1、軌道檢查列車的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢張育飛2007-11-5目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc182107488 第一章 緒論 PAGEREF _Toc182107488 h 3 HYPERLINK l _Toc182107489 第二章 國外軌道檢查車技術(shù) PAGEREF _Toc182107489 h 4 HYPERLINK l _Toc182107490 2.1 日本Easti綜合檢測列車 PAGEREF _Toc182107490 h 4 HYPERLINK l _Toc182107491 2.2 美國Ensco和ImageMap公司軌檢車 PAGEREF

2、 _Toc182107491 h 5 HYPERLINK l _Toc182107492 2.3 奧地利Plasser公司EM250型軌檢車 PAGEREF _Toc182107492 h 5 HYPERLINK l _Toc182107493 2.4 德國OMWE和RAILAB軌檢車 PAGEREF _Toc182107493 h 5 HYPERLINK l _Toc182107494 2.5 意大利“阿基米德號”綜合檢測列車 PAGEREF _Toc182107494 h 6 HYPERLINK l _Toc182107495 2.6 法國MGV綜合檢測列車 PAGEREF _Toc182

3、107495 h 7 HYPERLINK l _Toc182107496 第三章 我國的軌道檢測車 PAGEREF _Toc182107496 h 8 HYPERLINK l _Toc182107497 3.1 GJ-3型軌檢車 PAGEREF _Toc182107497 h 8 HYPERLINK l _Toc182107498 3.2 GJ-4型軌檢車 PAGEREF _Toc182107498 h 8 HYPERLINK l _Toc182107499 3.2.1 GJ-5的原理及應(yīng)用 PAGEREF _Toc182107499 h 18 HYPERLINK l _Toc18210750

4、0 3.2.2 GJ-5型軟件的自主研發(fā) PAGEREF _Toc182107500 h 19 HYPERLINK l _Toc182107501 3.3 軌檢車的應(yīng)用情況及優(yōu)缺點 PAGEREF _Toc182107501 h 22 HYPERLINK l _Toc182107502 3.3.1 上海局的管理 PAGEREF _Toc182107502 h 22 HYPERLINK l _Toc182107503 3.3.2 濟南局的管理 PAGEREF _Toc182107503 h 23 HYPERLINK l _Toc182107504 3.3.3 TQI指數(shù)的優(yōu)缺點 PAGEREF

5、_Toc182107504 h 25 HYPERLINK l _Toc182107505 3.4 我國軌檢車技術(shù)發(fā)展方向 PAGEREF _Toc182107505 h 27 HYPERLINK l _Toc182107506 3.5 軌檢車發(fā)展趨勢 PAGEREF _Toc182107506 h 29 HYPERLINK l _Toc182107507 第四章 結(jié)論與建議 PAGEREF _Toc182107507 h 31 HYPERLINK l _Toc182107508 4.1 運用綜合檢測列車是必然選擇 PAGEREF _Toc182107508 h 31 HYPERLINK l _

6、Toc182107509 4.2 提高檢測可靠性是軌道動態(tài)檢測技術(shù)的發(fā)展方向 PAGEREF _Toc182107509 h 32 HYPERLINK l _Toc182107510 4.3 建立科學(xué)合理的軌道動態(tài)檢測評價體系 PAGEREF _Toc182107510 h 34 HYPERLINK l _Toc182107511 致 謝 PAGEREF _Toc182107511 h 36 HYPERLINK l _Toc182107512 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc182107512 h 37第一章 緒論軌道檢測的設(shè)備主要是軌檢車。我國XGJ-1準(zhǔn)高速（140160km/h)軌檢車

7、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。軌檢車由檢測裝置和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)兩大部分組成。檢測裝置包括：慣性基準(zhǔn)軌道不平順測量裝置、光點軌距測量裝置和多功能振動測量裝置等。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括：模數(shù)轉(zhuǎn)換器、計算機、打印機等組成。軌距檢測采用光電式軌距測量裝置，應(yīng)用光學(xué)、磁學(xué)和電學(xué)原理，通過不同的傳感器把軌距幾何量值的變化轉(zhuǎn)換成電容、電感和電流或電壓等電氣參數(shù)的變化，實現(xiàn)動態(tài)條件下軌距的無接觸測

8、量，這種測量方法不僅適用于常速軌檢車，在高速軌檢車上也普遍適用。測量前后高低和左右水平時，采用慣性基準(zhǔn)軌道不平順測量裝置。該裝置應(yīng)用質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)構(gòu)成慣性基準(zhǔn)，對軌道不平順和水平進(jìn)行測量。車體和軸箱振動加速度檢測采用多功能振動測量裝置。軌檢車載數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)能對測試結(jié)果進(jìn)行實時處理。由各檢測裝置測得的模擬信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，輸入計算機進(jìn)行分析和處理。處理結(jié)果打印成圖表，給出某段線路上各檢測項目的平均值、標(biāo)準(zhǔn)值、各級超限峰值幾最大超限值、累計超限罰分值等。同時，模擬信號還被記錄在波形記錄儀或模擬磁帶機上，供進(jìn)一步分析和處理用。發(fā)達(dá)國家大多數(shù)擁有自己研制生產(chǎn)的中高速或高速軌檢車。

9、在高速軌檢車上，激光、數(shù)字濾波及圖象處理技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，以計算機為數(shù)據(jù)處理主體，對軌檢信號進(jìn)行模擬與數(shù)字混合處理，確保檢測結(jié)果不受軌檢車運行速度和運行方向的影響。與發(fā)達(dá)國家相比，我國軌檢車的性能和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)還存在一定差距，主要表現(xiàn)在：尚沒有高速軌檢車，現(xiàn)有的準(zhǔn)高速軌檢車也主要靠引進(jìn)國外技術(shù)制造；部分關(guān)鍵傳感器未能國產(chǎn)化；對軌檢車的檢測數(shù)據(jù)還不能充分利用。這些都是急待研究和改進(jìn)的地方。第二章 國外軌道檢查車技術(shù)2.1 日本Easti綜合檢測列車Easti是日本完全利用其國內(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)

10、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)。Easti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。圖2-1 日本Easti綜合檢測列車 Easti綜合檢測列車是相對成熟的產(chǎn)品，在保障日本高速鐵路的運行安全中發(fā)揮了重要的作用。其軌道檢測方法為弦測法，而目前國內(nèi)軌檢車和世界絕大多數(shù)國家軌檢車普遍采用慣性基準(zhǔn)法，在測量原理上采用兩種不同的技術(shù)路線。一般認(rèn)

