鐵路工務(wù)檢測技術(shù)

鐵路工務(wù)檢測技術(shù)主要內(nèi)容軌道檢測與評價(jià)管理

軌道靜態(tài)檢測技術(shù)軌道幾何狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)鋼軌內(nèi)部傷損檢測技術(shù)軌道連續(xù)彈性檢測系統(tǒng)線路綜合檢測列車道岔監(jiān)測系統(tǒng)無縫線路檢測系統(tǒng)軌道結(jié)構(gòu)參數(shù)及動(dòng)力測試技術(shù)國外高速鐵路工務(wù)檢測技術(shù)2024/4/431軌道檢測與評價(jià)管理工務(wù)檢測的意義：1、工務(wù)檢測是既有鐵路線路質(zhì)量狀態(tài)評估并科學(xué)合理地制訂維護(hù)計(jì)劃的重要手段和基礎(chǔ)；2、工務(wù)檢測能為新建線路設(shè)計(jì)、線路病害原因分析及維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)制訂等提供重要的實(shí)測數(shù)據(jù)。2024/4/441軌道檢測與評價(jià)管理1.1工務(wù)檢測分類從檢測內(nèi)容劃分：設(shè)備狀態(tài)檢測、軌道幾何形位檢測、行車平穩(wěn)性檢測；從檢測方式劃分：手工靜態(tài)檢測、檢測車動(dòng)態(tài)檢測。1.1.1工務(wù)設(shè)備狀態(tài)檢測鋼軌狀態(tài)檢查鋼軌狀態(tài)主要包括軌頭磨耗、鋼軌波磨、接頭不平順以及鋼軌內(nèi)部核傷和裂紋等，分別采用測磨儀或軌頭輪廓儀、波磨檢測裝置或波磨檢測車及鋼軌探傷車等檢查設(shè)備進(jìn)行檢查。軌枕狀態(tài)檢查軌枕狀態(tài)檢查的主要內(nèi)容為：軌枕頂面螺栓孔附近或兩螺栓孔間的縱向裂紋、軌枕頂面螺栓孔附近橫向裂紋、軌枕中部頂面橫向和側(cè)面垂直裂紋、軌枕擋肩處水平裂紋及擋肩損壞、空吊枕等。

2024/4/451軌道檢測與評價(jià)管理道床狀態(tài)檢查有砟軌道道床狀態(tài)包括道床斷面尺寸、道床臟污和板結(jié)程度等。

無砟軌道道床狀態(tài)檢查：道床裂縫，層間連接，整體位移

其他軌道狀態(tài)檢查其他軌道狀態(tài)檢查有軌道彈性連續(xù)檢測、無縫線路狀態(tài)檢測與監(jiān)測，道岔狀態(tài)檢測與監(jiān)測和巡道車。2024/4/461軌道檢測與評價(jià)管理1.1.2軌道幾何尺寸檢測軌道幾何尺寸靜態(tài)檢測靜態(tài)檢測利用萬能道尺、弦繩及板尺等檢測工具沿線路逐點(diǎn)進(jìn)行，包括線路幾何尺寸和道岔幾何尺寸。軌道幾何尺寸動(dòng)態(tài)檢查軌道幾何尺寸動(dòng)態(tài)檢查的主要設(shè)備是軌道檢查車，檢查結(jié)果為軌道動(dòng)態(tài)幾何尺寸誤差、走行部振動(dòng)情況和行車平穩(wěn)性情況。

2024/4/471軌道檢測與評價(jià)管理1.1.3行車平穩(wěn)性檢測

除軌檢車上車體加速度可反映行車平穩(wěn)性外，工務(wù)段或路局管理人員或技術(shù)人員還要定期添乘列車，攜帶添乘儀對行車平穩(wěn)性進(jìn)行檢查。添乘儀通常是振動(dòng)加速度測量儀。當(dāng)添乘儀測得的振動(dòng)加速度超過限值時(shí)，會自動(dòng)發(fā)出警報(bào)聲，添乘人員則隨時(shí)記錄警報(bào)發(fā)出時(shí)的線路位置，并通知相關(guān)工務(wù)段或工區(qū)尋找晃車原因，并加以整治。1.1.4軌道狀態(tài)及行車平穩(wěn)性的其他檢查裝備（1）綜合檢查車一般將線路、車輛、供電、信號等專業(yè)的檢查集中起來，稱為綜合檢測車。（2）軌道確認(rèn)車軌道確認(rèn)車具備部分軌道檢查車和巡道車的功能。（3）車載線路動(dòng)態(tài)檢測裝置其包括主要的軌道檢查車的功能。2024/4/482軌道靜態(tài)檢查技術(shù)

軌道靜態(tài)檢查指在沒有列車荷載作用時(shí)，利用道尺、弦線、以及輕型線路檢查儀等檢測工具或設(shè)備對線路進(jìn)行的檢查。檢查內(nèi)容主要包括軌距、水平、高低、方向等軌道幾何尺寸以及空吊板、鋼軌接頭、防爬設(shè)備、聯(lián)結(jié)零件、軌枕及道口等設(shè)備狀態(tài)。2.1軌道幾何狀態(tài)靜態(tài)檢查設(shè)備

常用的軌道幾何狀態(tài)靜態(tài)檢查設(shè)備包括道尺、弦線、高度板和木折尺，以及近些年研發(fā)的數(shù)字道尺和線路檢查儀等。道尺

道尺（軌距尺）是檢測鐵路軌道軌距、水平、超高的主要測量工具。2024/4/492軌道靜態(tài)檢查技術(shù)行走數(shù)字道尺數(shù)字道尺2024/4/4102軌道靜態(tài)檢查技術(shù)線路檢查儀(軌檢小車)

線路檢查儀是用于測量軌道靜態(tài)幾何參數(shù)的小型推車。Amberg線路檢查儀GRP5000Amberg線路檢查儀（GRPSystemFX）

線路檢查儀可以測量軌道的幾何尺寸及三維絕對坐標(biāo)，自動(dòng)測量軌距、水平（三角坑）、高低和軌道360度橫斷面。2024/4/4112軌道靜態(tài)檢查技術(shù)

我國目前使用的線路檢查儀主要有：GJY-I-1、GJY-H-1、GJY-H-2、GJY-H-3、GJY-H-4、GJY-T-LX和GJY-T-4等類型。

GJY-T-4型線路檢查儀（如下圖）自帶的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用于記錄并分析檢測數(shù)據(jù)，同時(shí)將測量結(jié)果顯示在液晶顯示屏上，并可進(jìn)行人機(jī)對話，用于記錄線路的百米標(biāo)、道口、站臺、扣件螺栓脫落、斷軌、磨耗等鋼軌傷損信息。GJY-T-4型軌道檢查儀2024/4/4122軌道靜態(tài)檢查技術(shù)2.2鋼軌表面?zhèn)麚p狀態(tài)靜態(tài)檢查設(shè)備

鋼軌的主要傷損狀態(tài)包括軌頭側(cè)磨、軌頭垂直磨耗、鋼軌波磨、軌頭表面擦傷和剝離、軌頭肥邊、鋼軌本身及接頭或焊縫不平順等。目前鋼軌表面?zhèn)麚p檢測的主要儀器包括鋼軌磨耗檢測裝置、鋼軌波磨檢測儀或波磨檢測車。2.2.1鋼軌側(cè)磨和垂磨檢測設(shè)備機(jī)械接觸式鋼軌測磨儀鋼軌斷面針式測磨儀游標(biāo)式鋼軌磨耗測量儀2024/4/4132軌道靜態(tài)檢查技術(shù)MiniProf鋼軌斷面接觸測量2024/4/4142軌道靜態(tài)檢查技術(shù)光學(xué)系統(tǒng)非接觸式鋼軌側(cè)磨儀

非接觸磨耗檢測系統(tǒng)基于激光三角測量原理，采用光取斷面技術(shù)實(shí)現(xiàn)對鋼軌磨耗的非接觸測量。其測試原理如圖所示：測量原理非接觸式鋼軌斷面測量儀與測量結(jié)果2024/4/4152軌道靜態(tài)檢查技術(shù)鋼軌平順性及波磨檢測設(shè)備

對鋼軌波磨等不平順，以往通常采用基尺和塞尺進(jìn)行測量。

鋼軌平直度測量儀（如圖所示）是目前使用的較為精確的靜態(tài)測量鋼軌平順性及波磨檢測設(shè)備。鋼軌平直度測量儀2024/4/4162軌道靜態(tài)檢查技術(shù)激光軌道高低和方向檢測設(shè)備XJY-100線路激光測量儀由發(fā)射裝置、接收裝置和數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)組成。其中發(fā)射裝置由激光源、機(jī)架、二維調(diào)整機(jī)構(gòu)和瞄準(zhǔn)器組成；接收裝置由機(jī)架、二維光電測量靶組成。XJY-100線路激光測量儀2024/4/4172軌道靜態(tài)檢查技術(shù)軌枕狀態(tài)檢測設(shè)備

鋼筋混凝土軌枕在使用中會常發(fā)生裂紋、掉塊及擋肩破損等病害，影響線路質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)危及行車安全，有必要加強(qiáng)對軌枕狀態(tài)的檢查。Bvsys軌枕表面檢測系統(tǒng)Bvsys軌枕表面檢測系統(tǒng)，系統(tǒng)可安裝在列車或軌檢設(shè)備車上，系統(tǒng)配備有2臺象素為的攝象機(jī)，其圖象分析系統(tǒng)可提供混凝土軌枕和道床表面的狀態(tài)，及早發(fā)現(xiàn)混凝土枕表面裂紋和掉塊等病害。2024/4/4182軌道靜態(tài)檢查技術(shù)道床狀態(tài)檢測設(shè)備

探地雷達(dá)系統(tǒng)Ground-Penetrating-Radar(GPR)在鐵路檢測的應(yīng)用較廣泛，可用于檢測路基、橋梁以及隧道結(jié)構(gòu)等，下圖為GPR探測道床狀態(tài)設(shè)備，可檢測道床的贓污板結(jié)情況、厚度及其變化、內(nèi)部積水狀態(tài)以及埋藏設(shè)備等信息。GPR探測道床狀態(tài)設(shè)備2024/4/4193軌道幾何狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)

