1、國內(nèi)外鐵路工務(wù)監(jiān)測方法及技術(shù)水平一、 軌道幾何狀態(tài)動態(tài)檢測方法車載式添乘儀1 車載式添乘儀工作原理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 加速度和左右擺動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。例如 ZT-6 型軌道智能添乘儀2 軌檢車我國 XGJ-1 準(zhǔn)高速( 140160km/h) 軌檢車可檢測 13 項 內(nèi)容，包括：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加速度、左右軸箱垂直振動加 速度等。除檢測

2、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。中國鐵路 現(xiàn)役軌檢車按檢測系統(tǒng)類型劃分為四類：GJ-3型,GJ - 4型,GJ - 4G型,GJ - 5型；按車輛速度等級劃分為：120km/h等級、 140km/h 等級、 160km/h 等級。隨著 2007 年 4 月 18 日鐵路第六次大提速 200-250km/h 動車組的開行，出現(xiàn)了 新型的綜合檢測車( 200km/h 等級)，不僅具有 GJ-5 的功 能，還可以檢測供電接觸網(wǎng)、信號檢測、列車運行動力學(xué) 指標(biāo)等。國外軌道檢測車 :1 、日本 East - i 綜合檢測列車East - i 是日本完全利用

3、其國內(nèi)技術(shù)開發(fā)的綜合檢測列車， 由 6 輛檢測車組成，可以檢測軌道幾何參數(shù)、接觸網(wǎng)、通 信信號、輪軌作用力、環(huán)境噪聲等，最高檢測速度可達(dá)275km/h。該軌道檢測系統(tǒng)安裝在列車的第3號車輛上，這個車輛采用了與實際運行車輛相同的兩個二軸拖動轉(zhuǎn)向架 結(jié)構(gòu)。 East i 綜合檢測列車可在一次運行過程中實現(xiàn)對線 路的綜合檢測功能，但各檢測項目之間的檢測數(shù)據(jù)并不綜 合到一個統(tǒng)一的中心，各檢測單元有各自獨立的數(shù)據(jù)顯 示、記錄、轉(zhuǎn)儲和地面分析、處理、維護(hù)管理決策等系 統(tǒng)，全系統(tǒng)僅有位置、時間和速度是統(tǒng)一的。2、美國Ensco和ImageMap公司軌檢車 美國各鐵路公司均擁有自主研發(fā)的軌檢車，美國聯(lián)邦 鐵路

4、署還委托 Ensco 公司研制了技術(shù)先進(jìn)的 T10 型軌檢 車，用于抽查各鐵路公司的線路質(zhì)量。 T10 型軌檢車采用慣 性基準(zhǔn)測量原理和非接觸式測量方法，應(yīng)用光電、伺服、 數(shù)字濾波、局域網(wǎng)技術(shù)，最近還增加了鋼軌斷面測量系 統(tǒng)，使軌檢車的功能更加齊全，檢測速度可達(dá) 192km/h。ImageMap公司研制的Laserail軌道測量系統(tǒng)采用激光攝像、高速圖像處理技術(shù)取代了光電伺服技術(shù)，體現(xiàn)了軌 道檢測技術(shù)的發(fā)展方向。它采用慣性基準(zhǔn)原理、非接觸式 測量方法，系統(tǒng)包括兩個光纖陀螺和兩個加速度計及其模 擬處理板， 4 個激光器、 10 臺攝像機等，可測量軌距、左 右軌向、左右高低、超高、水平、三角坑、曲

5、率、鋼軌頂 磨和側(cè)磨等。檢測速度可達(dá) 300km/h。3、奧地利 Plasser 公司 EM250 型軌檢車為適應(yīng)奧地利高速鐵路的檢測需要，奧地利EM250型軌檢車檢測速度為250km/h，其主要技術(shù)特點是采用慣性基 準(zhǔn)原理、光電轉(zhuǎn)換技術(shù)和多處理技術(shù)等，除了測量軌道幾 何參數(shù)和車輛振動參數(shù)外，還能測量鋼軌斷面、輪軌作用 力并記錄環(huán)境圖像 EM250 型軌檢車有兩種途徑評定軌道質(zhì) 量：1）采用AD/Vn程序來獲得軌道質(zhì)量系數(shù)，評定軌道 區(qū)段的整體不平順狀態(tài)；2）采用ADA-m程序來判斷超過規(guī)定限界值的幅值大 小，并對不同等級軌道病害進(jìn)行分類和統(tǒng)計并能及時發(fā)現(xiàn) 危及行車安全的軌道病害，又能評定單元