11、為，弦測法傳遞函數(shù)收斂性差，Easti采用了相應(yīng)的修正方法。由于弦測法不能全部真實反映軌道狀況，在復(fù)原及逆濾波處理時僅能換算到40 m波長的測值，因此該方法存在一定的缺陷。慣性基準(zhǔn)法受速度影響較大，不適宜低速檢測，在高速時更具優(yōu)勢。另外，Easti整套設(shè)備及軟件均為日本的品牌和自主開發(fā)的產(chǎn)品，與我國設(shè)備和軟件的兼容性差，不利于系統(tǒng)的后續(xù)使用和二次開發(fā)。2.2 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

12、、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、曲率、鋼軌頂磨和側(cè)磨等。檢測速度可達(dá)300km/h。2.3 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

13、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ADA 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，又能評定單元區(qū)段的線路質(zhì)量。2.4 德國OMWE和RAILAB軌檢車德國OMWE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)，

14、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)。2.5 意大利“阿基米德號”綜合檢測列車“阿基米德號”綜合檢測列車又稱 Roger2000，是 MER MEC公司和TECNOGAMMA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

15、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。圖2-2 意大利“阿基米德號”綜合檢測列車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)降孛娴腞FI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

16、用慣性基準(zhǔn)法，較好地發(fā)揮了兩種測量原理的優(yōu)勢。2.6 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，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

17、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)無接觸化。在MGV檢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

18、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)施和運行狀態(tài)。第三章 我國的軌道檢測車隨著我國鐵路提速戰(zhàn)略的實施，對列車的安全、舒適性提出了更高的要求，同時運行速度的提高和重載列車的開行，對軌道的破壞作用加大，導(dǎo)致軌道狀態(tài)的惡化加劇。因此，加強軌道動態(tài)檢測力度，及時掌握軌道質(zhì)量狀態(tài)，正確指導(dǎo)線路養(yǎng)護維修，確保鐵路運輸安全，已成為鐵路工作中的

19、一項重要基礎(chǔ)工作。截至2004年底，中國鐵路現(xiàn)役軌檢車按檢測系統(tǒng)類型劃分為四類共計26輛：GJ-3型（7輛）、GJ4型（12輛）、GJ4G型（1輛）、GJ5型（6輛）；按車輛速度等級劃分為：120km/h 等級（11輛）、140km/h 等級(12輛）、160km/h 等級（3輛）。3.1 GJ-3型軌檢車GJ-3型軌檢車的技術(shù)特點是采用慣性基準(zhǔn)原理、運用傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)，直接以傳感器電壓信號作為不平順超限根據(jù)，計算機直接采集超限等級和數(shù)量計算扣分，筆式繪圖儀記錄不平順波形，可以檢測高低、水平、三角坑、車體垂直和水平振動加速度，但軌距、軌向尚無法檢測。GJ3 軌檢車的電路大多采用20世紀(jì)

20、70年代末至80年代初的分離式元件，穩(wěn)定性差，加之安裝時間跨度大，即使同一種儀器使用的元器件也不盡相同，接口也不完全一樣，造成了備件選擇和備用上的極大困難，養(yǎng)護維修難度很大。3.2 GJ-4型軌檢車GJ4型軌檢車在美國T10型軌檢車的基礎(chǔ)上，采用慣性基準(zhǔn)原理，應(yīng)用“傳感器模擬信號處理數(shù)字信號處理”組成的綜合補償系統(tǒng)對各種誤差信號進(jìn)行補償修正，檢測項目比較齊全，除評價線路質(zhì)量狀態(tài)的軌距、軌向、高低、水平、三角坑以及車體水平和垂直振動加速度等指標(biāo)外，還可識別道岔、道口、橋梁等地面具有顯著特征的標(biāo)志物，方便工務(wù)人員查找軌道病害處所。圖3-1 GJ-4 軌道檢測車GJ-4在測量軌距、軌向的光電伺服機構(gòu)

21、存在以下3個方面的問題：= 1 * GB3軌距吊梁對行車安全構(gòu)成威脅。隨著軌檢車運行速度的提高，軌距吊梁所受的振動和沖擊力大大增加，嚴(yán)重惡化了工作環(huán)境，加速了軌距吊梁的疲勞斷裂。目前繁忙干線行車間隔只有幾分鐘，一旦出現(xiàn)軌距吊梁斷裂、脫落，將對后續(xù)列車的行車安全構(gòu)成重大威脅。= 2 * GB3裝在軌距吊梁上的檢測設(shè)備故障率較高。隨著列車運行速度的提高，安裝在軌距吊梁上的光電伺服機構(gòu)的故障率呈現(xiàn)增長態(tài)勢。另外，北方寒冷地區(qū)一年有36個月光電伺服機構(gòu)由于結(jié)冰而無法正常工作，部分地區(qū)由于風(fēng)沙也經(jīng)常導(dǎo)致光電伺服機構(gòu)移動失常。= 3 * GB3軌距吊梁在特定檢測速度下產(chǎn)生共振，導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)失真。運用中發(fā)現(xiàn)

22、，檢測速度達(dá)115km/h 甚至140km/h時，由于軌距吊梁產(chǎn)生共振，導(dǎo)致軌距軌向波形出現(xiàn)典型的諧波波形，檢測數(shù)據(jù)嚴(yán)重失真。 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)。傳感器信號首先進(jìn)入信號轉(zhuǎn)接及監(jiān)視裝置后，送入信號模擬預(yù)處理裝置進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理后的信號再通過信號轉(zhuǎn)接及監(jiān)視裝置后進(jìn)入計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，根據(jù)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行信號解偏、修正、補償、濾波、合成計算出軌道幾何參數(shù)，同時進(jìn)行檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、摘取超限值、打印報表、存貯顯示。幾何參數(shù)經(jīng)DA變換，再經(jīng)信號轉(zhuǎn)接及監(jiān)視裝置后送到繪圖儀記錄波形。系統(tǒng)框圖如圖3-2所示。圖3-2 GJ-4型軌檢車檢測系統(tǒng)框圖圖注：BVA車體垂直振