軌道幾何狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測的設(shè)備主要是軌檢車。我國XGJ-1準(zhǔn)高速（140~160km/h)軌檢車可檢測13項(xiàng)內(nèi)容：左右軌的前后高低、左右軌的軌向、水平、左右軌的不平順、曲線外軌超高、曲線半徑、軌距、線路扭曲、車體水平和垂直振動(dòng)加速度、左右軸箱垂直振動(dòng)加速度等。除檢測軌道幾何形位外，還可以從輪軌相互作用和行車平穩(wěn)性等方面對軌道狀態(tài)作出綜合評價(jià)。2024/4/4203軌道幾何狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)3.2軌道幾何狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)及發(fā)展3.2.1GJ-4型軌檢車GJ-4軌道檢測車外觀2024/4/4213軌道幾何狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)一、GJ-4軌檢車檢測系統(tǒng)GJ-4型軌檢車檢測系統(tǒng)，采用了先進(jìn)的模擬－數(shù)字混合處理系統(tǒng)，系統(tǒng)框圖如下圖所示。BVA——車體垂直振動(dòng)加速度傳感器；BLA——車體水平振動(dòng)加速度傳感器；LJBA——左軸箱振動(dòng)加速度傳感器；RJBA——右軸箱振動(dòng)加速度傳感器；CAS——陀螺平臺；ROLL——滾動(dòng)速率陀螺；YAW——搖頭速率陀螺；INCL——傾角計(jì)；DT1——車輛一位轉(zhuǎn)向架構(gòu)架與車體間位移計(jì)；DT2——車輛二位轉(zhuǎn)向架構(gòu)架與車體心盤間前位移計(jì)；DT3——車輛三位轉(zhuǎn)向架構(gòu)架與車體心盤間后位移計(jì)；LPDT——測量軸左側(cè)軸箱與車體間垂向位移的位移計(jì)；LACC——LPDT車體固定端上方安裝的垂向加速度計(jì)；RPDT——測量軸右側(cè)軸箱與車體間垂向位移的位移計(jì)；RACC——RPDT車體固定端上方安裝的加速度計(jì)；ALGN——軌距測量梁中央部位安裝的軌向測量加速度計(jì)；ALD——地面標(biāo)志測量傳感器；TACH/R——右光電編碼器；TACH/L——左光電編碼器；LKAM——左軌距光電傳感器；LGDT——左軌距位移計(jì)；RKAM——右軌距光電傳感器；RGDT——右軌距位移計(jì)；2024/4/4223軌道幾何狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)二、測量原理（1）軌距如下圖所示，軌距測量裝置由原理和結(jié)構(gòu)完全相同的左右兩個(gè)子裝置組成，它們各自測量左軌和右軌的軌距變化分量，兩個(gè)軌距分量之和可得到軌距值。2024/4/4233軌道幾何狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)（2）曲率

曲率定義為一定弦長的曲線軌道(如30m)對應(yīng)之圓心角θ(度/30m)。

測量曲率的傳感器分布如下圖。搖頭速率陀螺YAW測量車體搖頭角速率；位移計(jì)DT1測量車體一位端的心盤處與一位轉(zhuǎn)向架構(gòu)架間的相對位移；位移計(jì)DT2、DT3測量車體二位端心盤前后兩側(cè)與二位轉(zhuǎn)向架構(gòu)架之間的相對位移；光電編碼器TACH提供速度距離信息。

測量曲率的傳感器分布2024/4/4243軌道幾何狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)

曲率測量的信號流程如下圖。搖頭速率陀螺輸出信號經(jīng)B(s)一階模擬濾波處理后，進(jìn)入計(jì)算機(jī)，再進(jìn)行數(shù)字處理。C(z)為一階數(shù)字濾波器。C(z)的輸出，是單位采樣距離對應(yīng)的車體方向角曲率測量的信號流程2024/4/4253軌道幾何狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)（3）水平（超高）

水平定義為同一軌道斷面兩軌頂之高差。曲線上的水平稱為超高。測量水平的傳感器分布如下圖。左圖為測量水平的傳感器分布圖，圖中傾角計(jì)INCL和滾動(dòng)陀螺ROLL用于測量車體的滾動(dòng)角，位移計(jì)LPDT和RPDT用于測量車體與輪軸間的相對夾角。車體滾動(dòng)角和車體與輪軸夾角相結(jié)合，計(jì)算出軌道傾角，由軌道傾角和兩軌中心線間距離(1500mm)計(jì)算出水平值。2024/4/4263軌道幾何狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)（4）高低

高低指鋼軌頂面縱向起伏變化。高低采用慣性基準(zhǔn)原理測量，得到高低變化的空間曲線，同時(shí)可換算成弦測值。慣性基準(zhǔn)原理如下圖所示。2024/4/4273軌道幾何狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)M為車體質(zhì)量，K、C分別表示其彈簧和阻尼。位移計(jì)LPDT(RPDT)測量車體與輪軸的相對位移W，加速度計(jì)A輸出值a的二次積分為車體相對慣性基準(zhǔn)的位移Z。圖中加速度計(jì)A即為前述LACC(RACC)。軌道高低不平順值Y的計(jì)算式為：Ｙ——軌道高低不平順；Ｚ——車體相對于慣性基準(zhǔn)的位移；Ｗ——車體與輪軸間的位移；Ｒ——車輪半徑。因車輪半徑R為常量，上式可寫為：

式中：式中，a——加速度計(jì)輸出的加速度值。2024/4/428

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軌道幾何狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)（5）方向（軌向）

方向指鋼軌內(nèi)側(cè)面軌距點(diǎn)沿軌道縱向水平位置的變化。方向的測量采用慣性方法。方向測量的算式如下式：2024/4/4293軌道幾何狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)（6）扭曲（三角坑）

扭曲反映了軌頂?shù)钠矫嫘?。如下圖，若軌頂abcd四點(diǎn)不在一個(gè)平面上，c點(diǎn)到abd三點(diǎn)組成平面的垂直距離h為扭曲。扭曲會使車輛產(chǎn)生三點(diǎn)支持一點(diǎn)懸空，極易造成脫軌掉道，特別是當(dāng)列車從圓曲線向緩和曲線運(yùn)行時(shí)。扭曲的測量原理圖2024/4/4303軌道幾何狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)

扭曲h計(jì)算公式為：式中：

由前述可知，水平已由水平測量系統(tǒng)測出，所以只要按規(guī)定基長取兩斷面的水平差即可得扭曲值。GJ-4軌檢系統(tǒng)基長可變，目前設(shè)定為2.4m。2024/4/4313軌道幾何狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)3.2.1GJ-5型軌檢車一、GJ-5型軌檢車的工作原理及檢測項(xiàng)目GJ－5型軌檢車的基本檢測原理是：由光纖陀螺和加速度計(jì)構(gòu)建該檢測梁的慣性空間基準(zhǔn)，通過激光攝像傳感器和圖像處理技術(shù)獲得左右鋼軌距檢測梁的橫向和垂向偏移值，通過坐標(biāo)變換、數(shù)字濾波、合成處理等得到各項(xiàng)軌道幾何參數(shù)。GJ-5型軌檢車可以進(jìn)行軌距、軌向、高低、水平、三角坑、曲率、車體加速度、鋼軌波磨和鋼軌磨耗及斷面等項(xiàng)目的測量。2024/4/4323軌道幾何狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)3.3軌道狀態(tài)確認(rèn)車3.2.1國內(nèi)外概況1992年東日本公司開發(fā)出R-300型軌道狀態(tài)確認(rèn)車，其為自走型兩軸車，最高運(yùn)行速度為80km/h，車長8.3m，車重15t；1993年又開發(fā)出R-400新型軌道狀態(tài)確認(rèn)車，其也是自走型兩軸車，車長9.4m，軸距5.5m，車重21t，最高運(yùn)行速度為100km/h，測量速度一般為40km/h左右。確認(rèn)車主要任務(wù)有：(1)檢查線路維修作業(yè)是否確實(shí)已經(jīng)結(jié)束；(2)檢查線路維修作業(yè)后在建筑限界內(nèi)是否有遺忘放置在線路上的工具和器材等異物，根據(jù)檢查的結(jié)果確認(rèn)營業(yè)列車是否可以運(yùn)行，這就是“確認(rèn)車”名稱的由來；(3)對維修作業(yè)后的線路進(jìn)行驗(yàn)收。2024/4/4333軌道幾何狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)

由于軌道綜合檢測車每10天檢查一次，所以對每天檢查線路的確認(rèn)車期望越來越高，除了確保行車安全的功能以外，還希望用于：①確認(rèn)夜間維修作業(yè)的工作狀態(tài)，掌握其作業(yè)效果；②掌握軌道弱點(diǎn)的位置和每天的惡化發(fā)展情況；③用確認(rèn)車的測量波形圖進(jìn)行軌道整備。

我國2002年5月完成軌道車的設(shè)計(jì)圖審查，2002年末全部完成軌道狀態(tài)確認(rèn)車樣車的研制，并在秦沈客運(yùn)專線上進(jìn)行實(shí)際檢測，我國研制的確認(rèn)車至今已檢測線路近萬公里，測量結(jié)果與軌道實(shí)際狀況一致，取得了滿意的結(jié)果，達(dá)到了研制確認(rèn)車的目標(biāo)，也達(dá)到了保障旅客列車運(yùn)行安全的要求。

2024/4/4343軌道幾何狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)3.2.2GZQ-１型軌道狀態(tài)確認(rèn)車的車輛構(gòu)造

我國研制的GZQ-1型軌道狀態(tài)確認(rèn)車車體外形如上圖所示。為使用方便，確認(rèn)車車輛設(shè)計(jì)為自帶動(dòng)力，車輛無須調(diào)頭，即能雙向運(yùn)行和檢測，最高檢測速度為120km/h。車體內(nèi)有空調(diào)、電取暖設(shè)備，設(shè)有Ⅰ、Ⅱ位司機(jī)室、檢測儀表室、臥室和衛(wèi)生間，車上還帶有20kW柴油發(fā)電機(jī)和5kW的備用汽油發(fā)電機(jī)各一臺。2024/4/4353軌道幾何狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)軌道狀態(tài)確認(rèn)車平縱面圖2024/4/4363軌道幾何狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)3.2.3GZQ-１型軌道狀態(tài)確認(rèn)車的檢測系統(tǒng)GZQ-１型軌道狀態(tài)確認(rèn)車檢測系統(tǒng)，由軌道幾何狀態(tài)檢測系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)視系統(tǒng)和線路建筑接近限界檢測裝置組成。檢測系統(tǒng)在車上的安裝圖如下。GZQ-１型軌道狀態(tài)確認(rèn)車的檢測系統(tǒng)2024/4/4373軌道幾何狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)一、軌道幾何狀態(tài)檢測系統(tǒng)

軌道幾何狀態(tài)檢測系統(tǒng)采用先進(jìn)的慣性基準(zhǔn)測量原理和捷聯(lián)式檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，它將所有傳感器信號經(jīng)模擬處理，直接由A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后全部送入計(jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理、數(shù)字濾波，誤差補(bǔ)償和修正后合成軌道幾何參數(shù)。采用陀螺傳感器和加速度補(bǔ)償技術(shù)(CAS)測量水平和曲率；采用模擬信號和數(shù)字信號混合處理技術(shù)測量高低和軌向。軌道幾何參數(shù)的測量范圍和精度

2024/4/4383軌道幾何狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)二、環(huán)境監(jiān)視系統(tǒng)

該系統(tǒng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖象處理技術(shù)記錄和顯示線路周邊環(huán)境狀況，并能實(shí)時(shí)地將幾何參數(shù)信息、速度、里程信息疊加于當(dāng)時(shí)的畫面上，疊加軌道幾何參數(shù)波形后的線路周邊環(huán)境圖象如圖下所示。疊加軌道幾何參數(shù)波形后的線路周邊環(huán)境圖象2024/4/4393軌道幾何狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)3.4車載式添乘儀

