源，包装好在干燥环境中保存，远离高温潮湿，避免阳光直射。

轨道检查仪供电采用的是大容量的锂电池，在初次使用时需完全充、放电三次以上，以保证锂电池的使用寿命，不充电时请将充电器和电力供应线分离，请勿将充电器与电池连接超过一周以上。

四、GJY-T-4型轨道检查仪数据采集系统 (一)仪器连接

（二）GJY-T-4型轨道检查仪数据处理系统使用注意事项

系统中只能输入数字和字母，数字只能为整数，并且不能为负数，字母为大写字母，不支持中文输入。按键时注意：先按下键，当系统已经响应了此键的功能后，再松开按键。系统不支持按键自动连续触发，故长时间按住按键，对系统没有影响。 （三）GJY-T-4型轨道检查仪数据处理系统 --图3-2-4 主菜单界面 -

26

- -

仪器组装好了之后，先打开总电源开关，再打开控制面板上的电源开关，系统将进入主菜单界面，如图3-2-4。根据主菜单上的提示，选择相应的功能，可进入相应的功能界面。

1.系统服务界面

在主菜单界面选择“系统服务”后，系统将进入系统服务界面。在此界面中，将显示2级子菜单，包括：状态监测、记录资料、系统设置、退出服务。按对应选项前面的数字键后，按“确定”键，进入相应的功能设置。

状态监测：在“系统服务”菜单界面选择“状态监测”后，系统将进入“状态监测”界面。在此界面中，将实时显示各传感器在当前位置和状态时的测量数值。其中“轨距”是1435mm的相对值，并且显示了当前测量值对应的输出电压值；“水平”同样也显示了当前状态水平传感器的电压输出值和对应的测量值，水平为相对测量值，以纵梁为基准，当纵梁一侧抬高时，测量值为正，反之则为负；“方向”显示的是当前状态下轨道10米弦理论方向值，“高低”为当前状态下的轨道10米弦理论高低值；电源显示供电电源的电压情况；“温度”显示当前温度，测量温度的目的是为了对各测量项目进行温度补偿。

记录资料：在“系统服务”菜单界面选择“记录资料”后，系统将进入“记录资料”界面。在此界面中，将显示面板内存的数据情况，包括记录数和每条记录的详细信息，每条信息的详细内容包括起点里程、线路的增减方向（编号后面的↑表示线路方向为增、↓表示线路方向为减）、行别、所占空间、记录的时间和日期。若记录的数目大于1页的显示量，系统将自动分页。

在记录资料界面中，可以进行“查询数据”和“数据导出”操作。 “导出数据”操作时，先在控制面板不带电的时候将U盘插入控制面板的U盘接口内，然后开机运行并进入“记录资料”界面，选择要导出的记录的编号，先按“Enter确定”键，再按“F1”键系统将自动导出记录。导出成功后系统将提示“文件已成功导出”，按任意键可返回“记录资料”界面。

系统设置：在“系统服务”菜单界面选择“系统设置”后，系统将进入“系统设置”界面。在此界面中，将显示3级子菜单。包括：传感器标定、资料设置、日期、时间设定、设置标准、格式化存储器、系统设置查看、退出。按相应选项前面的数字键或通过移动光标选择，都可以进入相应的功能设置界面。

传感器标定选择界面：在“系统设置”菜单界面选择“传感器标定”后，系统将进入“传感器标定选择”界面，通过选择不同的选项，可分别对轨距、水平、方向和高低的零点进行标定。

传感器零点标定界面：方向、高低传感器零点标定界面四个传感器的零点标定界面类似。在标定这些传感器的时候，轨道检查仪必须放在一标准直线轨或专用“标定台”上，并且保持静止状态，通过 “传感器标定选择”界面下选择不同的选项，系统将自动采样当前传感器的电压值，经过计算保存后，作为今后计算的零点。各传感器的零点设置步骤分别如下：