23、動加速度傳感器；BLA車體水平振動加速度傳感器；LJBA左軸箱振動加速度傳感器；RJBA右軸箱振動加速度傳感器；CAS陀螺平臺：ROLL滾動速率陀螺；YAW搖頭速率陀螺；INCL傾角計；DT1車輛一位轉(zhuǎn)向架構(gòu)架與車體間位移計；DT2車輛二位轉(zhuǎn)向架構(gòu)架與車體心盤間前位移計；DT3車輛三位轉(zhuǎn)向架構(gòu)架與車體心盤間后位移計；LPDT測量軸左側(cè)軸箱與車體間垂向位移的位移計；LACCLPDT車體固定端上方安裝的垂向加速度計；RPDT測量軸右側(cè)軸箱與車體間垂向位移的位移計；RACCRPDT車體固定端上方安裝的加速度計；ALGN軌距測量梁中央部位安裝的軌向測量加速度計；ALD地面標(biāo)志測量傳感器；TACH/R右

24、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；RKAM右軌距光電傳感器； RGDT右軌距位移計；LMOTO左軌距驅(qū)動馬達(dá)；RMOTO右軌距驅(qū)動馬達(dá)；PATCH PANEL信號轉(zhuǎn)接及監(jiān)視裝置；OSC/DEM軌距調(diào)制解調(diào)裝置；SCU模擬信號處理裝置；SP軌距功放裝置；MFI多功能接口板；POWER SUPPLY電源裝置。（1） 軌距如圖3-3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子裝置組成。它們各自測量左軌及右軌的軌距變化分量。兩個軌距分量之和可得到軌距值。左右軌距測量子裝置均包括五個部分：光電傳感器、調(diào)制解調(diào)器、信號處理器、功放、伺服機械。光電傳

25、感器和伺服機械安裝在車體下面的測量梁上。調(diào)制解調(diào)器、信號處理器及功放安裝在車內(nèi)。光電傳感器位于軌頂面斜上方，與鋼軌內(nèi)側(cè)面軌距點之水平距離為 ()，與測量梁上伺服馬達(dá)水平距離為 ()。左右馬達(dá)間距為。光電傳感器發(fā)出的光束以角投射到左(右)軌面下16mm處，漫反射光被光電接收器接收。當(dāng)鋼軌產(chǎn)生位移使軌距變化時，光電傳感器感受其變化并輸出相關(guān)電信號，經(jīng)調(diào)制解調(diào)器處理后，成為與軌距變化成線性比例的電壓信號。再經(jīng)信號處理器、功放、驅(qū)動馬達(dá)、使光電傳感器在伺服機械的推動下，跟蹤鋼軌位移。軌距計算如下：式中：為左軌距分量；為右軌距分量。圖3-3 軌距測量裝置（2） 曲率曲率定義為一定弦長的曲線軌道(如30m

26、)對應(yīng)之圓心角(度/30m)。度數(shù)大，曲率大，半徑小。反之，度數(shù)小，曲率小，半徑大。軌檢車通過曲線時(直線亦如此)，測量車輛每通過30m后車體方向角的變化值，同時測量車體相對兩轉(zhuǎn)向架中心連線轉(zhuǎn)角的變化值，即可計算出軌檢車通過30m曲線后的相應(yīng)圓心角的變化值。測量曲率的傳感器分布如圖3-4。搖頭速率陀螺YAW，測量車體搖頭角速率；位移計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。圖3-4 測量曲率的傳感器分布由于一階模擬濾波器在處理模擬時間域信號時，其頻率特性是固定不變

27、的，但在處理YAW所表示的空間域頻率信號時，其頻率特性就是變化的了。因此，一階模擬濾波器輸出信號經(jīng)采樣，進(jìn)入計算機還需進(jìn)行數(shù)字濾波處理。數(shù)字濾波的作用，是對一階模擬濾波器引起的頻率特性變化進(jìn)行校正，使得模擬濾波和數(shù)字濾波混合處理后，在設(shè)計的通帶范圍內(nèi)，空間域幅值特性不受列車運行速度的影響。曲率測量的信號流程如圖3-5。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)入計算機，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。用安裝于一位轉(zhuǎn)向架構(gòu)架與車體間的位移計DT1測量一位轉(zhuǎn)向架構(gòu)架與車體間的位移。用安裝于二位轉(zhuǎn)向架構(gòu)架和車體間的位移計DT2和DT

28、3，測量二位轉(zhuǎn)向架構(gòu)架與車體間的位移。由和計算出單位采樣距離相應(yīng)的車體與兩轉(zhuǎn)向架中心連線間相對夾角。通過和的結(jié)合計算出兩轉(zhuǎn)向架中心連線對應(yīng)于單位采樣距離的方向角，對信號進(jìn)行低通濾波，濾除不必要的波長成分，最終獲得軌道曲率。圖3-5 曲率測量的信號流程（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圖3-6。圖中傾角計INCL和滾動陀螺ROLL用于測量車體的滾動角。ROLL測量中的高頻成分。INCL測量中的低頻成分(包括車體靜止時的傾角)。與之和為。由于車體搖頭會對INCL輸出產(chǎn)生附加影響，YAW為INCL提供補償信號。圖3-6 測量水平的傳感

29、器分布位移計LPDT和RPDT用于測量車體與輪軸間的相對夾角。車體滾動角和車體與輪軸夾角相結(jié)合，計算出軌道傾角，由和兩軌中心線間距離(1500mm)計算出水平值。 首先INCL輸出的電壓信號經(jīng)過頻率響應(yīng)為F(s)的二階模擬抗混迭濾波器處理，然后采樣進(jìn)入計算機進(jìn)行數(shù)字濾波處理。由于二階模擬濾波器處理模擬時間域信號時，其頻率特性固定不變，但在處理INCL所表示的空間域頻率信號時，其頻率特性有變化，因此二階數(shù)字濾波器的作用在于校正模擬濾波器引起的空間域特性變化，從而使信號在設(shè)計的通帶內(nèi)具有不變的空間域幅值特性。水平測量信號流程如圖3-7。圖3-7 軌道水平測量信號流程（4） 高低高低指鋼軌頂面縱向起