車載式添乘儀是通過傳感器測定的車體加速度判斷線路病害等級的一種簡易檢測設(shè)備。它根據(jù)車體的上下振動(dòng)加速度和左右擺動(dòng)加速度來判斷線路是否存在病害并記錄病害里程和該處車體的加速度，并根據(jù)加速度的峰值確定病害等級。3.4.1車載式添乘儀工作原理3.4.2ZT-6型軌道智能添乘儀技術(shù)性能(1)ZT-6型添乘儀由于采用了現(xiàn)代化通訊技術(shù)——GPS數(shù)據(jù)處理；(2)數(shù)據(jù)分析軟件采用“人性化”設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)；(3)設(shè)備增加了隧道、山區(qū)等特殊地段運(yùn)行速度可調(diào)性；(4)ZT-6型智能添乘儀主機(jī)采用機(jī)位可調(diào)式背光顯示屏，同時(shí)將以往的數(shù)字碼盤式改為觸摸鍵盤式，操作更加直觀、可靠；

(5)充電器采取長充保護(hù)等先進(jìn)電路設(shè)計(jì)，大大延長電池壽命，大幅度提高設(shè)備功效比。2024/4/4403軌道幾何狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)3.4.3SY-2型便攜添乘儀技術(shù)性能（1）GPS準(zhǔn)確定位，自動(dòng)識別列車位置和運(yùn)行速度。（2）晃車地點(diǎn)超限數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)打印并聲光報(bào)警。（3）可以實(shí)時(shí)直觀顯示當(dāng)前線路工務(wù)設(shè)備綜合圖和各性能指標(biāo)。并能記錄全程的曲線信息且具有回放功能。（4）里程、速度、行別等線路信息可隨時(shí)調(diào)整。（5）該儀器提供多種查詢方式，用戶可根據(jù)需要按單位、線路、交路等方式查詢具體超限信息。（6）與CGDJ系列機(jī)車車載式動(dòng)態(tài)監(jiān)測儀器完全兼容。2024/4/4413軌道幾何狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)3.5機(jī)車車載式軌道動(dòng)態(tài)監(jiān)測裝置一、組成部分

將系統(tǒng)按功能分為兩個(gè)部分：數(shù)據(jù)采集處理傳輸系統(tǒng)和線路動(dòng)態(tài)檢測地面處理系統(tǒng)。

二、主要功能（1）CGDJ-I型原有功能①檢測功能。②存儲功能。③數(shù)據(jù)處理。④綜合分析。⑤網(wǎng)絡(luò)傳輸功能。⑥查詢打印功能。⑦語音報(bào)警功能。2024/4/4423軌道幾何狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)（2）CGDJ－II型新增功能①數(shù)據(jù)采集處理傳輸系統(tǒng)，及時(shí)傳輸嚴(yán)重危害行車安全的線路病害點(diǎn)。②監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動(dòng)傳輸。③軌道動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測。④自檢功能。⑤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)科學(xué)、合理，抗干擾能力更強(qiáng)。（3）軌道動(dòng)態(tài)監(jiān)測地面單元

軌道動(dòng)態(tài)監(jiān)測地面單元主要接收機(jī)車數(shù)據(jù)采集處理傳輸單元發(fā)送的數(shù)據(jù)，同時(shí)，也可將各種控制命令傳送給機(jī)車數(shù)據(jù)采集傳輸單元，以便及時(shí)地調(diào)整其工作狀態(tài)。2024/4/4433軌道幾何狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)一、工作原理GDJ-2型軌道動(dòng)態(tài)監(jiān)測裝置由“傳感器”檢測機(jī)車運(yùn)行時(shí)的車體垂向和橫向振動(dòng)加速度；里程坐標(biāo)和車速由“機(jī)車運(yùn)行監(jiān)控記錄器”（俗稱“黑匣子”）提供；當(dāng)車體振動(dòng)加速度超過預(yù)定的數(shù)據(jù)采集門限時(shí)，“軌道檢測單元主板”會將所測加速度值連同坐標(biāo)信息通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至“地面接收裝置”。二、主要性能

檢測內(nèi)容為車體橫向加速度、垂向加速度，檢測范圍±1.0g，采樣頻率200Hz，濾波頻率0.3Hz-10Hz，加速度傳感器的非線性<1%，橫向效應(yīng)<1%，檢測誤差≤5%，上電自檢靈敏度保證測量精度。2024/4/4444鋼軌內(nèi)部傷損檢測技術(shù)

鋼軌的核傷、裂縫、踏面?zhèn)麚p以及焊縫傷損等是鋼軌傷損的主要形式。軌頭內(nèi)部存在有微小裂紋或缺陷，在重復(fù)動(dòng)荷載作用下，小裂紋逐步發(fā)展形成核傷，核傷擴(kuò)大削弱了鋼軌斷面，降低了抵抗折斷的能力，鋼軌可能在毫無預(yù)兆的情況下猝然折斷。鋼軌內(nèi)部的裂紋與核傷2024/4/4454鋼軌內(nèi)部傷損檢測技術(shù)4.1超聲檢測技術(shù)的特點(diǎn)及發(fā)展情況一、優(yōu)點(diǎn)（1）穿透能力強(qiáng)。（2）檢出缺陷的靈敏度高。（3）超聲波在異質(zhì)界面上產(chǎn)生反射、折射和波形轉(zhuǎn)換，可以檢出各種取向的缺陷。（4）超聲波指向性好，可以方便對缺陷定位。（5）檢測速度快、費(fèi)用低，即使手工操作，超聲波檢測的速度也高于其它方法。（6）超聲波探傷儀小巧輕便，方便攜帶。二、局限性（1）探傷結(jié)果受主觀因素影響大，且受結(jié)構(gòu)的形狀限制。（2）探傷受材料晶粒和組織不均勻性限制，對粗大晶粒材料探傷困難。（3）探傷的定量精度較差。4.1.1超聲檢測技術(shù)的特點(diǎn)2024/4/4464鋼軌內(nèi)部傷損檢測技術(shù)

我國與國際水平的差距，主要表現(xiàn)在高層技術(shù)上，特別是定量檢測、用材料或產(chǎn)品的物理量測量來評價(jià)其質(zhì)量和三維成像技術(shù)方面。我國鋼軌超聲波探傷的發(fā)展，起步相當(dāng)早。在20世紀(jì)50年代末期和60年代初期，通用超聲波探傷儀剛在我國應(yīng)用，鋼軌超聲波探傷儀就已開始研制，并投入實(shí)際使用。鋼軌超聲波探傷儀大致經(jīng)歷了電子管——晶體管——集成化——數(shù)字化，即調(diào)頻連續(xù)波——單通道脈沖波——多通道脈沖波——多通道微電腦控制這樣四個(gè)階段，目前可以說已發(fā)展到第四代產(chǎn)品。2024/4/4474鋼軌內(nèi)部傷損檢測技術(shù)4.2超聲波鋼軌探傷儀4.2.1超聲波探傷儀的基本原理及組成

超聲波探傷儀是超聲波探傷的主體設(shè)備。它的作用是產(chǎn)生電振蕩并加于探頭晶片，激勵(lì)晶片發(fā)射超聲波；同時(shí)將探頭接收回的電信號進(jìn)行放大，通過一定的方式顯示出來，從而得到被探工件內(nèi)部有無缺陷及缺陷的位置和大小等信息。

鋼軌探傷儀盡管型號、外形、體積和功能不盡相同，但它們的基本機(jī)構(gòu)和工作原理都是大同小異的，概括地講，主要由同步電路、發(fā)射電路、接收電路、時(shí)基電路、報(bào)警電路、電源電路等組成。4.2.2鋼軌探傷儀的分類

目前我國的鋼軌探傷儀主要有GT-2、GT-1C、GCT-2、GCT-8等類型。根據(jù)其產(chǎn)生的特征，超聲波探傷儀可分為：（1）脈沖波超聲探傷儀；（2）連續(xù)波超聲探傷儀；（3）調(diào)頻超聲探傷儀。根據(jù)顯示缺陷的方式，超聲探傷儀可分為：（1）A型顯示；（2）B型顯示；（3）C型顯示；（4）其它顯示方式。2024/4/4484鋼軌內(nèi)部傷損檢測技術(shù)4.2.3GCT-8型鋼軌超聲波探傷儀GCT-8型鋼軌超聲波探傷儀是新一代數(shù)字化手推車式鋼軌超聲波探傷設(shè)備（如下圖），適宜于探測各種類型鋼軌中的缺陷。GCT-8型鋼軌超聲波探傷儀2024/4/4494鋼軌內(nèi)部傷損檢測技術(shù)GCT-8型鋼軌超聲波探傷儀的主要技術(shù)特點(diǎn)為：（1）8路獨(dú)立的發(fā)射、接收通道。（2）備有一個(gè)多功能校對通道。（3）傷波自動(dòng)定位。數(shù)字自動(dòng)顯示傷波的水平、垂直、聲程參數(shù)。（4）具有B型顯示和B超圖像記錄功能。（5）存貯、回放功能。（6）配備有探傷活動(dòng)記錄裝置（GPS定位系統(tǒng)）。（7）探頭自檢功能。（8）環(huán)境適應(yīng)性好。2024/4/4504鋼軌內(nèi)部傷損檢測技術(shù)4.3鋼軌探傷車的工作原理SYS-1000系統(tǒng)組成YS-1000鋼軌檢測系統(tǒng)可分為兩個(gè)子系統(tǒng)：機(jī)械子系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)及電子子系統(tǒng)。機(jī)械子系統(tǒng)為探測架，其上裝有超聲波輪探頭、液壓子系統(tǒng)、氣動(dòng)子系統(tǒng)、柴油子系統(tǒng)、水系統(tǒng)及噴漆標(biāo)記系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)及電子子系統(tǒng)為一連接緊密的如同一體的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。SYS-1000系統(tǒng)計(jì)算機(jī)及電子子系統(tǒng)和機(jī)械子系統(tǒng)2024/4/4514鋼軌內(nèi)部傷損檢測技術(shù)4.4鋼軌探傷車的應(yīng)用技術(shù)SYS-1000系統(tǒng)中超聲波的發(fā)射與接收SYS-1000系統(tǒng)通過在超聲波壓電晶體換能器上施加高電壓使其振動(dòng)，并發(fā)射出2.25Mhz的高頻聲波。超聲波振動(dòng)在鋼中傳播，并在空氣界面或裂紋處發(fā)生反射，與雷達(dá)和聲納的工作原理相似，依靠接收反射聲波來判別鋼軌中是否存在缺陷。系統(tǒng)通過測量自超聲波發(fā)生至接收到回波的時(shí)間差確定是否存在反射體。2024/4/4524鋼軌內(nèi)部傷損檢測技術(shù)各換能器折射角/輪探頭聲束