轨距：在“传感器标定选择”界面下选择“轨距传感器零点标定”后，系统将自动对轨距传感器进行零点标定，标定后零点电压值对应的测量值应该为0mm。按“Enter确定”键将保存标定的零点值，同时返回到“传感器标定选择”界面。按

-

27

- -

“ESC”则不保存标定的零点值同时返回“传感器标定选择”界面。

水平：零点标定方法与轨距传感器的零点标定方法一样。

方向、高低：在“传感器标定选择”界面下选择“方向、高低零点标定”后，系统将自动对方向和高低传感器进行零点标定，对方向和高低传感器的标定的时候系统将会自动寻找准确的零点值，标定时间在18秒左右，按“Enter确定”键系统将保存方向和高低传感器的零点电压值同时返回到“传感器标定选择”界面。

资料设置：在GJY-T-4型轨道检查仪分析处理软件的“数据库维护”— “轨道检查仪资料设置”中，软件能够自动生成一个用于轨道检查仪参数设置的文本文件（设置.txt），该文本文件中包含“铁路局名称、工务段名称、工区名称、线路名信息和员工信息”，并且能够通过U盘导入到控制面板中去，供在检查数据的时候选择相应的参数。

“资料设置”就是用于将U盘中的“设置.txt”文件导入到控制面板系统中，操作时，先在控制面板不带电的状态下将U盘插在控制面板上，开机后进入“系统设置”界面，选择“资料设置”系统将自动导入“设置.txt”文件中的资料。

如果U盘中没有可以用于导入的“设置.txt”文件，在进行资料设置时，系统将提示“文件导入失败”，如果系统在进行“资料设置”的时候不能找到U盘，系统将提示“警告：找不到U盘！请确认已插入U盘”。

日期、时间设定界面：在“系统设置”菜单界面选择“日期、时间设定”后，系统将进入“日期、时间设定”界面，在此界面中。显示的是系统当前的日期和时间。如果显示的日期和时间与现实的日期和时间不相符，可通过按“F1”“F2”键来分别设置当前的日期和时间。

轨道检查仪在数据采集过程中具有轨距和水平自动超限报警功能，在此界面中，可以查看或修改轨距和水平的超限报警极限值。还可以改变仪器在检查过程中的采样密度。在所有选项都修改好后，如果要保存修改后的设置则选择“保存返回”。

格式化存储器界面：格式化存储器用于删除控制面板中内存里的检查数据记录，在“系统设置”菜单界面选择“格式化存储器”后，系统将进入“格式化存储器”界面，按“确定”键系统将格式化内存中的所有数据记录，并按任意键返回系统设置菜单。

2.轨道检查参数输入

在主界面菜单中选择“轨道检查”后，系统将进入轨道检查参数输入界面。在此界面中，需要设置的内容包括“所检查的线路的线路名称和行别、检查的起点里程、检查者、所检查线路的线路增减方向以及仪器检查时的左右轨”。在所有的参数都输入完成后，按“T”键，将进入轨道检查界面。

在轨道检查的过程中，如果遇到轨距或直线上水平超过自动报警的极限值的话，系统将会自动报警，此时，轨道检查界面中当前屏幕显示下的所有检查数据将变为红色字体，并且伴有蜂鸣声发出。

控制面板键盘布局：图3-2-5

- 28 - -

图3-2-5 控制面板键盘 各按键的用途： “F1”键：在此界面上，功能键“F1”被定义为同步功能键。在线路上里程标处若该处在显示屏上显示的里程数与里程标标示的里程不相同时，即可通过此键来同步里程。按“F1”键，在屏幕下方“当前里程”处将出现一个显示光标，提示输入同步里程，同步里程的输入与起始里程的输入方法不相同，同步里程是以米为单位，例如需要输入的同步里程为“10Km+300m”，则应该输入“10300”。需要注意的是，在进行同步操作的时候，轨道检查仪不应该前进或后退。