30、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，同時可換算成弦測值。測量高低用的傳感器分布如圖2-7。除了曲率和水平測量用到的傳感器外，又增加了兩個安裝于車體底板上的垂直伺服加速度計LACC和RACC，LACC和RACC分別安裝于位移計LPDT和RPDT頂部的車體底板上。LACC和RACC用于測量安裝位的車體慣性位移。LPDT和RPDT分別檢測LACC和RACC安裝位車體與左右軸箱的相對位移。根據(jù)它們的測值進(jìn)行必要處理，得到高低值。慣性基準(zhǔn)原理如圖3-9。M為車體質(zhì)量，K、C分別表示其彈簧和阻尼。位移計LPDT(RPDT)測量車體與輪軸的相對位移W，加速度計A輸出值a的二次積分為車體

31、相對慣性基準(zhǔn)的位移Z。圖中加速度計A即為前述LACC(RACC)。軌道高低不平順值Y的計算式為：因輪子半徑R為常量，上式為：圖3-8 測量高低所用的傳感器分布圖3-9 慣性基準(zhǔn)原理高低的測量結(jié)果輸出為空間曲線，由空間曲線向20m弦測值的變換，是通過兩個低通濾波器U(z)與V(z)相減來實現(xiàn)的，等價于一個合成濾波器的處理。合成濾波器W(z)的系統(tǒng)函數(shù)為：（5） 方向(軌向)方向指鋼軌內(nèi)側(cè)面軌距點沿軌道縱向水平位置的變化。方向的測量采用慣性方法。方向測量包括兩個部分：一部分是安裝于軌距測量梁中央位置的伺服加速度計(ALGN)，用于測量軌距測量梁中央位置的橫向慣性位移；另一部分是左右軌距測量裝置所測

32、得的左右軌距分量SL和SR。由慣性位移和左右軌距分量計算得到左右軌的軌向。方向測量傳感器安裝與原理如圖3-3和圖3-10。方向測量的算式如下：左方向：右方向：圖3-10 方向的測量原理伺服加速度計輸出信號先經(jīng)過頻率響應(yīng)為F(s)二階模擬濾波器進(jìn)行預(yù)處理，處理后的信號被采樣進(jìn)入計算機解偏后，再由與水平測量子系統(tǒng)中相類同的數(shù)字濾波器G(z)來處理，得到加速度信號的短弦中支距(SMCO)。由于加速度輸出信號，包含著重力加速度、離心加速度以及振動等影響，因此還必須對其進(jìn)行補償或濾除。方向測量信號流程如圖3-11。圖3-11 方向測量信號流程（6） 扭曲(三角坑)扭曲反映了軌頂?shù)钠矫嫘?。如圖3-12，若

33、軌頂abcd 4點不在一個平面上，c點到abd 3點組成平面的垂直距離h為扭曲。扭曲會使車輛產(chǎn)生3點支持1點懸空，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行時。扭曲h計算公式為：為軌道斷面I-I的水平值，為軌道斷面II-II的水平值。h即為基長L(斷面I-I與斷面II-II之間距)時兩軌道斷面的水平差。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。圖3-12 扭曲的測量原理（7） 車體振動加速度和軸箱振動加速度車體垂直和水平振動加速度及軸箱振動加速度測量是發(fā)現(xiàn)軌道病害，評價軌道平順性，監(jiān)測輪軌作用的

34、重要手段。對200km/h線路而言，車體垂直及水平振動加速度是評價長波長軌道不平順和旅客舒適度的重要指標(biāo)軸箱振動加速度是評價輪軌作用和噪聲的重要指標(biāo)。通過振動測量，改進(jìn)軌道不平順管理，提高乘車舒適性，減輕輪軌作用力，增大了列車運行安全性。車體振動加速度測量用石英撓性伺服加速度計，而軸箱振動加速度測量采用變電容式加速度計。（8） 地面標(biāo)志自動測量ALD軌道上的道口、道岔、橋梁、軌距拉桿等通常含有金屬部件，所以可用安裝于軌距吊梁中部的電渦流傳感器來檢測，把它標(biāo)志在自動里程圖上，這樣可以方便準(zhǔn)確地找出病害的位置。（9） 速度及里程軌檢車輪對的轉(zhuǎn)動驅(qū)動光電編碼器同步轉(zhuǎn)動。光電編碼器每轉(zhuǎn)一周A相及B相分

35、別輸出1000個脈沖，A相輸出與B相輸出相位差。根據(jù)輪周和每周1000個脈沖可計算出脈沖間距，通過計算機計算可得距離，而通過和時基計算可得到速度。3.2.1GJ-5的原理及應(yīng)用為克服GJ4型軌檢車軌距吊梁存在的上述問題，本世紀(jì)初我國鐵路從美國ImageMap公司引進(jìn)了裝備Laserail軌道測量系統(tǒng)的GJ5型軌檢車。GJ5型軌檢車采用慣性基準(zhǔn)法、非接觸式測量方式，由基于攝像原理的軌距軌向測量系統(tǒng)取代光電伺服機構(gòu)，所有傳感器均安裝在懸掛于轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上的檢測梁內(nèi)，取消了軌距吊梁。由于經(jīng)過一系列減震，檢測梁工作時所受的振動和沖擊大大降低，安全性顯著提高，同時也消除了檢測設(shè)備在特定檢測速度下產(chǎn)生共振的

36、可能性。由于不存在伺服機構(gòu)的往復(fù)運動，檢測設(shè)備的故障率也大大降低。其基本檢測原理是：由光纖陀螺和加速度計構(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軌道幾何參數(shù)。GJ5 型軌檢車的檢測項目更加齊全。圖3-13 GJ5型軌檢車GJ-5新型軌檢車可以進(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目的測量，其計算機系統(tǒng)由一臺VME計算機和數(shù)臺Windows平臺計算機組成，采用TCP/IP協(xié)議組成車上局域網(wǎng)。VME計算機負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和軌道幾何數(shù)據(jù)的合成，由一臺運行Win

37、dows2000系統(tǒng)的計算機作為服務(wù)器，負(fù)責(zé)與VME計算機的通訊，獲取檢測數(shù)據(jù)，同時進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲以及超限判別等工作。其余Windows平臺計算機可以運行相應(yīng)的軟件，通過網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器通訊，完成幾何數(shù)據(jù)顯示、超限編輯、報表打印和里程校核等任務(wù)。ImageMap公司提供了WinDBC、DefectEditor、DefectMonitor、OnDemandReport和TermiFlex軟件實現(xiàn)相應(yīng)的操作。3.2.2 GJ-5型軟件的自主研發(fā)2004年，鐵道部已經(jīng)引進(jìn)了5輛GJ-5型軌檢車，分別配屬給鐵道部基礎(chǔ)設(shè)施檢測中心、蘭州鐵路局和烏魯木齊鐵路局使用。在應(yīng)用GJ-5型軌檢車進(jìn)行軌道檢測工作的過程中