每個(gè)輪探頭有六個(gè)換能器:一個(gè)0度、三個(gè)70度、一個(gè)37.5度(通常稱之為45度)和一個(gè)側(cè)打換能器。這六個(gè)換能器以不同的角度進(jìn)入鋼軌中并最大限度地覆蓋鋼軌。另外同側(cè)鋼軌上的兩輪探頭以鏡像方式安裝，見上頁圖。0度換能器：0度縱波(3.5MHz)可檢測鋼軌中諸如軌頭和軌腰水平劈裂的水平取向的缺陷，另外還可探測螺孔裂紋及其他螺孔缺陷和軌頭縱向劈裂；

45度換能器：45度橫波聲束(2.25Mhz)主要用于探測軌腰部分缺陷，尤其是螺孔裂紋，該換能器還可探測70度換能器漏掉的特殊取向的缺陷；

70度換能器：三束70度橫波聲束(2.25MHz)探測軌頭及軌腰上部區(qū)域，這三個(gè)換能器主要探測如軌頭核傷(TD)和焊縫缺陷等橫向傷損，另外還可探測軌頭中的垂直劈裂；側(cè)打換能器：一組指向鋼軌內(nèi)側(cè)和鋼軌外側(cè)的橫波聲束(2.25MHz)稱作“側(cè)打”聲束，這些通道主要用于探測軌頭垂直劈裂缺陷。

2024/4/4534鋼軌內(nèi)部傷損檢測技術(shù)

有三個(gè)裝置可觀察SYS-1000系統(tǒng)信息。第一個(gè)是SCC的彩色監(jiān)視器，SCC監(jiān)視器顯示一組菜單，操作員通過對菜單項(xiàng)的選擇，控制系統(tǒng)的操作。第二個(gè)是顯示計(jì)算機(jī)的彩色監(jiān)視器，它顯示來自換能器并經(jīng)過識別處理后的兩維超聲波信息。操作員可通過觀察這些數(shù)據(jù)確認(rèn)識別后的鋼軌超聲波檢測信息。顯示計(jì)算機(jī)還通過彩色噴墨打印機(jī)將屏幕顯示圖形打印出來。最后，四個(gè)通用示波器上同時(shí)顯示了超聲波原始信號的波形，操作員可由此獲得系統(tǒng)中八個(gè)通道的超聲波信號顯示。2024/4/4544鋼軌內(nèi)部傷損檢測技術(shù)鋼軌超聲波信息顯示圖形2024/4/4554鋼軌內(nèi)部傷損檢測技術(shù)超聲波探測脈沖密度

探測系統(tǒng)發(fā)射超聲波的最大密度為車輛每移動(dòng)1/16英寸發(fā)射一次。當(dāng)車輛速度增加時(shí)，為了能使系統(tǒng)有足夠的時(shí)間處理回波信息，探測密度(每英寸發(fā)射脈沖數(shù))必須降低。當(dāng)車輛速度逐漸提高時(shí)，系統(tǒng)發(fā)射脈沖的間隔也切換為1.6毫米(1/16英寸)、3.2毫米(2/16英寸)、4.8毫米(3/16英寸)及6.4毫米(4/16英寸)，而缺陷的位置分辨率仍保持為1.6毫米(1/16英寸)。鋼軌標(biāo)記

鋼軌缺陷位置可由安裝于車外兩端的四個(gè)噴槍進(jìn)行標(biāo)記，兩個(gè)噴槍位于車前端，另兩個(gè)位于車后端。

2024/4/4565軌道連續(xù)彈性檢測系統(tǒng)5.1概述

軌道結(jié)構(gòu)彈性、軌道彈性的變化以及軌道彈性沿延長方向的不均勻性是研究輪軌相互作用重要指標(biāo)。軌道彈性檢測車可用于新修線路的施工和既有線的維修作業(yè)檢查，其用途主要體現(xiàn)在以下方面：（1）檢查道床、路基搗固、壓實(shí)情況；（2）檢查橋頭、涵洞、隧道口、道口、道岔等地段軌道剛度變化的均勻性；（3）在既有線上檢測道床板結(jié)，路基翻漿冒泥等引起的剛度變化，為科學(xué)地制訂道床清篩計(jì)劃提供數(shù)據(jù)；（4）新線開通前施工部門自檢，根據(jù)軌道剛度科學(xué)地確定開通速度；（5）在高平順軌道鋪軌作業(yè)中指導(dǎo)施工作業(yè)，以提高作業(yè)精度；（6）在新線開通運(yùn)行初期監(jiān)視軌道剛度變化。2024/4/4575軌道連續(xù)彈性檢測系統(tǒng)5.2檢測原理

軌道剛度為：

式中：

彈性檢測車檢測原理圖如下頁圖。從圖中可知重車系統(tǒng)測得的軌道下沉量為：式中：2024/4/4585軌道連續(xù)彈性檢測系統(tǒng)軌道彈性檢測車的檢測原理圖2024/4/4595軌道連續(xù)彈性檢測系統(tǒng)

輕車系統(tǒng)測得的軌道下沉量為：

式中：2024/4/4605軌道連續(xù)彈性檢測系統(tǒng)5.3軌道彈性檢測車的結(jié)構(gòu)

軌道彈性檢測車由重車A、輕車B組成，均為兩軸車，規(guī)定重車在前為正方向，見下圖：彈性檢測車結(jié)構(gòu)圖2024/4/4615軌道連續(xù)彈性檢測系統(tǒng)彈性檢測車外觀2024/4/4625軌道連續(xù)彈性檢測系統(tǒng)軌道彈性檢測車技術(shù)指標(biāo)2024/4/4635軌道連續(xù)彈性檢測系統(tǒng)5.4軌道彈性檢測車的應(yīng)用鄭武高速試驗(yàn)段---1998年6月7日至9日彈性檢測車以40km/h的速度檢測了鄭武線240km/h高速試驗(yàn)段k750~801的軌道彈性下沉量，本次軌道彈性連續(xù)檢測在我國屬首次，檢測結(jié)果很好地反映出了試驗(yàn)段的軌道彈性變形的變化范圍及均勻性，準(zhǔn)確地測量出了路橋過渡段、道口區(qū)、道岔區(qū)軌道彈性變形的變化梯度。2024/4/4645軌道連續(xù)彈性檢測系統(tǒng)秦沈線橋梁軌道彈性變形2024/4/4656線路綜合檢測列車

綜合檢測列車是一列裝有專用檢測設(shè)備，對線路軌道、牽引供電、通信信號、周邊環(huán)境中影響列車運(yùn)行安全的技術(shù)指標(biāo)和相關(guān)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，并具有時(shí)空同步定位、數(shù)據(jù)傳輸和分析功能的列車。綜合檢測列車是在模擬旅客列車運(yùn)行條件下，對基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)進(jìn)行檢測、質(zhì)量綜合評估，其檢測結(jié)果主要用于指導(dǎo)基礎(chǔ)設(shè)施的養(yǎng)護(hù)維修和新線驗(yàn)收。為了使檢測結(jié)果反映旅客列車運(yùn)行時(shí)基礎(chǔ)設(shè)施的真實(shí)狀態(tài)，綜合檢測列車檢測時(shí)運(yùn)行速度應(yīng)盡可能與旅客列車運(yùn)行速度一致。2024/4/4666線路綜合檢測列車

目前我國鐵路共有三列綜合檢測列車：

三列綜合檢測列車概況

自2007年“4.18”第六次大面積提速后，CRH2-010A過渡綜合檢測車每10天一個(gè)周期對京滬、京廣、京哈、隴海、滬昆、廣深和膠濟(jì)線進(jìn)行綜合檢測。0號高速綜合檢測列車于2008年7月上線試運(yùn)行。CRH2-061C過渡綜合檢測車于2008年8月具備綜合檢測能力2024/4/4676線路綜合檢測列車6.1.2綜合檢測列車的組成

綜合檢測列車由5動(dòng)3拖、兩個(gè)動(dòng)力單元編組而成，詳見編組如下圖所示：我國0號高速綜合檢測列車編組圖綜合檢測列車能夠?qū)€路軌道幾何狀態(tài)、輪軌作用力、牽引供電、通信信號、周邊環(huán)境中影響列車運(yùn)行安全的技術(shù)指標(biāo)和相關(guān)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，并具有時(shí)空同步定位、數(shù)據(jù)傳輸、存儲、分析、顯示、車地?zé)o線信息傳輸、車地?zé)o線電視會議等功能的動(dòng)車組。2024/4/4686線路綜合檢測列車6.2.1列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

通訊系統(tǒng)使用MOXAEDS-518A系列和MOXAEDS-510A工業(yè)級千兆網(wǎng)管型以太網(wǎng)交換機(jī)來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，選用的EDS-518A型號由2個(gè)1000M多模SC光纖接口和16個(gè)10/100BaseT以太網(wǎng)口組成；EDS-510A型號由3個(gè)1000M多模SC光纖接口和7個(gè)10/100BaseT以太網(wǎng)口組成。在各車廂配置工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，各交換機(jī)之間的1000M多模SC光纖接口使用多模光纖做環(huán)型連接，并采用由Moxa研發(fā)的網(wǎng)絡(luò)冗余協(xié)議TurboRing協(xié)議組成千兆冗余光纖以太環(huán)網(wǎng)，擁有高達(dá)1000M光纖帶寬的通訊能力。冗余環(huán)網(wǎng)擁有極短的網(wǎng)絡(luò)自愈時(shí)間，當(dāng)系統(tǒng)的任意網(wǎng)段與網(wǎng)絡(luò)斷開連接的時(shí)候，通訊局域網(wǎng)絡(luò)將在20毫秒之內(nèi)恢復(fù)正常。系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示。

綜合系統(tǒng)由列車專用網(wǎng)絡(luò)、定位同步系統(tǒng)、多媒體顯示系統(tǒng)、環(huán)境視頻采集處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、檢測自診斷系統(tǒng)等系統(tǒng)組成。2024/4/4696線路綜合檢測列車6.2.2定位同步系統(tǒng)

利用ATP的輸出接口讀取列車運(yùn)行信息，將這些信息傳輸?shù)嚼锍掏椒?wù)器，在里程同步服務(wù)器進(jìn)行解碼，讀出相關(guān)的列車信息，包括里程、線路、上下行等相關(guān)信息。利用DGPS采集里程信息和時(shí)鐘信息，DGPS的輸出頻率要求至少20Hz以上，DGPS的動(dòng)態(tài)延遲小于1毫秒，DGPS里程輸出系統(tǒng)具有建立里程數(shù)據(jù)庫、里程自動(dòng)匹配、動(dòng)態(tài)鐵路電子地圖顯示等相關(guān)功能。里程同步網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流程圖2024/4/4706線路綜合檢測列車6.2.3環(huán)境視頻檢測系統(tǒng)