“F2暂停”键：在此界面上，“F2暂停”键被定义为暂停功能键。在轨道检查中，按下此键后，系统将暂停采集数据，同时跳出暂停界面。该功能一般用于：测量临时下道时；测量“S“型曲线轨道检查仪需改换测量基准轨时。

测量临时下道时：按下“F2暂停”键后下道，并且在下道地点做上标记，上道后将轨道检查仪放在刚才的下道处再次按下暂停键，系统将回到轨道检查状态，推着轨道检查仪前进可继续采集数据进行测量。

测量“S“型曲线轨道检查仪需改换测量基准轨时：首先按下暂停键，然后使轨道检查仪在相同的位置转动180°，此时需在键盘上重新选择仪器测量的左、右轨。完成后再次按下暂停键，系统将回到轨道检查状态，推着轨道检查仪前进可继续采集数据进行测量。

在轨道检查暂停界面下，除了可以在需要的时候变换仪器测量的左、右轨之外，还可以在此界面下对方向和高低传感器进行零点标定。其操作方法是：保持轨道检查仪在线路上静止不动，在轨道检查暂停界面下按“F1”键，系统将自动对方向和高低传感器进行零点标定，完成后再按暂停键，系统将回到轨道检查状态，推着轨道检查仪前进可继续采集数据进行测量。

电源电压低提示：由于系统对电压的要求比较高，当电压低于9V时，传感器工作可能不正常，会影响测量数据的准确性。因此，系统内部设置了电压监控电路，当电源电压低于9V时，系统会定时弹出一提示界面。此界面显示2秒后会自动消失，回到工作界面。此时最好不要让仪器再继续工作，按照提示，退出程序，关闭电源，及时给电源充电。当监测到电源电压低于8V时，系统将自动退出测量状态，必须更

-

29

- -

换电源或充电后才能正常工作。

五、GJY-T-4型轨道检查仪数据处理系统 （一）该数据处理系统是用于轨道检查仪参数处理的专用分析软件。 1. 报表

无论在数据列表还是在图形模式下，点击“报表”下拉菜单或者工具条上相应按钮，就可以提取出超限报告、轨道频谱、缺陷统计、拨道作业、曲线检查报表和线路检查报表六项内容并可以打印输出。

超限报告：点击“报表”下拉菜单中的“超限报告”或者快捷工具按钮即弹出超限判别对话框（图3-2-6），选择超限长度、相应的检查标准（作业验收、经常保养、临时补修），系统会自动计算超限的项目，峰值和线路的超限长度，点击“保存”后系统会自动生成一条EXCEL格式的超限报告，并保存在软件安装目录下的“REPORT”子目录中。 图3-2-6 超限判断 超限报表说明：位置--超限处的起始位置里程；线型--超限处的线路形状；项目--超限的类别（轨距、水平等）；峰值--在一个超限区间内，超限的最大值，此最大值为现场真实值；长度--从超限开始点到超限结束点的距离；标准值--各项目的超限容许值；超限长度--超限长度为在提取超限报告的时候给定的一个基本值，凡是病害长度超过这个值的处所都将被提取出来，而病害长度低50于这个值的处所就将被忽略掉，可以根据自身的需求设置超限长度；检查标准--包括作业验收、经常保养、临时补修三种。

EXCEL格式超限报表的说明：左高低、右高低--沿线路里程增大的方向，左股钢轨的高低为左高低，右股钢轨的高低为右高低。左轨向、右轨向--沿线路里程增大的方向，左股钢轨的轨向为左轨向，右股钢轨的轨向为右轨向（这里的轨向指的是直线上10米弦的方向）。

临时补修超限报告：即临时补修管理值报告（图3-2-7），此报表中包含的检查项目有：轨距、水平、三角坑、高低和直线上的轨向。

- 30 - -

图3-2-7 临时补修管理值报告

经常保养超限报告：即综合保养管理值报告（图3-2-8），相对临时补修超限报告来说，检查项目增加了轨距变化率；值得注意的是，在“临时补修超限报告”中提取过的病害在“经常保养超限报告”中将不会被重复提取。