38、發(fā)現(xiàn)外方提供的部分軟件不能滿足實際工作需求，存在超限編輯軟件功能單一、報表生成軟件效率低等問題，嚴(yán)重影響了正常檢測工作。針對這些問題研發(fā)了超限編輯器、報表生成、超限數(shù)據(jù)分發(fā)和幾何波形數(shù)據(jù)分發(fā)等車上數(shù)據(jù)處理軟件。（1） 超限編輯器GJ-5型軌檢車超限數(shù)據(jù)存儲在服務(wù)器計算機的Access數(shù)據(jù)庫中。超限編輯器采用ADO數(shù)據(jù)訪問引擎。通過網(wǎng)絡(luò)訪問數(shù)據(jù)庫，目前可以完成超限數(shù)據(jù)的檢索、過濾、刪除和恢復(fù)、公里超限扣分的計算、超限數(shù)據(jù)的導(dǎo)出和打印功能。配合車載GSM短信模塊還可以實現(xiàn)嚴(yán)重超限信息的即時發(fā)送，見圖3-14。圖3-14 超限編輯器軟件的使用界面充分考慮了軌檢工作的實際需求，各項主要操作采用按鈕與快

39、捷鍵結(jié)合的方式。顯示的顏色和字體都可以方便定制，以便滿足不同操作人員的需要。通過定制可以使得各級超限以不同的顏色和字體顯示，不僅可以使嚴(yán)重超限更加醒目而且可以緩解視覺疲勞。軟件可以對特定的超限類型、超限等級和里程范圍等進(jìn)行組合條件的過濾，數(shù)據(jù)表格中的超限數(shù)據(jù)不僅能夠單選，而且支持Windows風(fēng)格的多選(shift或Ctrl)，這樣在超限的確認(rèn)和刪除操作上給與操作人員最大的方便。公里輸入框可以迅速定位到需要的公里處，并計算該公里扣分，也可以通過雙擊表格內(nèi)的超限來計算當(dāng)前公里的扣分。自動刷新功能可以按照設(shè)定的時間間隔自動從服務(wù)器端獲取最新的超限數(shù)據(jù)，減少了操作人員的操作。在確認(rèn)線路中的嚴(yán)重超限后

40、，可以通過車載GSM設(shè)備即時將超限信息以短信的形式發(fā)送到預(yù)設(shè)的路局工務(wù)維修管理人員的手機上，以便維修部門迅速進(jìn)行處理，對于保障安全運營具有非常重要的作用。軟件還具有數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，可以將表格內(nèi)顯示的超限數(shù)據(jù)以Excel的格式導(dǎo)出，便于其他應(yīng)用。過濾顯示后的數(shù)據(jù)也可以通過打印功能以所見即所得的方式打印出來。本軟件還可以多實例運行，即同時運行多個超限編輯器，分別打開不同的檢測數(shù)據(jù)，這樣可以在檢測過程中查看歷史數(shù)據(jù)，以便更好地進(jìn)行超限的確認(rèn)工作。（2） 報表生成軟件報表生成軟件可以完成報表的生成、預(yù)覽、打印，區(qū)段數(shù)據(jù)的導(dǎo)出等功能，見圖2-14?？梢詫τ跀?shù)據(jù)庫中任何的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，生成相應(yīng)的嚴(yán)重超限

41、報表、曲線數(shù)據(jù)報表、超限公里小結(jié)報表、軌道質(zhì)量指數(shù)報表、波浪磨耗報表和區(qū)段匯總報表。圖3-15 報表生成軟件為了給工務(wù)維修部門提供更加詳實的檢測資料，報表生成軟件可以將數(shù)據(jù)庫內(nèi)的特定區(qū)段的檢測數(shù)據(jù)導(dǎo)出，結(jié)合超限數(shù)據(jù)查看軟件，工務(wù)維修部門就能夠獲得更加完整的軌檢車檢測數(shù)據(jù)。在目前點對點檢測的工作中，這樣的功能保證了工務(wù)段可以更加有效快捷地得到管內(nèi)的檢測數(shù)據(jù)。與外方提供的報表軟件相比，新的報表生成軟件不僅運行速度快，而且功能更加豐富，使用更加靈活。（3） 軌道幾何波形查看軟件ImageMap公司提供給軌檢車上使用的WinDBC軟，可以在計算機屏幕上顯示波形數(shù)據(jù)，并提供數(shù)據(jù)測量、打印輸出等功能，而且

42、可以進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的比較，功能十分強大。但是，由于我們不具有相應(yīng)的知識產(chǎn)權(quán)，不能夠?qū)⒃撥浖职l(fā)給工務(wù)段等部門使用，而且ImageMap公司特有的GEO文件形式比較復(fù)雜，不僅包括波形數(shù)據(jù)還包括其他的一些數(shù)據(jù)，導(dǎo)致文件較大，平均檢測100km對應(yīng)60MB的波形數(shù)據(jù)，不利于數(shù)據(jù)的分發(fā)。自主開發(fā)的GJ-5軌檢車波形查看軟件，不僅實現(xiàn)了WinDBC的主要功能，而且經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，壓縮了文件，平均100km數(shù)據(jù)僅要10MB左右的空間，更方便波形數(shù)據(jù)的分發(fā)和存儲(見圖3-16)。圖3-16 軌道幾何波形數(shù)據(jù)查看軟件軟件能夠?qū)崿F(xiàn)波形隨意縮放顯示，而且可以進(jìn)行超限幅值的測量，并進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)對比，可以將需要作業(yè)的地段