系統(tǒng)總體方案如下圖所示。將監(jiān)視線路環(huán)境2臺攝像機(jī)分別連接到安裝在其附近的2臺字符疊加器，然后分別連接到2臺工業(yè)級網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器以MPEG4或MJPEG標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議壓縮成數(shù)字IP信號，通過利用已經(jīng)建立好的千兆以太冗余環(huán)網(wǎng)傳至位于2號車的服務(wù)器中，服務(wù)器完成視頻圖像的存儲。環(huán)境視頻監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2024/4/4716線路綜合檢測列車6.3軌道檢測系統(tǒng)

根據(jù)國內(nèi)外多年運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，綜合檢測列車軌道檢測系統(tǒng)檢測項(xiàng)目一般包括：軌距、軌距變化率、軌向、高低、超高、水平、三角坑、曲線半徑、曲率變化率、未平衡超高及其變化率，車體橫向、垂向和縱向加速度，構(gòu)架橫向和垂向加速度，左右軸箱橫向和垂向加速度。6.3.1檢測系統(tǒng)的功能2024/4/4726線路綜合檢測列車

各種軌道幾何尺寸可劃分為不同的檢測波長，各種波長對應(yīng)的不平順檢測量值和精度均有明確規(guī)定，如下表所列。軌道檢測系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)2024/4/4736線路綜合檢測列車6.3.3設(shè)備安裝

檢測設(shè)備的安裝位置如下兩頁圖所示。軌道檢測系統(tǒng)在綜合檢測車1、8號車一位端轉(zhuǎn)向架外一位側(cè)裝有車體加速度計(jì)、一位端轉(zhuǎn)向架的1、2位軸軸頭裝有軸箱加速度傳感器、一位端轉(zhuǎn)向架1位軸軸箱上方的構(gòu)架上裝有構(gòu)架加速度傳感器。軌道檢測系統(tǒng)在綜合檢測車5號車二位端轉(zhuǎn)向架外一位側(cè)裝有車體加速度計(jì)、二位端轉(zhuǎn)向架的5、6位軸軸頭裝有軸箱加速度傳感器、二位端轉(zhuǎn)向架5位軸軸箱上方的構(gòu)架上裝有構(gòu)架加速度傳感器，5位軸側(cè)裝有速度編碼器。二位轉(zhuǎn)向架側(cè)安裝軌檢梁。2024/4/4746線路綜合檢測列車軌道檢測系統(tǒng)安裝結(jié)構(gòu)示意圖2024/4/4756線路綜合檢測列車5號車軌檢設(shè)備安裝圖2024/4/4766線路綜合檢測列車6.4輪軌力檢測系統(tǒng)6.4.1檢測項(xiàng)目

輪軌力主要是反映車輛運(yùn)行的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，作為車輛運(yùn)行安全性評價(jià)的主要指標(biāo)，其基本檢測項(xiàng)目有垂直力、橫向力和縱向力。

輪軸橫向力為左、右車輪橫向水平力代數(shù)差：

式中：

脫軌系數(shù)為輪軌橫向力與輪載的比值：

式中：2024/4/4776線路綜合檢測列車

減載率為輪重減載量與平均輪重的比值：

式中：測力輪對圖示2024/4/4786線路綜合檢測列車6.4.2技術(shù)參數(shù)測量范圍：垂向力0～400kN輸出范圍可選擇；橫向力±160kN；縱向力±160kN。相對精度：±4％。測力輪對工作壽命：10年。最高測量速度：300km/h。數(shù)據(jù)處理軟件能實(shí)時(shí)連續(xù)輸出輪軌間的垂直力、水平力、輪重減載率、脫軌系數(shù)等數(shù)據(jù)波形，數(shù)據(jù)處理軟件能夠再現(xiàn)各種原始數(shù)據(jù)，并具有數(shù)據(jù)檢索查詢和統(tǒng)計(jì)分析的功能。2024/4/4796線路綜合檢測列車6.4.3設(shè)備安裝

輪軌力檢測系統(tǒng)在綜合檢測車5號車一位端轉(zhuǎn)向架的一位軸和四位軸的軸頭各安裝一個(gè)測力輪對。設(shè)備安裝圖如下圖所示。2024/4/4806線路綜合檢測列車6.5信號檢測系統(tǒng)6.5.1檢測項(xiàng)目

根據(jù)我國客運(yùn)專線的特點(diǎn)，信號檢測系統(tǒng)主要檢測項(xiàng)目包括軌道電路絕緣節(jié)位置及絕緣破損、補(bǔ)償電容（有/無）、牽引電流及不平衡率、諧波分析、應(yīng)答器報(bào)文信息及位置、CTCS2級ATP系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。原因分析如下：（1）牽引電流檢測：牽引電流的干擾是影響軌道電路正常工作的一個(gè)主要因素，采用動(dòng)車組牽引方式，其最大牽引電流、諧波干擾特性等必須進(jìn)行檢測分析，保證客運(yùn)專線行車安全。（2）軌道電路檢測：在C2運(yùn)行模式下，列控信息是通過軌道電路傳遞給車載ATP的，軌道電路的工作狀態(tài)直接關(guān)系到列控系統(tǒng)的工作可靠性。（3）車載ATP檢測：列車運(yùn)行控制相關(guān)信息反映了車載ATP的工作狀態(tài)，可有助于對車載ATP的運(yùn)行狀態(tài)和其他檢測數(shù)據(jù)的分析與判別。（4）點(diǎn)式應(yīng)答器檢測：無論是E1還是C2，都要通過點(diǎn)式應(yīng)答器向車載ATP傳遞相關(guān)控車信息，點(diǎn)式應(yīng)答器的工作狀態(tài)直接關(guān)系到行車安全和運(yùn)輸效率，必須進(jìn)行檢測。2024/4/4816線路綜合檢測列車

在1車和8車頂部分別安裝兩個(gè)GPS天線：信號檢測系統(tǒng)安裝結(jié)構(gòu)示意圖2024/4/4826線路綜合檢測列車6.6通信檢測系統(tǒng)6.6.1系統(tǒng)組成及檢測項(xiàng)目

無線通信檢測系統(tǒng)主要由兩部分組成，第一部分是測試數(shù)據(jù)采集、處理和分析設(shè)備，包括測量接收機(jī)、無線通信系統(tǒng)測試終端、系統(tǒng)控制器等；第二部分是檢測系統(tǒng)輔助設(shè)備，包括計(jì)距脈沖發(fā)生器、測試天線、輸出設(shè)備等。系統(tǒng)組成如下圖所示。無線通信測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2024/4/4836線路綜合檢測列車

通信檢測系統(tǒng)檢測項(xiàng)目包括：（1）GSM-R移動(dòng)通信系統(tǒng)無線場強(qiáng)覆蓋測試和450MHz列車調(diào)度無線場強(qiáng)覆蓋測試，同時(shí)測量GSM-R系統(tǒng)服務(wù)小區(qū)和列車運(yùn)行方向相關(guān)相鄰小區(qū)的場強(qiáng)覆蓋；（2）GSM-R移動(dòng)通信系統(tǒng)通信質(zhì)量QoS測試，包括話音通信和分組數(shù)據(jù)通信、列車調(diào)度應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量；（3）為GSM-R網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化所需的各項(xiàng)參數(shù)測試；（4）GSM-R移動(dòng)通信系統(tǒng)電路域數(shù)據(jù)通信質(zhì)量QoS測試。

其特點(diǎn)是在采用國際上先進(jìn)的儀器儀表基礎(chǔ)上，由國內(nèi)開發(fā)相關(guān)軟件，結(jié)合我國GSM-R的發(fā)展，更好地適應(yīng)我國鐵路無線通信測試的需要。系統(tǒng)配置原因分析如下：

2024/4/4846線路綜合檢測列車6.6.2設(shè)備安裝

通信檢測系統(tǒng)的檢測天線安裝在1號車和2號車的車頂導(dǎo)流罩上，導(dǎo)流罩上預(yù)埋了安裝有絲套的鋁板，天線安裝時(shí)通過螺栓與絲套連接，實(shí)現(xiàn)天線的固定。天線安裝完成后，需要用密封膠密封天線底座與鋁板的間隙。鋁板上有接地線連接到鋁結(jié)構(gòu)表面，天線底座與鋁板導(dǎo)電連接，實(shí)現(xiàn)天線的接地。

1、2號車車頂檢測設(shè)備的饋線由粘接在車頂鋁結(jié)構(gòu)表面上的線卡固定，所有線束匯聚在車頂?shù)南戮€孔處進(jìn)入車內(nèi)，數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)安裝在車內(nèi)。2024/4/4856線路綜合檢測列車6.7接觸網(wǎng)檢測系統(tǒng)

根據(jù)我國電氣化鐵道弓網(wǎng)受流性能試驗(yàn)方法和評定標(biāo)準(zhǔn)，對于客運(yùn)專線綜合檢測列車所必須的檢測項(xiàng)目包括接觸網(wǎng)幾何參數(shù)、弓網(wǎng)相互作用、接觸線磨耗和受流參數(shù)等。

其中，動(dòng)態(tài)檢測接觸網(wǎng)幾何和磨耗變化過大會對受電弓的受流質(zhì)量和接觸網(wǎng)的安全運(yùn)行造成破壞性的影響；弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)相互作用是評價(jià)動(dòng)車組動(dòng)態(tài)運(yùn)行的弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)指標(biāo)，其結(jié)果對于接觸網(wǎng)、受電弓和車內(nèi)電氣設(shè)備的安全運(yùn)營和受流狀態(tài)都有重要影響，直接影響行車安全；同時(shí)必須實(shí)時(shí)檢測接觸網(wǎng)的受流性能情況，為接觸網(wǎng)和牽引供電設(shè)備的及時(shí)維護(hù)和維修提供依據(jù)和參考，保障我國客運(yùn)專線的運(yùn)行安全。2024/4/4866線路綜合檢測列車6.7.2接觸網(wǎng)檢測系統(tǒng)組成

系統(tǒng)用于檢測運(yùn)行線路上接觸網(wǎng)以及受電弓與接觸網(wǎng)的各項(xiàng)參數(shù)，包括接觸檢測部分和非接觸檢測部分。系統(tǒng)包括接觸線幾何狀態(tài)檢測設(shè)備、接觸網(wǎng)受流性能測試設(shè)備、接觸網(wǎng)和受電弓運(yùn)行狀態(tài)圖象監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理和分析系統(tǒng)。測試受電弓與取流受電弓為同一受電弓。安裝傳感器后，不能影響其受流性能。一、接觸檢測部分

接觸檢測系統(tǒng)用于測量受電弓與接觸導(dǎo)線之間的垂直接觸力、受電弓弓頭的加速度、接觸片上接觸導(dǎo)線的位置（根據(jù)力傳感器信號計(jì)算）、受電弓和受電弓弓頭彈簧的豎直位移以及基架處的加速度。