作业验收超限报告：即作业验收管理值报告（图3-2-9），作业验收超限报告和经常保养超限报告检查项目相同，同样，在“临时补修超限报告”和“经常保养超限报告”中提取过的病害在“作业验收超限报告”中也不会被重复提取。

图3-2-8 综合保养管理值报告

- 31 - -

图3-2-9 作业验收管理值报告 轨道频谱：点击“报表”下拉菜单中的“轨道频谱”。依据信号分析理论，建立轨道不平顺理论模型，对各种轨道参数的能量分布状态进行了统计分析和显示，可以观察不同波长的不平顺在整体不平顺中的分布情况，科学而全面了解轨道质量状态，同时也为线路研究提供样本。

缺陷统计：点击“报表”下拉菜单中的“缺陷统计”或者工具按钮，显示缺陷统计。对线路检查记录的缺陷和标志进行统计，L、R为自定义缺陷，为线路维护提供准确的信息。

拨道作业：拨道作业分精确和简易拨道两种。精确拨道后的曲线和理论值基本完全符合，拨道量一般较大。简易拨道主要用于日常维修，算出的拨道量小，但是曲线始、终点的切线方向可能改变。

对某一条曲线进行拨道计算的时候，首先应设置“起始点”，起始点为所有的“零点”列表（零点是仪器在测量过程中根据现场情况输入到控制面板中去的），选择需拨道曲线起始点即可；若手工在软件中设置起始点，起始点必需设置在直线上，一般设置在直缓点前1—2米左右，软件将自动紧跟起始点后的第一条曲线并计算拨道量；然后选择“设置完毕”，测点的实际正矢值和理论正矢值即可显示到列表中，每相临两测点之间的距离为10米（若选择“详细正矢”，每相临两测点之间的距离则为5米），最后按“拨道计算”后点击“计算”按钮将自动计算拨道量和拨后正矢。

曲线检查报表：在提取曲线检查报表之前，应先确认该条记录是否有曲线存在，若没有曲线则操作无效；如果有曲线存在，首先应该在“设置”菜单中设置，提取曲线检查报表的方法，然后点击“报表”下拉菜单中的“曲线检查报表”或是工具按钮，点击“是（Y）”按钮后，将弹出选择步长的对话框，点击“是（Y）”按钮将生成5m步长的曲线检查报表，点击“否（N）”按钮将生成10m步长的曲线检查报表。如果该条记录有多条曲线，软件会自动发现曲线并逐一弹出提取“曲线检查报表”的对话框。生成的曲线检查报表会自动保存在软件安装目录下的“REPORT”子目录中。

曲线检查报表说明：步长选择，在设置好提取曲线检查报表的方法后，需根据

-

32

- -

现场实际情况来选择提取5m步长的曲线检查报表或是10米步长的曲线检查报表；实测平均超高，指的是曲线检查报表中圆曲线上所有点的实测超高的平均值，用于和曲线的设计超高进行对比；计划正矢，计划正矢是根据曲线要素计算出来的每个测量点的理论正矢值，这些计算值经过圆整处理后与现场理论正矢可能会有所出入，可自行在EXCEL报表中修改，修改后EXCEL报表中相应的“正矢差”会自动修改。设计超高，设计超高也是根据曲线要素计算出来的每个测量点的理论超高值，这些计算值经过圆整处理后与现场设计超高可能会有出入，可自行在EXCEL报表中修改，修改后EXCEL报表中相应的“超高差值”会自动修改。正矢最大最小超限位置，在圆曲线上将所有测点的实际测量正矢相互比较，差值超过规定标准值（最大最小正矢差）的，就在相对应的“正矢最大最小超限位置”一栏打上“*”标记；对于实际测量差值最大的两个测点处，在这两个测点相对应的“正矢最大最小超限位置”一栏分别打上“最大差值**”的标记。