43、打印出來，分發(fā)給作業(yè)單位，符合現(xiàn)場的應(yīng)用習(xí)慣，方便了工務(wù)段維修作業(yè)管理。目前，自主開發(fā)的軟件都已投入實際應(yīng)用，運行穩(wěn)定可靠。不僅保證了檢測任務(wù)的執(zhí)行，而且為現(xiàn)場工務(wù)維修部門提供了更加豐富翔實的資料。GJ-5新型軌檢車應(yīng)用的自主開發(fā)軟件的完成，為研發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施動態(tài)檢測數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用、建立網(wǎng)絡(luò)化的動態(tài)檢測數(shù)據(jù)中心奠定了基礎(chǔ)。3.3軌檢車的應(yīng)用情況及優(yōu)缺點3.3.1上海局的管理上海局是我國采用TQI指導(dǎo)維修較早的鐵路局。幾年前，借上海局工務(wù)一體化改革之機，上海局在滬寧線各工務(wù)段先后安裝了TQI管理系統(tǒng)軟件，并在滬寧線進(jìn)行了TQI數(shù)據(jù)采集，利用TQI圖表指導(dǎo)養(yǎng)護的系列試驗。在試驗的過程中，他們應(yīng)用每月兩

44、次檢查所得的TQI數(shù)據(jù)，與現(xiàn)場靜態(tài)檢查結(jié)果進(jìn)行對照試驗，對TQI指導(dǎo)線路養(yǎng)護維修的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行摸索，使TQI數(shù)據(jù)和圖表在計劃編制、作業(yè)指導(dǎo)及軌道狀態(tài)管理方面發(fā)揮了更大作用。（1）在TQI的應(yīng)用，要求在分析動態(tài)波形圖的同時，結(jié)合單元軌道區(qū)段的TQI值，根據(jù)TQI值的不同來編制軌道養(yǎng)護維修計劃，指導(dǎo)養(yǎng)護維修作業(yè)，逐步從經(jīng)驗性的維修制式真正過渡到針對軌道實際狀態(tài)以數(shù)據(jù)為依據(jù)的科學(xué)維修制式。在應(yīng)用TQI來指導(dǎo)養(yǎng)護維修之前，首先要有一個科學(xué)的TQI管理限界值，超過TQI限界值的軌道區(qū)段應(yīng)編入養(yǎng)護維修計劃。我國目前全路統(tǒng)一的15管理值，是在統(tǒng)計了全路13000多公里的基礎(chǔ)上制定的，因此，上海局根據(jù)自身情況

45、，制定了自己的TQI管理值。（2）注重動靜結(jié)合，以動為主。每次檢查后，由計算機打印出各工區(qū)的TQI直方圖，結(jié)合TQI管理限界值，從圖表中可以一目了然地發(fā)現(xiàn)TQI為15的區(qū)段及較差線路的TQI情況。各工務(wù)段在了解圖表情況后，參照軌檢車波形圖，對TQI較大的區(qū)段進(jìn)行靜態(tài)核查和記錄，對線路變化情況進(jìn)行原因分析，對多次的核查進(jìn)行總結(jié)，然后有針對性地安排養(yǎng)護計劃，必要時還可進(jìn)行養(yǎng)護作業(yè)重心的調(diào)整。以強化薄弱環(huán)節(jié)和和軌道結(jié)構(gòu)為重點，加強軌距、軌向和水平項目的養(yǎng)護，對檢查、計劃、作業(yè)、驗收進(jìn)行全過程的質(zhì)量控制，以保證線路質(zhì)量的穩(wěn)步均衡提高。（3）通過對TQI技術(shù)的試驗與應(yīng)用，上海局正逐步形成一套行之有效的T

46、QI管理體系，使TQI技術(shù)在養(yǎng)護維修工作中發(fā)揮更大作用。多年以來，TQI技術(shù)在全局的應(yīng)用得到不斷推廣，應(yīng)用的效果也很明顯。引用當(dāng)年試驗時的數(shù)據(jù)，97年、98年相比，TQI的平均值由97年4月的12.77下降到98年6月的11.59，TQI大于15的單元區(qū)段數(shù)量由97年4月的143處下降到98年6月的94處。數(shù)據(jù)表明上海局線路在應(yīng)用TQI技術(shù)后，軌道質(zhì)量得到大幅提高。3.3.2濟南局的管理濟南局也是我國探索TQI較早，應(yīng)用較好的一個單位。1991年開始，濟南局就與鐵科院合作，開展了采用TQI指導(dǎo)線路維修的探索性實驗，多年來，濟南局已在全局推廣，初步探索了一些規(guī)律和實施方法。（1）首先，根據(jù)自身特

47、點，確定TQI管理值?！癟QI管理值”就是把不同軌道結(jié)構(gòu)類型、運量、速度的線路分為不同的管理等級，與這些不同管理等級相適應(yīng)的軌道質(zhì)量指數(shù)的管理限界(上限)值稱之為TQI管理值。在確定“TQI管理值”時，首先根據(jù)軌道結(jié)構(gòu)類型，年通過總重，允許速度等條件，把線路劃分為若干個區(qū)段，然后進(jìn)行軌道實際質(zhì)量狀態(tài)的全面調(diào)查(人工)和軌檢車的TQI檢測。把人工調(diào)查確定的必須維修的區(qū)段列出，并查出其相應(yīng)的TQI值，通過統(tǒng)計分析，求出各區(qū)段線路應(yīng)修的管理值，用TQI表示。需要說明一點，濟南局在制定TQI管理值時，并沒有完全按照以上方法進(jìn)行，由于受投資，施工能力，管理體制等條件限制，目前尚無法做到該修的就有錢修，就

48、有能力修，因此管理值定的太小(標(biāo)準(zhǔn)太高)應(yīng)修的數(shù)量就會過大(超過投資能力和施工能力等)則無法完成。所以，在當(dāng)前投資、能力、體制等條件還不能完全滿足線路應(yīng)修的數(shù)量時，根據(jù)濟南局實際情況，濟南局制定了自己的TQI管理值，見表3-1。表3-1 濟南局TQI管理值序號線路類型TQI管理值備注1無縫（）1352無縫（）1453普通（）1454普通（）1555普通（）165再用枕、木枕地段(2) 建立 “三級管理”體系，實行養(yǎng)修分開采用軌道質(zhì)量指數(shù)指導(dǎo)維修，必須有一個科學(xué)合理的管理方式和體制與之相適應(yīng)。通過多年的探索實踐，濟南局建立了TQI三級管理體系，實行了養(yǎng)修分開。三級管理體系就是：由路局負(fù)責(zé)掌握軌道