除了檢測設(shè)備以外，車頂還有一些為檢測設(shè)備服務(wù)的輔助設(shè)備，如為弓上傳感器供電的變壓器，為探照燈供電的變壓器。由于接觸網(wǎng)檢測系統(tǒng)采用光纖傳輸數(shù)據(jù)，故還需一個(gè)將電信號轉(zhuǎn)化為光信號的數(shù)據(jù)傳輸單元。3號車車下5位軸頭安裝有軸頭編碼器，該編碼器可將列車的運(yùn)行情況傳給接觸網(wǎng)檢測系統(tǒng)。2024/4/4876線路綜合檢測列車二、非接觸檢測部分

非接觸檢測部分主要檢測接觸網(wǎng)的幾何參數(shù)。其主要部件是安裝在車頂一位端的光學(xué)檢測梁。將攝像機(jī)安裝在可固定與任何車輛上的抗扭曲光學(xué)軌道上?？赏ㄟ^分析來自攝像機(jī)的信號進(jìn)行計(jì)算接觸線與四個(gè)攝像機(jī)位置之間的角度。如果已知這些角度及測量系統(tǒng)的基線長度，就可利用標(biāo)準(zhǔn)的三角關(guān)系計(jì)算坐標(biāo)內(nèi)的接觸線位置。6.7.3接觸網(wǎng)檢測系統(tǒng)檢測項(xiàng)目接觸線高度：接觸線底面距鋼軌水平面或軌面連線的垂直距離。接觸線高度變化率：指接觸線沿線路方向的高度變化率。拉出值：為了延長受電弓滑板的使用壽命，使滑板磨耗均勻，接觸線在線路的直線區(qū)段布置成之子形，在曲線區(qū)段布置成折線的形式，這種之字線或折線在接觸線定位點(diǎn)距受電弓中心線行跡的距離定義為拉出值。硬點(diǎn)和沖擊：受電弓滑板沿接觸導(dǎo)線滑行時(shí)受到的垂直方向和沿線路方向上加速度的最大值。離線：指受電弓滑板機(jī)械脫離接觸線的時(shí)間。

2024/4/4886線路綜合檢測列車弓網(wǎng)間動(dòng)態(tài)接觸力：指動(dòng)車組在運(yùn)行中受電弓滑板與接觸線間的垂直方向動(dòng)態(tài)接觸力。在受電弓的弓頭上安裝接觸力傳感器和加速度傳感器，壓力傳感器的形狀和安裝個(gè)數(shù)應(yīng)根據(jù)受電弓弓頭的具體情況確定，每個(gè)滑板條下安裝的加速度傳感器為2個(gè)。離線：指受電弓滑板機(jī)械脫離接觸線的時(shí)間。接觸線間水平距離：指接觸網(wǎng)的線岔或錨段關(guān)節(jié)處，兩支接觸線的水平距離。接觸線間垂直距離：指接觸網(wǎng)的線岔或錨段關(guān)節(jié)處，兩支接觸線的垂直距離。接觸網(wǎng)電壓：接觸網(wǎng)對地電位值。定位器坡度：定位器相對于受電弓滑板的斜度?？缇啵航佑|網(wǎng)兩相鄰支柱間的距離（隧道內(nèi)兩懸掛點(diǎn)之間的距離）。2024/4/4896線路綜合檢測列車

各檢測項(xiàng)目的檢測量程與精度要求如下表所列。

表接觸網(wǎng)檢測系統(tǒng)檢測項(xiàng)目及檢測精度要求2024/4/4906線路綜合檢測列車6.7.4設(shè)備安裝接觸網(wǎng)檢測系統(tǒng)安裝結(jié)構(gòu)圖2024/4/4917道岔監(jiān)測系統(tǒng)

7.1道岔監(jiān)測系統(tǒng)的組成道岔監(jiān)測的主要內(nèi)容有：道岔關(guān)鍵部件的應(yīng)力狀態(tài)、尖軌與基本軌的密貼狀態(tài)、心軌與翼軌的密貼狀態(tài)、尖軌或心軌的扳動(dòng)力、轉(zhuǎn)轍機(jī)械的鎖閉力等。

7.1.1系統(tǒng)組成

一般道岔監(jiān)測系統(tǒng)TMS組成如下頁圖所示，包括硬件和軟件兩個(gè)部分，硬件是構(gòu)成監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)，軟件管理和控制硬件運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)監(jiān)測任務(wù)，是整個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)的大腦。

道岔監(jiān)測系統(tǒng)（TMS：TurnoutMonitoringSystem)由各種傳感器、道岔軌旁現(xiàn)場監(jiān)測分機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、車站處理計(jì)算機(jī)、中央處理服務(wù)器等組成?？蓪Φ啦淼膽?yīng)力狀態(tài)、密貼狀態(tài)、表示桿缺口、轉(zhuǎn)換力等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測與預(yù)警。2024/4/4927道岔監(jiān)測系統(tǒng)

道岔監(jiān)測系統(tǒng)中的硬件設(shè)備主要有：（1）各種傳感器；（2）位于道岔軌旁的現(xiàn)場監(jiān)測分機(jī)(FMU：FieldMonitoringUnit)；（3）數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)；（4）位于車站控制室的車站處理計(jì)算機(jī)（SPC：StationProcessingComputer）；（5）位于線路控制中心的中央處理服務(wù)器（CPS：CentreProcessingServer）。

7.1.2傳感器

傳感器是道岔監(jiān)測系統(tǒng)TMS的重點(diǎn)硬件設(shè)備之一。在TMS中，采用了多種類型的傳感器。從監(jiān)測對象而言，傳感器包括：測力傳感器、位移傳感器、振動(dòng)傳感器、電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器等。從輸出方式而言，傳感器包括：輸出信號為電流的傳感器(4～20mA，0～20mA)，輸出信號為電壓的傳感器(0～5V)，直接輸出監(jiān)測數(shù)據(jù)的智能傳感器。

2024/4/4937道岔監(jiān)測系統(tǒng)

上圖為道岔監(jiān)測系統(tǒng)TMS常用的測力傳感器，該傳感器為英國一家專門生產(chǎn)傳感器的公司生產(chǎn)，它提供的載荷銷替換原安裝上的連接銷，監(jiān)測道岔的拉力，其機(jī)械強(qiáng)度與連接銷相當(dāng)，該測力銷可以長期在設(shè)備上使用，在英國鐵路線上應(yīng)用后得到英國鐵路部門的認(rèn)可。

2024/4/4947道岔監(jiān)測系統(tǒng)

上圖為密貼傳感器，該傳感器設(shè)計(jì)為連桿接觸式位移傳感器，連桿的一端與尖軌相連，尖軌的位移帶動(dòng)連桿位移，連桿的另一端與傳感器的中心軸桿相連，連桿的位移帶動(dòng)傳感器的中心軸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而進(jìn)行密貼測量。

2024/4/4957道岔監(jiān)測系統(tǒng)

7.1.3現(xiàn)場FMUFMU安裝機(jī)箱FMU內(nèi)容結(jié)構(gòu)組成

每個(gè)現(xiàn)場監(jiān)測分機(jī)FMU由下列硬件組成：帶電源的金屬屏蔽機(jī)箱、帶主處理芯片、專用總線通信芯片的主處理板(MPB：MainProcessBoard)、模擬輸入接口模塊(AIB：AnalogInputBoard)、開關(guān)量輸入接口模塊(SIB：Switchon/offInputBoard)。

2024/4/4967道岔監(jiān)測系統(tǒng)

7.1.4道岔監(jiān)測系統(tǒng)的特點(diǎn)

一個(gè)完整的道岔監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)具有如下特點(diǎn)。(1)安全性。系統(tǒng)硬件元器件、開發(fā)工具和平臺的選擇，充分考慮了TMS系統(tǒng)(特別是現(xiàn)場監(jiān)測分機(jī)FMU)所處的惡劣環(huán)境(強(qiáng)電磁、灰塵、振動(dòng)、高溫等)，嚴(yán)格選擇工業(yè)級器件，同時(shí)在FMU結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮環(huán)境的影響，確保了FMU的高適應(yīng)性和安全性。另外，在TMS軌旁設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型時(shí)，如FMU設(shè)計(jì)、FMU走線、傳感器選型、傳感器安裝方式等，充分考慮了對道岔及其轉(zhuǎn)換設(shè)備的影響，確保監(jiān)測系統(tǒng)軌旁設(shè)備不影響道岔及其轉(zhuǎn)換設(shè)備的正常工作以及不影響列車的正常運(yùn)行。(2)在線性。TMS系統(tǒng)在道岔設(shè)備運(yùn)用狀態(tài)下對狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行在線監(jiān)測。所謂的“在線監(jiān)測”，是指在列車正常運(yùn)行、線路道岔正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，完成道岔狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測。2024/4/4977道岔監(jiān)測系統(tǒng)

(3)實(shí)時(shí)性。TMS系統(tǒng)采用以下手段完成道岔狀態(tài)監(jiān)測的實(shí)時(shí)性：軌旁現(xiàn)場處理單元FMU，硬件芯片采用高性能微控制器；傳感器采樣為實(shí)時(shí)的模擬量采樣；現(xiàn)場監(jiān)測分機(jī)FMU與車站處理計(jì)算機(jī)之間通過現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)交換；車站處理計(jì)算機(jī)采用高性能的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。(4)可擴(kuò)展性。TMS系統(tǒng)是基于模塊化的開發(fā)和集成在一起的，系統(tǒng)對接口進(jìn)行了一致性定義，確保了TMS系統(tǒng)具有優(yōu)越的軟件可擴(kuò)展性。TMS系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)，特別是現(xiàn)場監(jiān)測分機(jī)FMU的軟、硬件設(shè)計(jì)以及與傳感器接口的設(shè)計(jì)，充分考慮了其他道岔狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)測擴(kuò)充及多種類型傳感器的采用，確保了道岔狀態(tài)參數(shù)和傳感器的擴(kuò)展。TMS系統(tǒng)綜合了傳統(tǒng)電務(wù)道岔設(shè)備狀態(tài)參數(shù)和工務(wù)相關(guān)參數(shù)等多種道岔狀態(tài)的監(jiān)測，并且可以方便的擴(kuò)充其他相關(guān)參數(shù)的監(jiān)測。2024/4/4987道岔監(jiān)測系統(tǒng)

7.2.2道岔狀態(tài)實(shí)測數(shù)據(jù)處理１．道岔狀態(tài)參數(shù)實(shí)時(shí)采樣和傳輸位于道岔軌旁的現(xiàn)場監(jiān)測分機(jī)FMU實(shí)時(shí)采集安裝在道岔相關(guān)位置的傳感器的數(shù)據(jù)，采樣周期為毫秒級；采樣數(shù)據(jù)經(jīng)過FMU本地處理后，通過現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)傳送回位于車站機(jī)械室的車站處理計(jì)算機(jī)。２．道岔狀態(tài)參數(shù)實(shí)時(shí)處理和報(bào)警位于車站的TMS服務(wù)器實(shí)時(shí)接收來自現(xiàn)場監(jiān)測分機(jī)FMU送來的道岔狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線解析、曲線存儲和實(shí)時(shí)報(bào)警分析，如果監(jiān)測值超過了預(yù)先設(shè)置的閾值，將產(chǎn)生一個(gè)報(bào)警信息，并立即在用戶界面上以聲、光和文字方式提醒操作員注意。用戶可以隨時(shí)通過用戶界面查看其所需關(guān)注的道岔曲線或曲線組。