超高顺坡率：相邻两测点的实测超高之间的差值与这两测点之间距离的比值即为超高顺坡率。

正矢差、连续差、超高差值：这些项目如果在EXCEL报表中用红色文字显示出来则表示该项目是超限的。

线路检查报表（如图3-2-10）：线路检查报表类似于手工检查记录本，提取的时候首先在“设置”菜单中设置提取线路检查报表的步长，然后点击“报表”下拉菜单中的“线路检查报表”或是工具按钮，提示已成功生成线路检查报表，生成的线路检查报表将自动保存在软件安装目录下的“REPORT”子目录中。

图3-2-10 线路检查报表（6.25m步长） 线路检查报表说明：检查起点里程--本页第一个测点的里程；检查终点里程--本页最后一个测点的里程；检查项目：包含轨距、水平、三角坑、轨向和高低，其中轨向和高低是指基本轨的轨向和高低。里程--也称标示里程，检查记录报表中，每相邻8个检查点组成一个大单元格，每个单元格都有一个标示里程，这个标示里程为本单元格中第一个检查点的百米里程（例如图3-3-10中第二个单元格的第一个检查点的实际里程是100.050km，那么第二个单元格的标示里程就是50m）。曲线半

-

33

- -

径、超高、顺坡率--在线路检查报表中，如果遇到曲线，软件会根据曲线的理论资料，在离曲线最近的地方自动生成该条曲线的曲线半径、超高和顺坡率。

2.设置

三角坑基长设置，三角坑基长设置分2.4m或6.25m点击“设置”下拉菜单选择“三角坑基长”，确定后需重新起动程序设置方可生效。

道岔长度设置，本分析软件不作道岔区域是否超限的判断，道岔长度设置是考虑操作者在推行小车检查数据过道岔时忘记打岔起或岔终而设计的。如果只打了岔起或者岔终，软件将根据岔起或者岔终对设置的道岔长度区域将不作判断；如果岔起、岔终都打了，软件对岔起、岔终的区域长度不作判断，道岔长度设置不起作用。单击“设置”下拉菜单选择“道岔长度”。选择设置道岔长度，确定后需重新起动程序设置方可生效。

设置EXCEL报表，在提取超限报表、曲线检查报表、线路检查报表的时候，这些报表将以Excel表格的方式保存于分析软件安装目录下的“REPORT”子目录中，但您必须保证您的系统安装有Microsoft Office软件。

曲线检查设置，用于设置曲线检查方法。单击“设置”下拉菜单选择“曲线检查设置”。必须根据所检查线路的实际情况来设置曲线检查的方法，这样软件才能提取出和现场符合的“曲线检查报告”。

曲线检查的方法主要有：

在圆曲线的尾部破桩（方法一）： 是指按曲线小里程到大里程的方向，以ZH点为起点，每10米（或5米）设置一个正矢测量点，如果曲线全长不是10m的整倍数的时候，破桩点设置在圆曲线尾部靠近YH点，此时ZH、HY、YH、HZ四个特征点均为正矢测量点。

中分法（方法二）：是指以曲线正中间位置为起始点，向两边每10米（或5米）设置一个正矢测量点，直到最后两个正矢测量点刚好超出曲线两端为止。此时ZH、HY、YH、HZ四个特征点均不是正矢测量点（曲线长度不是10米整倍数的情况下）。

起点法（方法三）：是指按曲线小里程到大里程的方向，以ZH点为起点，每10米（或5米）设置一个正矢测量点，直到最后一个正矢测量点刚好超出曲线另外一端的HZ点为止。此时，小里程方向缓和曲线上两个特征点ZH、HY点为正矢测量点，而大里程方向缓和曲线上YH、HZ点不是正矢测量点（曲线长度不是10米整倍数的情况下）。

线路检查步长设置，线路检查步长设置分2.5m、3.125m和6.25m三种，在提取线路检查报表之前必须先设置好线路检查步长，在“设置”下拉菜单中选择“线路检查步长设置”即可确定。