49、質(zhì)量指數(shù)的運用，制定TQI管理值，編制維修計劃的原則，并通過TQI數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用達(dá)到宏觀管理，控制質(zhì)量的目的；工務(wù)段根據(jù)路局發(fā)布的TQI管理值，結(jié)合軌道實際狀態(tài)由技術(shù)室編制年度綜合維修計劃報局核查：指導(dǎo)工區(qū)編制月度保養(yǎng)計劃并負(fù)責(zé)審批，工區(qū)根據(jù)檢測資料及時繪制“線路質(zhì)量管理控制圖”，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查編制月度保養(yǎng)計劃，報段審批后執(zhí)行，并嚴(yán)格控制軌檢車的三級超限，一但發(fā)現(xiàn)立即組織消滅。實行養(yǎng)修分開，1989年始濟南局便開始了養(yǎng)修分開的試點?，F(xiàn)已全面推開。大致做法是，以小機群開窗修為前提，由工務(wù)段成立機械化維修工隊。段線路室根據(jù)TQI管理值安排全段范圍內(nèi)的年度維修計劃，由機工隊負(fù)責(zé)實施全段的綜合維修作業(yè)，工

50、區(qū)只負(fù)責(zé)保養(yǎng)和臨時補修。(3) 對TQI指導(dǎo)線路維修的認(rèn)識用TQI指導(dǎo)線路維修，畢竟是個全新事物，在執(zhí)行中仍有許多問題需要修正、解決和進(jìn)一步完善，但它的檢測手段先進(jìn)、管理科學(xué)、計劃安排重點突出、針對性強、投資效益高、線路質(zhì)量均衡等優(yōu)點卻表現(xiàn)得十分突出。在探索階段，濟南局曾對1993年9月和1993年12月兩次部軌檢車的檢查進(jìn)行對比（表2-2），從TQI對比看，線路質(zhì)量有了明顯的提高。他們認(rèn)為：軌道質(zhì)量指數(shù)能夠真實地、準(zhǔn)確地反映出軌道不平順的質(zhì)量狀態(tài)，能夠為各級工務(wù)管理部門對軌道不平順狀態(tài)進(jìn)行宏觀管理和質(zhì)量控制提供依據(jù)，能夠用于指導(dǎo)編制維修計劃和指導(dǎo)養(yǎng)護維修作業(yè)。采用TQI指導(dǎo)維修是工務(wù)工作深化

51、改革邁出的重要一步，方向?qū)︻^，路子正確，是我們應(yīng)堅定不移走下去的一條路。表3-2 濟南局兩次部軌檢車TQI資料比較檢查日期檢查長度（公里）TQI平均值93年9月4744159393年12月460815443.3.3TQI指數(shù)的優(yōu)缺點在計算中，它僅考慮了超限峰值的大小和多少，沒有反映超限長度的影響，沒有反映軌道不平順變化率和周期性連續(xù)不平順?biāo)a(chǎn)生的諧波的影響，不能全面評價軌道區(qū)段的平均質(zhì)量狀態(tài)，因此存在明顯的缺陷。例如，圖3-17(A)、(B)分別表示同一檢測項目兩段相同長度的軌道幾何狀態(tài)波形圖，如果利用第一種方法評價軌道質(zhì)量，因為圖(A)有一處三級超限，圖(B)無三級超限，故(A)圖的扣分?jǐn)?shù)比

52、(B)圖高，表示(A)圖的軌道質(zhì)量比(B)圖差。但是從相對零線的離散性來看，(A)圖顯然比(B)圖小，采用第二種方法使所有測點的幅值參與運算，其標(biāo)準(zhǔn)差計算結(jié)果是(A)圖比(B)圖小，說明軌道區(qū)段(A)的平均質(zhì)量狀態(tài)比(B)區(qū)段好，符合軌道的實際情況。由此可見用軌道整體不平順的方法評價單元軌道區(qū)段的平均質(zhì)量更加準(zhǔn)確、合理。同時，評分法計算方法本身的特點決定了動態(tài)檢測的結(jié)果不可能具有良好的重復(fù)性，不是一個準(zhǔn)確的數(shù)量指標(biāo)；數(shù)值范圍從零至幾千，與軌道狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系不明確。因此評分法遠(yuǎn)不及TQI具有科學(xué)性。圖A圖 B圖3-17 評分法比較圖采用TQI評價體系，用TQI指導(dǎo)線路維修，將較評分法有如下優(yōu)勢：

53、(1)檢測方法科學(xué)，手段先進(jìn)，利用新型軌檢車，七項指標(biāo)從檢測、處理、分析到最終評價軌道不平順狀態(tài)，全部數(shù)字化，由計算機完成。而且檢測是在動態(tài)下進(jìn)行，與靜態(tài)檢查相比，更符合實際，更能反映列車通過時軌道的實際狀態(tài)。因此，TQI的使用，使我們的軌道管理工作開始由靜態(tài)為主向動態(tài)為主過渡，由定性管理向定量管理過渡，由經(jīng)驗管理向科學(xué)管理過渡。(2)能夠真實地反映軌道不平順的實際狀態(tài)，并且以數(shù)值準(zhǔn)確地表示軌道區(qū)段的質(zhì)量好壞和程度?，F(xiàn)行的評價線路質(zhì)量的扣分法是每個一級超限扣一分，二級超限扣5分，三級超限則扣100分這種方式評價線路質(zhì)量帶有懲罰性，特別當(dāng)線路超限情況處在臨界點附近時，往往只有一毫米或更小些的差別

54、，質(zhì)量評定可相差達(dá)20倍，而實際上的質(zhì)量差異卻是很小的，而且扣分法僅對超限峰值進(jìn)行加權(quán)計算，而不是所有軌道測點的采樣值都參與運算，同一級扣分中只統(tǒng)計超限個數(shù)不考慮病害幅值的大小及波長等等，這都會導(dǎo)致對某些軌道區(qū)段評價的失真。而采用軌道質(zhì)量指數(shù)評價線路，每200m取800個測點，測七項指標(biāo)，共5600個點全部參與運算，用七個單項參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差之和作為TQI指數(shù)。沒有人為的獎懲思想干預(yù)，能夠反映線路的真實質(zhì)量。(3)采用TQI指導(dǎo)編制維修計劃，突破了傳統(tǒng)的周期性維修的框框。過去由工區(qū)編制計劃，不管狀態(tài)如何，根據(jù)每公里平均單價計算維修費用，按周期兩年或三年維修一遍，工區(qū)“各自為政”，只在各自管轄內(nèi)的小