３．道岔狀態(tài)參數(shù)綜合分析與預(yù)警通過分析道岔監(jiān)測系統(tǒng)各監(jiān)測量的歷史數(shù)據(jù)曲線，結(jié)合人工經(jīng)驗(yàn)和專家智能，可以預(yù)測道岔及轉(zhuǎn)換設(shè)備等的不良傾向，并在這種傾向到達(dá)一定的程度時(shí)，在用戶界面上進(jìn)行預(yù)警。使得用戶可以在設(shè)備故障之前對設(shè)備進(jìn)行及時(shí)維護(hù)、維修和更換。

2024/4/4997道岔監(jiān)測系統(tǒng)

５．網(wǎng)絡(luò)化管理

一條線路上具有多組道岔，要使道岔監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)揮其應(yīng)用的作用，需要對全線道岔進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化的管理。在具備完善的硬件基礎(chǔ)上，通過軟件系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)對道岔監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化管理。如上圖所示，通過用戶界面，可以對傳感器、現(xiàn)場監(jiān)測1分機(jī)FMU、現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)場設(shè)備和總線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理和配置，用戶可以方便地進(jìn)行設(shè)備安裝、調(diào)試、維護(hù)和更換。2024/4/41007道岔監(jiān)測系統(tǒng)

7.3.1道岔應(yīng)力狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

道岔心軌應(yīng)力狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)組成如下圖所示，主要由硬件與軟件兩部分組成。硬件部分由主機(jī)、分機(jī)、數(shù)據(jù)線、傳感器等組成，其功能是數(shù)據(jù)采集分類、傳輸。軟件的功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取、處理、分析和預(yù)警等功能。

道岔心軌應(yīng)力狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)組成2024/4/41017道岔監(jiān)測系統(tǒng)

道岔心軌應(yīng)力狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的核心是對應(yīng)力傳感器的選擇和使用，根據(jù)鐵路現(xiàn)場情況和道岔器件的更換周期，傳感器選擇光纖光柵傳感，如上圖。該傳感器具有以下特點(diǎn)：2024/4/41027道岔監(jiān)測系統(tǒng)

（1）測量精度高，使用壽命可達(dá)到5年；（2）傳感器制作在試驗(yàn)室進(jìn)行，連接防護(hù)工作主要在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，現(xiàn)場安裝占用的時(shí)間少；（3）傳感器采用串聯(lián)連接，信號傳輸線只有1根，占用空間少；（4）傳感器安裝點(diǎn)不需要電源，信號傳輸距離遠(yuǎn)（可達(dá)40km），監(jiān)測信號為數(shù)字式的，傳輸無衰減現(xiàn)象。該傳感器的相關(guān)技術(shù)和配套設(shè)備已經(jīng)成熟，已在許多實(shí)際工程結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測中得到應(yīng)用，并取得了良好的效果。

2024/4/41037道岔監(jiān)測系統(tǒng)

7.3.2道岔密貼狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

隨著鐵路速度的不斷提高，道岔尖軌與基本軌、心軌與翼軌之間的密貼狀態(tài)對行車平穩(wěn)性和安全性的影響加劇，需要嚴(yán)格控制。道岔密貼狀態(tài)監(jiān)測是指對尖軌和基本軌、心軌和翼軌之間的間隙進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)二者之間的間隙超過規(guī)定的數(shù)值即發(fā)出預(yù)警信號。在我國的提速I型道岔和客運(yùn)專線道岔上均安裝了密貼監(jiān)測系統(tǒng)（密貼檢查儀）。

密貼監(jiān)測系統(tǒng)組成2024/4/41047道岔監(jiān)測系統(tǒng)

如上圖所示，道岔密貼監(jiān)測系統(tǒng)一般是由A、B密貼儀，通信模塊和采集模塊組成。室內(nèi)為電源模塊和上位檢測微機(jī)。密貼儀的詳細(xì)結(jié)構(gòu)如下圖所示。密貼儀結(jié)構(gòu)組成2024/4/41057道岔監(jiān)測系統(tǒng)

密貼儀用軌內(nèi)側(cè)座和軌外側(cè)座固定于岔尖端前方基本軌底部，觸板安裝在尖軌連接桿與尖軌連接處，利用與尖軌一同移動(dòng)的可調(diào)觸板與密貼儀探頭相對位置的變化，檢測尖軌與基本軌間的實(shí)際間隙。道岔密貼監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測得出的各類信號與控制室主計(jì)算機(jī)及時(shí)、可靠地交換信息是非常關(guān)鍵的。系統(tǒng)可以選擇有線、無線、專線等不同的通信方式。鐵路現(xiàn)場一般有1對線徑1.5mm2，樹狀分布，用于連接各道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)接線盒的備用線，特別適合采用電力載波通信方式，目前的道岔檢測設(shè)備多采用這種方式。實(shí)際傳遞信號時(shí)發(fā)現(xiàn)，盡可能提高系統(tǒng)負(fù)載能力，降低單機(jī)功耗、傳感器工作電壓，輸出信號作寬電壓設(shè)計(jì)，減少電壓波動(dòng)可提高信號傳遞的可靠性。

2024/4/41067道岔監(jiān)測系統(tǒng)

7.3.3道岔缺口監(jiān)測系統(tǒng)該監(jiān)測系統(tǒng)由缺口監(jiān)測分機(jī)、缺口采集器、缺口傳感器及通道防雷等設(shè)備組成。缺口監(jiān)測分機(jī)安裝在信號機(jī)械室內(nèi)，缺口采集器和缺口傳感器安裝在室外道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)。道岔缺口監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2024/4/41077道岔監(jiān)測系統(tǒng)

TJQM-II型道岔缺口監(jiān)測系，可以在ZD6型、ZD9型、ZYJ7電液型、S700K三相交流型等系列的轉(zhuǎn)轍機(jī)上安裝使用。系統(tǒng)具有工藝先進(jìn)、檢測可靠、報(bào)警準(zhǔn)確、安裝方便、使用壽命長、操作簡單、開放性設(shè)計(jì)、不需維護(hù)等特點(diǎn)。同時(shí)可與微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)道岔缺口狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲、顯示、打印、語音報(bào)警等功能，通過監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)可以將缺口狀態(tài)及報(bào)警信息上傳到電務(wù)段、鐵路局。道岔缺口監(jiān)測系統(tǒng)一般應(yīng)滿足以下應(yīng)用環(huán)境：溫度范圍（-40℃～70℃）、振動(dòng)頻率及強(qiáng)度(10-55Hz，0.25mm，30m/s2)、交變濕熱（25℃-40℃，93%）、絕緣(500MΩ)，耐壓(1200V)試驗(yàn)。從2005年開始，道岔缺口監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)在沈陽、昆明、南昌、蘭州、北京、上海、廣州、武漢、濟(jì)南等鐵路局使用。

2024/4/41088無縫線路檢測系統(tǒng)

目前，世界各國鐵路都在大力發(fā)展跨區(qū)間無縫線路，跨區(qū)間無縫線路一經(jīng)鎖定，只能進(jìn)行局部調(diào)整，幾乎無法進(jìn)行整體應(yīng)力放散，因此鎖定軌溫是否準(zhǔn)確尤其重要。除在施工時(shí)嚴(yán)格控制鎖定軌溫外，還應(yīng)通過爬行觀測樁和標(biāo)定軌長的觀測與換算，分析研究鎖定軌溫有無變化，鋼軌縱向力分布是否均衡。另外，無縫因升降溫產(chǎn)生巨大的溫度應(yīng)力，若鋼軌應(yīng)力控制不好，在高溫時(shí)容易引起脹軌，當(dāng)存在脹軌隱患時(shí)，須對列車限速。因此對無縫線路軌溫、位移及溫度應(yīng)力的檢測具有十分重要的作用。2024/4/41098無縫線路檢測系統(tǒng)

8.1無縫線路位移檢測系統(tǒng)

為了掌握運(yùn)營中無縫線路鋼軌是否發(fā)生了不正常位移，判斷無縫線路在長期養(yǎng)護(hù)維修中是否鎖定牢固，以及在各種施工作業(yè)中是否改變了原鎖定軌溫，應(yīng)定期對無縫線路鋼軌進(jìn)行位移觀測。通過對位移觀測數(shù)據(jù)的分析，判定無縫線路的鎖定狀態(tài)，如發(fā)現(xiàn)有不正常位移，應(yīng)及時(shí)采取措施予以整治。8.1.1位移觀測樁工作原理

爬行是線路病害之一，尤其是無縫線路的不均勻爬行，會改變無縫線路縱向力的分布，相對地改變原鎖定軌溫狀態(tài)。當(dāng)鋼軌鋪設(shè)鎖定后，就作上標(biāo)記，然后每隔一定時(shí)間進(jìn)行觀測，一般設(shè)有觀測樁觀測線路爬行狀況。如果各觀測樁的爬行量及爬行方向都一樣，說明各點(diǎn)的縱向力沒有變化。如果在固定區(qū)各觀測點(diǎn)爬行量不一樣，則說明縱向力已重新分布，各處的鎖定軌溫不一樣2024/4/41108無縫線路檢測系統(tǒng)

鎖定軌溫改變值可用下式計(jì)算式中：

代入線脹系數(shù)并進(jìn)行單位換算，得到：

兩樁間爬行量差一般規(guī)定為順列車運(yùn)行方向，用前方樁的爬行量減去后方樁的爬行量。如果為正，說明這兩觀測樁范圍內(nèi)鋼軌平均比原來拉長了，增加了縱向拉力，也就量說實(shí)際鎖定軌溫比原來鎖定軌溫提高了；反之為負(fù)，增加了縱向壓力，說明實(shí)際鎖定軌溫比原鎖定軌溫降低了。2024/4/41118無縫線路檢測系統(tǒng)

通過前面的分析，可知鋼軌的爬行量與軌溫的變化無直接關(guān)系，無論在哪種軌溫條件下，鋼軌的位移均為定值。實(shí)際鎖定軌溫也與軌溫的變化無直接關(guān)系，實(shí)際鎖定軌溫的變化完全是由于鋼軌的爬行引起的。參與實(shí)際鎖定軌溫計(jì)算的觀測樁完全位于無縫線路固定區(qū)，軌溫的變化不至于引起鋼軌位移的改變。觀測誤差大小與觀測方法、觀測手段等因素有關(guān)。準(zhǔn)直儀的觀測誤差為1mm，兩觀測樁的累計(jì)誤差為2mm，為了控制因觀測誤差而造成過大的實(shí)際鎖定軌溫誤差，宜增大觀測樁的間距。測標(biāo)法的檢測誤差通?？梢钥刂圃?℃左右，參照此，將觀測樁法的檢測誤差也控制在4℃左右，則最小樁距應(yīng)為：