3.通讯

将存有轨道检查仪检查数据文件的U盘接入电脑（如果检查数据文件在电脑硬盘中则不需要此操作），点击“通讯”，确定后，在U盘（或电脑硬盘）中找到轨道检查仪检查的数据文件并选择打开，确定选择“工号”和“线路资料”，此处“工号”是检查者的工号，“线路资料”为当前记录的线路名。“确定”后，该记录即被保存，否则该记录不保存。

-

34

- -

若实际特征点比理论少即可在相应的位置“插入”特征点，所插入的特征点的“位置”可以根据所在曲线的其他实际特征点的位置和曲线要素计算出来，如果实际特征点有多余则可“删除”多余的特征点，以确保实际和理论特征点保持一致。按“精算”按钮后，将弹出特征点确认对话框，点击“确认”后，软件将把实际记录的特征点与理论特征点相结合进行数据处理。

为保证测量的准确性，检查人员在现场采集数据的时候尽量将实际特征点位置录入完整和准确，如果在现场特征点录入都准确的情况下发现曲线所有实际特征点和理论特征点的位置有较大的差距，且相差距离相同，软件分析时会根据理论特征点的位置来同步现场特征点的位置。

在记录处理完毕后，系统会自动显示当前分析的数据信息，单击后点打开或双击该记录后，该记录将调入计算机内存，供进行数据分析（提取各种报表等等）。

4．数据库维护，数据库维护主要是实现检查项目基本信息的管理和维护，主要有“线路数据管理”、“超限数据设置”、“职工数据维护”、“工区数据维护”、“帐号管理”和“轨道检查仪资料设置”等功能。

线路数据管理，为了将实测数据与设计理论数据进行对比，软件建立了轨道理论参数数据库，可以通过线路数据管理功能实现线路理论数据文件的建立、删除和修改等功能。输入的线路理论数据是工务部门用于判断轨道状态的依据，是维修养护工作应该达到的理论基准。选中“线路数据管理”，单击“确定”后即弹出线路资料管理对话框进行操作。

超限数据设置，线路的质量状态是指导养护作业的基本依据，大中修作业、日常养护和临时补修分别有不同的标准。超限数据管理提供了管理超限标准的接口，为超限判别提供可以修改的依据，提高适应性。选中“超限数据设置”，单击“确定”后，便可进行超限数据设置。

复习思考题

1．线路静态检查的传统方法主要用什么工具或仪器？如何进行？ 2．轨道检查仪进行线路静态检查的基本操作流程？ 3．轨道检查仪进行线路静态检查的主要指标有哪几项？

-

35

- -

第四章 轨道的动态检测

【主要内容】 轨道动态检测的方法，添乘仪的组成、安装和使用，便携式添乘仪的类型和特点，车载式线路检查仪的工作原理，GJ-3、GJ-4、GJ-5型轨道检查车的结构和工作原理。

【重点掌握】添乘仪的组成、安装和使用，GJ-5型轨道检查车的工作原理。

轨道的动态检测是指在列车动荷载作用下，使用专用仪器和线路检测车，对轨道状态进行定期的系统检测，检测轨道发生的轨距、水平、方向、高低等轨道变形，用以反映轨道状态，分析轨道病害。

轨道动态检测的设备有添乘仪、车载式线路检查仪和轨道检查车。

第一节 添乘仪

一、轨道智能添乘仪 （一）添乘仪发展概述

线路几何尺寸超限，会导致列车在动力作用下晃车，传统的方法是工务段派添乘人员登乘守车，并在晃车处洒石灰水、丢石灰包，但同一晃车处所，判断的结果往往因人而异。

为了提高轨道管理水平，改变人们凭经验感觉判断晃车程度的落后状况，80年代，沈阳研究制成了TG-85型铁路工务添乘仪，国家地震局地球物理所研制了GJY-Ⅱ型轨道检查仪，这两种仪器都是利用车体振动的垂直和水平加速度值来判断轨道的晃车等级、病害等级。仪器设有打印里程标记装置，能准确查找病害处所。