6、區(qū)段的線路質(zhì) 量。4、德國OMW和RAILAB軌檢車德國OMW軌檢車和RAILAB軌檢車的技術(shù)特點是在車 下建立測量框架，在車內(nèi)安裝與框架相連的三軸穩(wěn)定性平 臺，采用 3個陀螺和 3 個伺服加速度計組成了慣性導(dǎo)航系 統(tǒng)，為軌道幾何參數(shù)的測量構(gòu)建了慣性平臺，結(jié)合安裝在 測量框架上的光電傳感器，測量相對平臺的位移量，經(jīng)計 算機處理合成即可得出軌道的高低、水平、軌向值。檢測 速度可達(dá)300km/h。軌道質(zhì)量狀態(tài)的評定方法包括：摘取超 限峰值，判斷和統(tǒng)計超過 A、 B、 C 三個等級的個數(shù)和長 度，以及計算500m區(qū)段的軌道質(zhì)量指數(shù) TQI、起撥道指數(shù) 和搗固指數(shù)。5、意大利“阿基米德號”綜合檢測列車

7、 “阿基米德號”綜合檢測列車又稱 Roger2000 ，是MER ME（公司和TECNOGAM公司為意大利鐵路設(shè)計制造 的，檢測速度可達(dá) 220km/h。檢測項目包括軌道幾何參數(shù)、 鋼軌斷面、鋼軌波浪磨耗、接觸網(wǎng)及受流狀態(tài)、通信和信 號、車體和軸箱加速度、輪軌作用力等。車上有 57 臺計算 機，每秒鐘可處理 30G數(shù)據(jù)，有24個激光器、43個光學(xué)攝 像傳感器、 47 個加速度計以及大量的強度速度、定位以及 溫度傳感器，以及用于航空電子領(lǐng)域的慣性平臺。意大利高速鐵路使用“阿基米德號”綜合檢測列車已 經(jīng)形成了一整套檢測和維修養(yǎng)護(hù)體制。綜合檢測列車各子 系統(tǒng)有獨立的存儲數(shù)據(jù)庫，在速度、時間、空間上保

8、持同 步，所有子系統(tǒng)的檢測數(shù)據(jù)集成到車載中央數(shù)據(jù)庫，由中 央數(shù)據(jù)庫將數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)降孛娴?RFI 數(shù)據(jù)處理 中心進(jìn)行綜合分析、比較，從而制定科學(xué)的維修保養(yǎng)計 劃，指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)維修。其軌道檢測在較低速度時采用弦測 法，在較高速度時采用慣性基準(zhǔn)法，較好地發(fā)揮了兩種測 量原理的優(yōu)勢。6、法國MGV綜合檢測列車目前在法鐵的線路上主要應(yīng)用著三種檢查車，分別為 Mauzin 、Helene 和 Melusine 。Mauzin 主要用于軌道幾何參數(shù)的檢測，可以檢測軌面 高低、斷面、方向、扭曲、軌距等項目采用13m和65m弦，檢測速度可以達(dá)到 200km/h ，目前在法鐵的高速線上有 5輛Mauzin，

9、每年對線路檢測 23次。Helene 主要用于信號的檢測，可以測量軌道電路中電 流的強度、縱橫向交叉對話、軌道的橫向阻抗等，檢測速 度 200km/h ，每兩個星期對線路檢測一次。Melusine 主要用于檢測列車的舒適度以及鋼軌斷面的 繪制，可以測量列車的位置和速度、轉(zhuǎn)向架和車體的加速 度、受電弓、鋼軌表面、接觸網(wǎng)電流等到項目，檢測速度 300km/h，每15到30天對線路進(jìn)行一次檢測。MGV是專為法國高速鐵路研制的綜合檢測列車，該列車 的主要特點是集成以上各系統(tǒng)，并實現(xiàn)檢測速度達(dá)到 320km/h，這樣在正常運營（發(fā)車間隔34分）的情況下就可以對線路設(shè)備進(jìn)行檢測，軌道幾何的檢測實現(xiàn)無接觸