因此，觀測樁的設(shè)置宜保證樁距大于45~50m，否則將會由于樁距過短，造成檢測誤差過大而失去了指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)維修的參考價(jià)值。2024/4/41128無縫線路檢測系統(tǒng)

8.1.2位移觀測樁的設(shè)置方法

迄今對位移的觀測，一般都采用設(shè)置位移觀測樁的方法。在無縫線路的伸縮區(qū)、固定區(qū)設(shè)有不同對數(shù)的防爬觀測樁，把長鋼軌分成幾個(gè)固定的觀測區(qū)段，進(jìn)行定期觀測。每月對無縫線路地段防爬觀測樁觀測一次（高溫季節(jié)每月二次）。各領(lǐng)工區(qū)在同一日期進(jìn)行觀測，以防止跨工區(qū)的長鋼軌因不是同時(shí)觀測而造成觀測結(jié)果不統(tǒng)一，計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確?？鐓^(qū)間無縫線路的維修管理，以一次鋪設(shè)鎖定的軌條長度為管理單元。單元軌條大于1200m時(shí)，設(shè)置7對位移觀測樁（單元軌條起、訖點(diǎn)，距單元軌條起、訖點(diǎn)100m及400m和單元軌條中點(diǎn)各設(shè)置1對）；單元軌條長度不大于1200m時(shí)，設(shè)置6對位移觀測樁（單元軌條起、訖點(diǎn)，距單元軌條起、訖點(diǎn)100m及400m處各設(shè)置1對）。同時(shí)應(yīng)積極采用鋼軌測標(biāo)測量無縫線路鎖定軌溫技術(shù)，以便與位移觀測樁校核。鋼軌測標(biāo)每50m或100m設(shè)一處。2024/4/41138無縫線路檢測系統(tǒng)

經(jīng)驗(yàn)表明，列車進(jìn)站停車時(shí)因需要減速，在進(jìn)站道岔前將會頻繁制動(dòng)，進(jìn)站道岔因承受過大的制動(dòng)力而產(chǎn)生較嚴(yán)重的爬行，實(shí)際鎖定軌溫也將產(chǎn)生較大變化。為更好地控制鎖定軌溫，在進(jìn)站道岔前列車頻繁制動(dòng)地段宜設(shè)置觀測樁。無縫道岔觀測樁的合理布置在國內(nèi)尚無成熟經(jīng)驗(yàn)，需要在實(shí)踐中不斷摸索、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。通過前面的分析，建議無縫道岔觀測樁布置中注意以下幾個(gè)問題：(1)觀測樁是用于觀測鋼軌由于爬行而造成的不均勻位移，可確定由于爬行而引起的實(shí)際鎖定軌溫變化，因此觀測樁宜布置在道岔前后25m處。(2)兩組道岔對接時(shí)，共用觀測樁宜布置在兩道岔中間。(3)受觀測誤差影響，觀測樁間距宜大于45~50m。(4)為便于掌握道岔爬行狀況，進(jìn)站道岔前列車頻繁制動(dòng)地段宜布置觀測樁。(5)在限位器、長心軌跟端處應(yīng)布置觀測樁，觀測基本軌、尖軌跟端、長心軌跟端的位移，同時(shí)測試軌溫，不參與實(shí)際鎖定軌溫變化的計(jì)算，但應(yīng)與理論值進(jìn)行比較，注意鋼軌位移的突變及與理論計(jì)算的差異，分析原因，若差異過大，實(shí)際鎖定軌溫可能已發(fā)生變化。2024/4/41148無縫線路檢測系統(tǒng)

8.2無縫線路軌溫及鋼軌應(yīng)力監(jiān)測與檢測系統(tǒng)

8.2.1國外軌溫監(jiān)測系統(tǒng)一、英國自動(dòng)軌溫監(jiān)測系統(tǒng)

英國的無線遙感勘測專家Radio－Tech公司開發(fā)了一種新型無線自動(dòng)軌溫監(jiān)測（RailTemperatureMonitor，簡稱RTM）系統(tǒng)，并獲得了網(wǎng)絡(luò)軌道公司（NetworkRail，NR）的支持。該系統(tǒng)是全自動(dòng)的，由電池供電，可以連續(xù)有效地監(jiān)測軌溫。

Radio－Tech公司開發(fā)的RTM系統(tǒng)將軌溫探測器安裝在鋼軌軌底，探測器將數(shù)據(jù)傳送到70m以外軌道旁的無線數(shù)據(jù)采集器中。數(shù)據(jù)采集器將數(shù)據(jù)反饋給運(yùn)行RTM軟件的中央服務(wù)器，并監(jiān)測溫度。同時(shí)，服務(wù)器也將數(shù)據(jù)傳送到因特網(wǎng)、局域網(wǎng)或通過SMS文本信息系統(tǒng)傳輸，使得工作人員遠(yuǎn)程獲得信息。2024/4/41158無縫線路檢測系統(tǒng)

RTM溫度傳輸探測器的外形同絕緣夾具類似，安裝快捷簡便，幾分鐘之內(nèi)就能將其安裝到鋼軌底部，且不易受到軌道維修（如搗固作業(yè)）的影響。在每個(gè)關(guān)鍵部位安裝了8個(gè)探測器，探測器可防水，因此也可以安裝在易發(fā)生洪水的地區(qū)。安裝軌邊數(shù)據(jù)采集器只需要十分鐘時(shí)間，可以采用三種方式安裝：一是安裝在60cm高的樁上，保證安全；二是安裝在裝有凸緣的樁上；三是安裝在玻璃纖維塑料盒內(nèi)，用螺栓固定在樁上。此系統(tǒng)對電力網(wǎng)系統(tǒng)或者太陽能板沒有特殊的要求，這就意味著安裝時(shí)不需要電纜，運(yùn)營時(shí)也不必?fù)?dān)心電纜出問題。因此，安裝可以在任何地方進(jìn)行，包括路塹、隧道口、橋下和植被上。溫度探測器電池的使用壽命為10年，而數(shù)據(jù)采集器電池的壽命為1年。數(shù)據(jù)采集器中還有一個(gè)備用電池，因此可以隨時(shí)更換電池而不影響采集器的工作。2024/4/41168無縫線路檢測系統(tǒng)

一旦系統(tǒng)安裝就位即可投入工作。數(shù)據(jù)采集器將自動(dòng)探測和收集來自于鋼軌探測器的數(shù)據(jù)，然后自動(dòng)將數(shù)據(jù)報(bào)告給中央服務(wù)器。在服務(wù)器內(nèi)可進(jìn)行簡單的分析處理，其中包括局部列表顯示，一旦軌溫達(dá)到臨界軌溫，就用有顏色的線條加亮顯示。服務(wù)器也可以傳出數(shù)據(jù)，或以SMS文本信息的形式傳輸數(shù)據(jù)。在任何時(shí)候，系統(tǒng)都可以對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取、審查。系統(tǒng)自動(dòng)將文本信息，包括時(shí)間、地點(diǎn)和溫度傳送到移動(dòng)（mobilephone）上，一旦軌溫接近臨界軌溫，技術(shù)人員就要上道檢查。二、日本無縫線路軌溫監(jiān)測及報(bào)警系統(tǒng)近幾年，日本東海鐵路由夏季脹軌跑道引發(fā)的行車事故逐年減少的原因，是由于建立了一套軌溫監(jiān)測及報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括確認(rèn)軌溫、夏季特別巡察制度和夏季列車運(yùn)行規(guī)則。該系統(tǒng)中線路狀態(tài)分為R(紅)、Y(黃)、G(綠)三種類別，其內(nèi)涵分別為：R類。軌縫判定B或C級，線路穩(wěn)定安全度a<1.1，連續(xù)翻漿冒泥，軌枕上浮。Y類。軌縫判定A級，1.1≤a<1.2。G類：軌縫判定零級，a≥1.2。2024/4/41178無縫線路檢測系統(tǒng)

根據(jù)這幾種線路狀態(tài)，在報(bào)警器上設(shè)置4個(gè)警戒溫度：55℃，線路狀態(tài)持續(xù)處于Y類，發(fā)布特別巡察指令；58℃，線路持續(xù)處于G類，發(fā)布特別巡察指令；60℃、62℃，線路處于Y類，發(fā)布停車指令。日本軌溫監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備2024/4/41188無縫線路檢測系統(tǒng)

系統(tǒng)的主要設(shè)備組成如上頁圖所示。鋼軌溫度及大氣溫度傳感器采用白金測溫元件；溫度數(shù)顯裝置前接溫度傳感器，輸出溫度模擬信號給記錄儀和報(bào)警器；鋼軌溫度報(bào)警器接收溫度模擬信號，當(dāng)達(dá)到前述設(shè)定溫度時(shí)以燈光和聲響顯示報(bào)警；記錄儀持續(xù)記錄鋼軌、大氣溫度的2通道小型自動(dòng)記錄儀；如遇停電，不間斷電源可保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)4小時(shí)不丟失。系統(tǒng)中，除溫度傳感器設(shè)置在現(xiàn)場外，其他設(shè)備均設(shè)在養(yǎng)路分區(qū)。因?yàn)樵撓到y(tǒng)還要與防災(zāi)系統(tǒng)(雨量、地震、積雪、河流水位4種信息)聯(lián)機(jī)管理，同時(shí)把有關(guān)數(shù)據(jù)及警報(bào)發(fā)送給養(yǎng)路區(qū)，所以在軌溫監(jiān)視系統(tǒng)中需另設(shè)信息發(fā)送器，負(fù)責(zé)溫度信息接收、變換處理及輸出。2024/4/41198無縫線路檢測系統(tǒng)

8.2.2國內(nèi)軌溫監(jiān)測系統(tǒng)

目前，我國的鐵路軌溫監(jiān)測主要是靠人工定點(diǎn)定時(shí)測量完成。這種測溫方法所獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)密度小，難以捕捉日、月、年內(nèi)的最高軌溫和最低軌溫；占用勞動(dòng)力多、測量誤差大、實(shí)時(shí)性差，因此難以為鐵路工務(wù)作業(yè)提供及時(shí)、準(zhǔn)確、科學(xué)的決策依據(jù)。一、人工軌溫監(jiān)測系統(tǒng)下圖所示為我國北方某鐵路局開發(fā)的軌溫檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)由安裝在軌底的溫度傳感器和軌道旁的數(shù)據(jù)采集器組成。在測試時(shí)，通過數(shù)據(jù)采集器測得當(dāng)時(shí)的軌溫?cái)?shù)據(jù)，較以往直接在鋼軌上量取軌溫更為方便。軌道旁的數(shù)據(jù)采集器

安裝在鋼軌上的傳感器2024/4/41208無縫線路檢測系統(tǒng)

這種人工監(jiān)測軌溫的方法具有局限性，系統(tǒng)只能在觸發(fā)后才能采集，不能自動(dòng)搜集數(shù)據(jù)。此外，使用不同的技術(shù)得到的結(jié)果也不