GJY-Ⅱ型轨道检查仪由安装在列车底架上的传感器和安装在车轴上的磁感应器组成，车轴每转一周产生一个信号脉冲，同步记录可调节千米圈拨码盘，根据车轮轮径大小预置数，一般每千米转数为350―360圈，在列车运行中可随时进行核对和消除出现的误差，每一千米由电脑打印一个速度值。

以上两种仪器，虽然有使用简单、携带方便、判断准确的特点，但在使用过程中要人为录入一些技术资料，特别是TG-85型铁路工务添乘仪检测线路时，一般需要2人，一人负责了望千米标、道岔、曲线、道口、桥梁等，并按动标记开关，另一人监视仪器工作状态，在记录纸上书写必要的文字，如检测年月日、检测区间、车次、千米数、道岔等。为解决设备存在的不足，目前由北京三岭基业科技发展有限公司生产的智能添乘仪ZT系列已在铁路上广泛应用。

轨道智能添乘仪是一种轨道动态检测仪器，以记录图纸显示的峰值大小确定轨道上存在的病害类型及等级。检测记录纸分为水平振动、垂直振动和里程标记三条基线。水平振动主要反映轨道方向和轨距，垂直振动主要反映轨道高低、水平和三角坑等病害，里程标记轨道公里、半公里、曲线、道口、桥头等位置里程，根据里程换算，能够准确定出记录图纸显示的病害位置。

（二）轨道智能添乘仪的作用 用添乘仪检测车检测轨道，是工务段动态检测轨道质量的主要手段。《铁路轨道修理规则》第8．2．8条 规定“工务段段长（或副段长）、指导主任和轨道车间主

-

36

- -

任对管内正线每月用添乘仪至少检测一遍。发现超限处所和不良地段，应及时通知轨道车间或工区进行整修，并在添乘检测记录簿上登记。”

轨道智能添乘仪被称为是“铁路线路检测专家”，它是通过检测运行中的列车所产生振动加速度来诊断轨道状态的一种高科技检测设备。对于及时准确地检测轨道病害处所和病害等级、预防轨道病害蔓延、降低检修成本、缩短检修工时、提高养修工效、保证轨道质量、确保铁路行车安全起着积极的作用。通过检测，对了解与掌握轨道质量状态，研究和改善轨道养护维修工作都具有十分重要的意义。

（三）轨道智能添乘仪的使用状况

目前，正在全路使用的轨道智能添乘仪是由北京三岭基业科技发展有限公司生产的ZT-3、ZT-4、ZT- 5、ZT-6、ZT-6B型,其中使用面最广的是ZT-5型轨道智能添乘仪，ZT-6B型添乘仪除具有ZT-6型优点的同时，还采用了先进的检测技术，检测数据更具有准确性和实时性，有其良好的发展前景。本节将对ZT-4、ZT- 5、ZT-6型和ZT-6B型轨道智能添乘仪予以介绍，其中重点介绍ZT- 5型、ZT-6B轨道智能添乘仪的使用和数据处理。

（四）ZT-5型轨道智能添乘仪 1. ZT-5型轨道智能添乘仪的特点

（1）ZT—5型轨道智能添乘仪采用GPS（全球定位系统），实现测速与自动计程定位。

（2） 存储全程检测数据，轨道编号、走行方向、里程、加速度、车速和计程误差信息。

（3）实时显示和打印轨道病害处所的里程位置、加速度值和瞬时车速。根据轨道状况，选择二级或三级超限标准。

（4）计算机实时监测：

将添乘仪与笔记本电脑相连，可在添乘过程中实现实时监测功能。电脑上可实时显示以下内容：

①图形显示水平、垂直加速度测量值；并可分别显示全程和当前一公里的加速度测量值。

②列表显示水平、垂直加速度测量值和车速；

③列表显示二、三级病害处所的里程、加速度值和车速。

（5）由于实时存储了计程误差信息，通过软件处理，可消除计程误差，实现更准确的病害处所定位。

（6）系统除提供客车二、三级超限标准外，可提供东风11、韶山3、韶山8、东风4和东风4D等五种机车的二、三级超限标准参考值、便于工务段添乘机车。添乘客车与添乘机车所得的结果，有一定的互补性。