55、范圍里確定該修或不該修，往往造成真正狀態(tài)不好的由于投資或能力不足卻無法修，而在軌道狀態(tài)普遍較好的工區(qū)，由于有投資、有能力、不急需修的也安排了維修?，F(xiàn)在計劃編制由段技術(shù)室負(fù)責(zé)，把TQI值作為安排計劃的依據(jù)，不考慮周期(當(dāng)然，TQI指數(shù)是受累計通過總重影響的)，投資不吃大鍋飯，根據(jù)TQI值情況，打破工區(qū)界限，哪里狀態(tài)不好就修哪里。不怕工區(qū)能力不足，施工作業(yè)統(tǒng)一由段機工隊負(fù)責(zé)。這樣就把有限的投資真正用在最需要的地方，既有利于設(shè)備質(zhì)量改善又節(jié)約了投資。(4)采用TQI指導(dǎo)維修，可以使線路在全長范圍內(nèi)保持質(zhì)量均衡。簡單地說，線路質(zhì)量狀態(tài)不宜要求過高，過高則不經(jīng)濟，也無必要。更何況投資有限，一個地方投資大

56、質(zhì)量過高，就有可能導(dǎo)致其他地方由于投資不足而失修。線路質(zhì)量也不能要求太低，太低就會加速病害的發(fā)展甚至嚴(yán)重者會危及行車安全。采用TQI指導(dǎo)編制維修計劃，由于重點突出，針對性強，計劃由段統(tǒng)籌安排，施工由機工隊負(fù)責(zé)完成，該修的不會漏掉，不該修的也不會盲目安排，因此能夠保證整個線路質(zhì)量均衡。GJ-4、GJ-5型軌檢車采用模擬、數(shù)字混合處理技術(shù)，為一個捷聯(lián)式系統(tǒng)。系統(tǒng)檢測不受列車運行速度和方向的影響，精度高；由于采用數(shù)字濾波、計算機運算合成方式來得到軌道不平順數(shù)據(jù)，從而僅僅通過修改計算機軟件就可以很容易地改變系統(tǒng)可測波長等檢測參數(shù)，系統(tǒng)有較大的靈活性；而且該系統(tǒng)以數(shù)字信號處理為基本處理方式，可靠性高，與

57、以模擬處理方式為主的軌檢系統(tǒng)相比維修量少。目前，為確保提速列車的安全、平穩(wěn)運行，對軌檢車的檢測精度提出了更高的要求，檢測的周期縮短，因而利用先進(jìn)軌檢車將會更加有效地、科學(xué)地指導(dǎo)線路的養(yǎng)護維修。3.4我國軌檢車技術(shù)發(fā)展方向隨著中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃的實施和鐵路跨越式發(fā)展戰(zhàn)略的推進(jìn)，為適應(yīng)鐵路提速的形勢要求，解決GJ4型軌檢車軌距吊梁存在的種種問題，進(jìn)一步提高檢測系統(tǒng)的檢測速度和工作的可靠性，進(jìn)一步豐富檢測功能，采用更為先進(jìn)的檢測技術(shù)，正是我國軌檢車的技術(shù)發(fā)展方向。對GJ4型軌檢車進(jìn)行改造，用激光攝像式檢測梁取代光電伺服式軌距吊梁。GJ4型軌檢車的軌距吊梁在安全性、檢測速度、測量精度等方面難以滿足提速的

58、要求，因此取消軌距吊梁的改造工作迫在眉睫。2003年鐵道部基礎(chǔ)設(shè)施檢測中心對鄭州鐵路局DJ998416號GJ4型軌檢車進(jìn)行了改造，采用基于激光攝像技術(shù)的軌距軌向測量系統(tǒng)取代了光電伺服機構(gòu)，所有傳感器均安裝在懸掛于轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上的檢測梁內(nèi)。在 35000km運用考核的基礎(chǔ)上，該改造方案于2004年9月通過了鐵道部運輸局組織的技術(shù)審查?，F(xiàn)在部分GJ5型軌檢車已投入使用，分別配屬給鐵道部基礎(chǔ)設(shè)施檢測中心、蘭州鐵路局和烏魯木齊鐵路局使用。表現(xiàn)出良好的檢測性能。軌檢車是線路動態(tài)質(zhì)量檢查的主要手段，也是評定線路線路維修質(zhì)量的重要依據(jù)。段要求軌檢車評分合格率達(dá)到100%，消滅失格公里、減少三級病害、控制二級病

59、害。1、段調(diào)度或線路科維修主管必須按路局電報的通知，及時將軌檢車檢查線別、檢查時間、檢查車次通知相關(guān)車間。2、在軌檢車通過時，線路科維修主管要隨車檢查，必要時主管副段長也要隨車檢查；對檢查出現(xiàn)的三級病害地點及時通知相關(guān)車間。3、車間在接到軌檢車檢查通知后應(yīng)積極部署工區(qū)做好線路補修、保養(yǎng)工作；在接到軌檢車三級超限病害的通知后，車間要第一時間通知所在工區(qū)，并組織所在工區(qū)在24小時內(nèi)整修消除，車間主任或副主任要親自在現(xiàn)場盯控、組織整修，并及時填寫線路動態(tài)監(jiān)測級偏差登記本。并于2日內(nèi)通過段局域網(wǎng)將反饋情況上報線路科。4、工區(qū)在接到軌檢車三級超限地點的通知后，必須做到24小時內(nèi)整修消除，及時將現(xiàn)場情況及

60、整修情況反饋車間并填寫線路動態(tài)監(jiān)測級偏差登記本；同時要求在整修當(dāng)日的日計劃或班組日記中體現(xiàn)消除，在設(shè)備檢查記錄本對應(yīng)位置標(biāo)注病害并消除。3.5軌檢車發(fā)展趨勢1.為了檢查列車作用下的軌道真實狀態(tài)，軌檢車的檢測速度、軸重、車輛走行部結(jié)構(gòu)都應(yīng)與列車相接近或一致。如:日本東海道新干線、東北新干線最高運行速度和最高檢測速度分別為210km/h和240km/h。美國東北走廊最高運行速度和最高檢測速度為205km/h。法國TGV干線運行速度為300km/h，軌檢速度160km/h，法國正研制新的軌檢車以適應(yīng)TGV高速軌檢需要。高速軌檢車的發(fā)展，一定與高速鐵路運行速度相適應(yīng)。重載運輸線路軸重增加，軌道結(jié)構(gòu)相應(yīng)