轨道检查列车的现状及发展趋势

轨道检查列车的现状及发展趋势张育飞2007-11-5目录第一章绪论.............................................................................................................................3第二章国外轨道检查车技术.................................................................................................42.1日本East－i综合检测列车.......................................................................................42.2美国Ensco和ImageMap公司轨检车.........................................................................52.3奥地利Plasser公司EM－250型轨检车...................................................................52.4德国OMWE和RAILAB轨检车.......................................................................................52.5意大利“阿基米德号”综合检测列车.......................................................................62.6法国MGV综合检测列车...............................................................................................7第三章我国的轨道检测车.....................................................................................................83.1GJ-3型轨检车..............................................................................................................83.2GJ-4型轨检车..............................................................................................................83.2.1GJ-5的原理及应用............................................................................................183.2.2GJ-5型软件的自主研发....................................................................................193.3轨检车的应用情况及优缺点.....................................................................................223.3.1上海局的管理.....................................................................................................223.3.2济南局的管理.....................................................................................................233.3.3TQI指数的优缺点..............................................................................................253.4我国轨检车技术发展方向.........................................................................................273.5轨检车发展趋势.........................................................................................................29第四章结论与建议.............................................................................................................314.1运用综合检测列车是必然选择.................................................................................314.2提高检测可靠性是轨道动态检测技术的发展方向.................................................324.3建立科学合理的轨道动态检测评价体系.................................................................34致谢.....................................................................................................................................36参考文献.................................................................................................................................37第一章绪论轨道检测的设备主要是轨检车。我国XGJ-1准高速（140~160km/h)轨检车可检测13项内容，包括：左右轨的前后高低、左右轨的轨向、水平、左右轨的不平顺、曲线外轨超高、曲线半径、轨距、线路扭曲、车体水平和垂直振动加速度、左右轴箱垂直振动加速度等。除检测轨道几何形位外，还可以从轮轨相互作用和行车平稳性等方面对轨道状态作出综合评价。轨检车由检测装置和数据处理系统两大部分组成。检测装置包括：惯性基准轨道不平顺测量装置、光点轨距测量装置和多功能振动测量装置等。数据处理系统包括：模数转换器、计算机、打印机等组成。轨距检测采用光电式轨距测量装置，应用光学、磁学和电学原理，通过不同的传感器把轨距几何量值的变化转换成电容、电感和电流或电压等电气参数的变化，实现动态条件下轨距的无接触测量，这种测量方法不仅适用于常速轨检车，在高速轨检车上也普遍适用。测量前后高低和左右水平时，采用惯性基准轨道不平顺测量装置。该装置应用质量-弹簧-阻尼系统构成惯性基准，对轨道不平顺和水平进行测量。车体和轴箱振动加速度检测采用多功能振动测量装置。轨检车载数据处理系统能对测试结果进行实时处理。由各检测装置测得的模拟信号通过模数转换器转化为数字信号，输入计算机进行分析和处理。处理结果打印成图表，给出某段线路上各检测项目的平均值、标准值、各级超限峰值几最大超限值、累计超限罚分值等。同时，模拟信号还被记录在波形记录仪或模拟磁带机上，供进一步分析和处理用。发达国家大多数拥有自己研制生产的中高速或高速轨检车。在高速轨检车上，激光、数字滤波及图象处理技术得到广泛应用，以计算机为数据处理主体，对轨检信号进行模拟与数字混合处理，确保检测结果不受轨检车运行速度和运行方向的影响。与发达国家相比，我国轨检车的性能和应用标准还存在一定差距，主要表现在：尚没有高速轨检车，现有的准高速轨检车也主要靠引进国外技术制造；部分关键传感器未能国产化；对轨检车的检测数据还不能充分利用。这些都是急待研究和改进的地方。第二章国外轨道检查车技术2.1日本East－i综合检测列车East－i是日本完全利用其国内技术开发的综合检测列车，由6辆检测车组成，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，最高检测速度可达275km/h。该轨道检测系统安装在列车的第3号车辆上，这个车辆采用了与实际运行车辆相同的两个二轴拖动转向架结构。East－i综合检测列车可在一次运行过程中实现对线路的综合检测功能，但各检测项目之间的检测数据并不综合到一个统一的中心，各检测单元有各自独立的数据显示、记录、转储和地面分析、处理、维护管理决策等系统，全系统仅有位置、时间和速度是统一的。图2-1日本East－i综合检测列车East－i综合检测列车是相对成熟的产品，在保障日本高速铁路的运行安全中发挥了重要的作用。其轨道检测方法为弦测法，而目前国内轨检车和世界绝大多数国家轨检车普遍采用惯性基准法，在测量原理上采用两种不同的技术路线。一般认为，弦测法传递函数收敛性差，East－i采用了相应的修正方法。由于弦测法不能全部真实反映轨道状况，在复原及逆滤波处理时仅能换算到40m波长的测值，因此该方法存在一定的缺陷。惯性基准法受速度影响较大，不适宜低速检测，在高速时更具优势。另外，East－i整套设备及软件均为日本的品牌和自主开发的产品，与我国设备和软件的兼容性差，不利于系统的后续使用和二次开发。2.2美国Ensco和ImageMap公司轨检车美国各铁路公司均拥有自主研发的轨检车，美国联邦铁路署还委托Ensco公司研制了技术先进的T10型轨检车，用于抽查各铁路公司的线路质量。T10型轨检车采用惯性基准测量原理和非接触式测量方法，应用光电、伺服、数字滤波、局域网技术，最近还增加了钢轨断面测量系统，使轨检车的功能更加齐全，检测速度可达192km/h。ImageMap公司研制的Laserail轨道测量系统采用激光摄像、高速图像处理技术取代了光电伺服技术，体现了轨道检测技术的发展方向。它采用惯性基准原理、非接触式测量方法，系统包括两个光纤陀螺和两个加速度计及其模拟处理板，4个激光器、10台摄像机等，可测量轨距、左右轨向、左右高低、超高、水平、三角坑、曲率、钢轨顶磨和侧磨等。检测速度可达300km/h。2.3奥地利Plasser公司EM－250型轨检车为适应奥地利高速铁路的检测需要，奥地利EM250型轨检车检测速度为250km/h，其主要技术特点是采用惯性基准原理、光电转换技术和多处理技术等，除了测量轨道几何参数和车辆振动参数外，还能测量钢轨断面、轮轨作用力并记录环境图像EM250型轨检车有两种途径评定轨道质量：1）采用ADA－Ⅱ程序来获得轨道质量系数，评定轨道区段的整体不平顺状态；2）采用ADA－Ⅲ程序来判断超过规定限界值的幅值大小，并对不同等级轨道病害进行分类和统计并能及时发现危及行车安全的轨道病害，又能评定单元区段的线路质量。2.4德国OMWE和RAILAB轨检车德国OMWE轨检车和RAILAB轨检车的技术特点是在车下建立测量框架，在车内安装与框架相连的三轴稳定性平台，采用3个陀螺和3个伺服加速度计组成了惯性导航系统，为轨道几何参数的测量构建了惯性平台，结合安装在测量框架上的光电传感器，测量相对平台的位移量，经计算机处理合成即可得出轨道的高低、水平、轨向值。检测速度可达300km/h。轨道质量状态的评定方法包括