（7）通过软件处理全程数据，给出病害报告，公里小结报告和段总结报告，便于评判各段轨道状况，特设的两种加速度指数报告，协助确定重点维修轨道段。

（8）各种报告可生成word、excel、txt等文件格式，便于用户上网交流与传递。 （9）所有的超限标准均为开放式，允许用户选择并根据车况进行修改。 （10）在添乘现场条件不方便时，主机可单独工作。

2.GPS 简介

-

37

- -

GPS即全球定位系统（Global Positioning System）。简单地说，这是一个由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统。这个系统可以保证在任意时刻，地球上任意一点都可以同时观测到4颗卫星，以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度，以便实现导航、定位、授时等功能。这项技术可以用来引导飞机、船舶、车辆以及个人，安全、准确地沿着选定的路线，准时到达目的地。

全球定位系统(GPS)是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统 。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、 全天候和全球性的导航服务。经过20余年的研究实验，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。

GPS全球卫星定位系统由三部分组成:空间部分—GPS星座;地面控制部分—地面监控系统; 用户设备部分—GPS 信号接收机。

图4-1-1 GPS全球卫星定位系统模型ZT—5型轨道智能添乘仪采用GPS（全球定位系统）的目的是实现测速与自动计程定位，即测定列车的时速和确定列车的位置（里程）。

全球卫星定位系统信号的接收，有时会受到地形条件（如：山区、通过隧道等）的限制，使计程定位受到影响。ZT-5型添乘仪由于采用了独创性的GPS数据处理技术，有效地克服了上述局限性，在不利的地形条件下，仍能准确地计程和定位。

GPS数据传输采用无线方式，车外的GPS接收装置将数据以无线方式传送至车内的主机，不必打开车窗引线，使用起来也很方便。

3.轨道智能添乘仪的组成系统 （1）硬件

ZT-5型轨道智能添乘仪的硬件部分，由主机、传感器、充电器、GPS无线发射机、笔记本电脑和彩色喷墨打印机组成，硬件组成见图4-1-2。

图4-1-2 ZT—5型轨道智能添乘仪硬件组成

-

38

- -

（2）软件

软件部分为随机配置的数据分析处理系统如图4-1-3所示。

图4-1-3 ZT—5型轨道智能添乘仪随机配置的数据分析处理系统 软件分析功能强大，可给出最详尽的分析报告 4.整机结构 （1）主机

主机式样见图4-1-4、图4-1-5

图4-1-4 ZT—5型轨道智能添乘仪主机图

图4-1-5 ZT—5型轨道智能添乘仪侧面

添乘仪主机采用背光显示屏和触摸键，即使在黑暗情况下仍可清楚地显示里程、车速、GPS接收状态和超限处所的里程、加速度和车速；将以往的数字码盘式改为

-

39

- -

触摸键盘式，操作更加直观、可靠。

图4-1-6 ZT—5型轨道智能添乘仪显示屏和触摸键

图4-1-7 ZT—5型轨道智能添乘仪传感器及充电器

（2）传感器及充电器

（3）手动采标线：见图4-1-8 （4）无线发射机：见图4-1-9 （5）软件安装光盘 （6）打印纸

（7）连接线：连接线有： 信号连接线、监测数据线、数据通讯串口线、发射机充电线、电源线各一根，见图4-1-10

（8）手提箱：见图4-1-11

图4-1- 8 手动采标线

图4-1-9 ZT—5型轨道智能添乘仪无线发射机

-

40

- -

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/v8pg.html