10、化。在mgV僉測列車中采用采用法國既有成熟的動力集中 式TGV動車組，8節(jié)車輛的編組：Coach 1 ：用于測量車體、軸箱等加速度，測量鋼軌斷 面并進(jìn)一步計算軌道的幾何形位；Coach 2 ：用于接觸網(wǎng)檢測，受電弓接收到的電流、弓 網(wǎng)的動力學(xué)參數(shù)以及磨耗情況；Coach 3 ：用于信號檢測，信號的傳播、信號傳播的速 度、同軌道的固定接觸；Coach 4 :其它雜項，如列車與軌道的通話，GSM列車定位、列車速度、風(fēng)力等。其它車輛分別由餐車、臥鋪車等組成。 該車檢測項目比較齊全，幾乎包括了從接觸網(wǎng)及受流 狀態(tài)、通信信號、軌道幾何、鋼軌斷面、鋼軌表面、線路 環(huán)境數(shù)字圖像、扣件、軌枕、道碴等各項基礎(chǔ)設(shè)

11、施和運行 狀態(tài)。二、 高鐵行車安全預(yù)警系統(tǒng)1 國內(nèi)外災(zāi)害報警和監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)狀日本在災(zāi)害預(yù)報預(yù)警方面處于國際領(lǐng)先地位。日本是 一個臺風(fēng)、暴雨、滑坡、地震等自然災(zāi)害頻繁的國家， 多年的鐵路歷史也可以說是與災(zāi)害作斗爭的歷史，所以也 積累了豐富的經(jīng)驗?；谝酝臑?zāi)害因連續(xù)降雨和集中降 雨造成的很多，所以早在 1972 年，國鐵總社就制定了“對 降雨進(jìn)行管制標(biāo)準(zhǔn)制定要領(lǐng)”。在該要領(lǐng)中，確定用“連 續(xù)雨量或小時雨量”和“連續(xù)雨量及小時雨量”來表示管 制雨量，其數(shù)值由被管制區(qū)間過去的災(zāi)害實例中統(tǒng)計確 定。由每隔1030km設(shè)置的雨量計確定管制區(qū)域，根據(jù)以 往災(zāi)害發(fā)生時的降雨狀況，設(shè)置停車界限及慢行界限。雨 量

12、計能自動測量連續(xù)雨量和小時雨量，達(dá)到設(shè)定界限時就 會把必要的警報通知車站或指揮中心。若執(zhí)行行車規(guī)則區(qū) 間的降雨趨于平穩(wěn)，又根據(jù)線路巡回檢查結(jié)果確定線路已 無異常之后，經(jīng)設(shè)施調(diào)度同意，由行車調(diào)度發(fā)出解除行車 規(guī)則的指令。隨著科技的進(jìn)步和研究人員對災(zāi)害預(yù)防認(rèn)識 的逐漸深入，基于此思想的預(yù)警系統(tǒng)也逐漸完善起來。 1990 年，在南海電氣化鐵路的綜合災(zāi)害預(yù)防信息系統(tǒng)中， 終端系統(tǒng)已包括氣象觀測儀器，如雨量計、風(fēng)向風(fēng)速儀和 地震儀，還有軌道故障監(jiān)測設(shè)備和落石監(jiān)測儀、震動探測 器、限界障礙探測器、水位測量儀和洪水測量儀等德國的鐵路防災(zāi)報警技術(shù)也比較先進(jìn)。在漢諾威維 爾茨堡和曼海姆斯圖加特高速新線上采用了新

13、型的防災(zāi) 報警系統(tǒng)，這些系統(tǒng)除用于監(jiān)督線路裝備的運行狀態(tài)外， 還用于識別和及時報告環(huán)境對行車的影響以及移動設(shè)備發(fā) 生的破損情況。如安裝在空心鋼枕內(nèi)的地面熱軸探測設(shè) 備，安裝在長隧道內(nèi)的氣流報警設(shè)備以及大型橋梁上的風(fēng) 測量報告設(shè)備等，都很大程度地提高了新線的抗災(zāi)能力。2 強風(fēng)監(jiān)測風(fēng)向風(fēng)速探測器應(yīng)根據(jù)地形、氣象資料（最大風(fēng)速的 記錄）、列車風(fēng)荷載數(shù)據(jù)、長大橋梁等結(jié)構(gòu)物等進(jìn)行風(fēng)洞模型試驗，需要對每個要設(shè)置風(fēng)向風(fēng)速探測器的地點進(jìn)行 風(fēng)險評估研究，科學(xué)合理地設(shè)置風(fēng)向風(fēng)速探測器。我國還 沒有對各種風(fēng)速下列車的限速標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行科學(xué)試驗研究。此 處列出日本、法國部分高速線限速標(biāo)準(zhǔn)供我們借鑒：日本東北、上越新干線強

14、風(fēng)時列車運行管制規(guī)則風(fēng)速(m/s)般區(qū)間有擋風(fēng)墻區(qū)間20 風(fēng)速V 25列車限速160km/h 以下不限速25 風(fēng)速V 30列車限速70km/h以下也可視具體情況 停運列車限速160km/h以下30 風(fēng)速V 35停運列車限速70km/h以下也可視具體情 況停運風(fēng)速35停運停運注：(1)風(fēng)速指瞬時風(fēng)速(2) 擋風(fēng)墻是指聲屏障、防風(fēng)網(wǎng)等擋風(fēng)效果在60 %以上者。(3) 擋風(fēng)墻是指相當(dāng)于下列各項指標(biāo)者： 直線區(qū)間為高度1.3m。 超高90mm以下的曲線區(qū)間高度 1.8m。 超高90mm以上的曲線區(qū)間高度 2.3m。(4) 解除限制需分布實施：停止運行 30min 后未有記錄 限制運行的風(fēng)速值時，初駛列

15、車以 70km/h 限速運行，后續(xù) 列車正常運行。根據(jù)調(diào)度或維修等其他要求進(jìn)行限速后， 恢復(fù)運行時應(yīng)人工對線路的狀況進(jìn)行確認(rèn)，認(rèn)為無礙時解 除限制運行；而僅根據(jù)風(fēng)監(jiān)測進(jìn)行限速后，恢復(fù)運行時不 需要人工現(xiàn)場確認(rèn)。法國地中海高速線限速標(biāo)準(zhǔn)較簡捷，分輕微預(yù)警和嚴(yán) 重警報兩種：輕微預(yù)警：限速 170km/h 。嚴(yán)重警報：限速 80km/h 。限速后，規(guī)定在限速警報解除后 15min 恢復(fù)。值得注 意的是，日本的風(fēng)監(jiān)測對列車限速是系統(tǒng)提供限速方案， 由調(diào)度中心人員人工確認(rèn)實施；法國風(fēng)監(jiān)測對列車限速是 風(fēng)監(jiān)測系統(tǒng)直接驅(qū)動信號系統(tǒng)對列車進(jìn)行限速控制，不需 調(diào)度人員人工參與。2.3 雨量及洪水監(jiān)測我國雖然有鐵

16、路有雨量監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測數(shù)據(jù)供線路養(yǎng) 護(hù)出巡作依據(jù)，但還沒有對列車進(jìn)行限速的研究和應(yīng)用， 此處列有日本部分新干線的限速標(biāo)準(zhǔn)供我們借鑒：日本東海道新干線降雨警報標(biāo)準(zhǔn)及運行措施表雨量單位：mm運行管制連續(xù) 雨量（24小 時累 計）時 雨量連續(xù) 雨量+ 時雨量雨 量報 告?zhèn)渥⒌?種10011025/每 小時 1次警戒第2種12013030110+20每0.5 小時1次每34小 時巡檢一次第1種14035120+25每2小時巡檢一次限速 運 行170km/hB 區(qū) 域/40140+ 30或 160+2每0.5 小時1次實時地面 巡檢，適當(dāng) 增加巡檢A 區(qū) 域/45150+ 30或 180+270km/B

17、/45150+h區(qū) 域30或180+2停止 運 行一般區(qū)域/50150+40每10分 鐘1次連續(xù)雨量 時B區(qū)緊急 巡檢咼架橋、 無碴橋/70150+60注：第3種警戒是指在預(yù)先確定的區(qū)間，以及指定的在設(shè)備 保養(yǎng)上要注意的地點進(jìn)行定時的巡檢警戒。第2種警戒是指在第3種警戒對象以外的土工結(jié)構(gòu)物和隧道洞口附近進(jìn) 行周期性的巡檢警戒。第 1種警戒是指在第2種警戒對象 以外的預(yù)先指定的區(qū)間或認(rèn)為有可能受災(zāi)的地點進(jìn)行周期 性的巡檢警戒。警戒：雨量達(dá)到頒布標(biāo)準(zhǔn)，基本沒有發(fā)生災(zāi)害的可能，能 預(yù)測出災(zāi)害的部分前兆，需要警戒.限速運行：雨量達(dá)到頒布標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)驗表明沒有災(zāi)害的發(fā) 生，無異常降雨，有發(fā)生輕微災(zāi)害的可能性，要考慮限速 運行。停止運行：雨量達(dá)到頒布標(biāo)準(zhǔn)，有發(fā)生災(zāi)害的可能性，需 要停止運行。日本其他各線因降雨而停止列車運行的規(guī)定見表4-4日