軌道檢測(cè)列車(chē)介紹ppt課件

1、軌道檢測(cè)車(chē)介紹，蔡曉培北京交通大學(xué)蔡曉培 2011年11月，軌道檢測(cè)車(chē)介紹，第一部分：國(guó)外軌道檢測(cè)車(chē)發(fā)展概況，第二部分：中國(guó)軌道檢測(cè)車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀，第三部分：軌道檢測(cè)內(nèi)容，第四部分：多功能安全綜合檢測(cè)車(chē)介紹，第一部分：國(guó)外軌道檢測(cè)車(chē)發(fā)展概況。軌道檢測(cè)車(chē)是檢測(cè)軌道病害、指導(dǎo)軌道維護(hù)、保障行車(chē)安全的大型動(dòng)態(tài)檢測(cè)設(shè)備，也是實(shí)現(xiàn)軌道科學(xué)管理的重要手段。因此，各國(guó)都十分重視軌道檢測(cè)車(chē)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。迄今為止，軌道檢查車(chē)已有100多年的歷史。第一輛軌道檢查車(chē)誕生于1877年，到20世紀(jì)40年代，瑞士、德意志聯(lián)邦共和國(guó)、美國(guó)、法國(guó)和日本都有了軌道檢查車(chē)。這一時(shí)期的軌道檢測(cè)車(chē)主要是接觸式機(jī)械軌道檢測(cè)車(chē)，測(cè)量速度慢，

2、項(xiàng)目少，技術(shù)落后。20世紀(jì)50、60年代，軌道檢查車(chē)改為電動(dòng)式，配備電子測(cè)試儀器，增加項(xiàng)目，提高速度，并開(kāi)始應(yīng)用慣性原理測(cè)試方法。自20世紀(jì)70年代以來(lái)，軌道檢測(cè)車(chē)發(fā)展迅速。歐洲、美國(guó)和日本等許多發(fā)達(dá)國(guó)家先后研究了各種先進(jìn)的軌道檢測(cè)技術(shù)和新的測(cè)量原理，如慣性原理、光電、電磁、電容等非接觸式傳感器。伺服跟蹤、自動(dòng)補(bǔ)償和校正技術(shù)廣泛應(yīng)用于軌道檢測(cè)車(chē)輛。車(chē)載計(jì)算機(jī)對(duì)軌道檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確性和速度，增加了檢測(cè)功能。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，激光、數(shù)字濾波和圖像處理在鐵路檢測(cè)車(chē)輛中得到了廣泛應(yīng)用。以計(jì)算機(jī)為中心，通過(guò)模擬和數(shù)字處理混合軌道檢測(cè)信號(hào)，保證軌道檢測(cè)結(jié)果不受列車(chē)速度和運(yùn)行方向的影

3、響。利用數(shù)字濾波技術(shù)，擴(kuò)大了軌道不平順的可測(cè)波長(zhǎng)范圍，改善了軌道檢測(cè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)特性，大大提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。日本的軌道檢查車(chē)正在開(kāi)發(fā)中，東方一號(hào)與軌道檢查車(chē)集成在一起。自1964年以來(lái)，日本修建了東海道高速新干線，先后修建了楊珊、東北、尚月、山形、秋田和長(zhǎng)野等新干線，全長(zhǎng)2049公里。為了確保新干線的安全運(yùn)行，日本鐵路自1975年以來(lái)已配備了四輛電氣化軌道綜合試驗(yàn)車(chē)，負(fù)責(zé)新干線電氣化和軌道狀態(tài)的動(dòng)態(tài)檢查。每列火車(chē)由七節(jié)車(chē)廂組成，第五節(jié)是軌道檢查車(chē)廂。其他檢查車(chē)檢查電力、通信信號(hào)、接觸網(wǎng)和電力線路的狀態(tài)，最高檢查速度為210公里/小時(shí)。1998年以后，軌道檢查車(chē)取得了很大的技術(shù)進(jìn)步，

4、轉(zhuǎn)向架數(shù)量從3個(gè)改為2個(gè)，從而改變了傳統(tǒng)的等弦長(zhǎng)測(cè)量方法為不等弦長(zhǎng)測(cè)量，傳遞函數(shù)得到了明顯的改善。日本在原有軌道檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了一種適用于新干線高速鐵路的電動(dòng)軌道綜合檢測(cè)列車(chē)，稱(chēng)為“黃色博士”。東一號(hào)是日本充分利用國(guó)內(nèi)技術(shù)開(kāi)發(fā)的綜合檢查列車(chē)。它由六輛檢測(cè)車(chē)組成，可以檢測(cè)軌道幾何參數(shù)、接觸網(wǎng)、通信信號(hào)、輪軌力、環(huán)境噪聲等。最高檢測(cè)速度可達(dá)275公里/小時(shí)。軌道檢測(cè)系統(tǒng)安裝在列車(chē)的3號(hào)車(chē)輛上，該車(chē)輛采用與實(shí)際行駛車(chē)輛相同的雙軸轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)。軌道檢測(cè)車(chē)開(kāi)發(fā)，日本，日本?！癊ast-I”(I)(I代表檢測(cè)、智能智能和集成)由六輛檢測(cè)車(chē)組成。East-I可以在一個(gè)操作過(guò)程中實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的綜合檢測(cè)功能

5、，但是檢測(cè)項(xiàng)目之間的檢測(cè)數(shù)據(jù)沒(méi)有集成到一個(gè)統(tǒng)一的中心。每個(gè)檢測(cè)單元都有自己獨(dú)立的數(shù)據(jù)顯示、記錄、傾倒、地面分析、處理、維護(hù)和管理決策等系統(tǒng)。只有整個(gè)系統(tǒng)的位置、時(shí)間和速度是統(tǒng)一的。一般來(lái)說(shuō)，弦長(zhǎng)測(cè)量法的傳遞函數(shù)的收斂性較差，而East-I采用了相應(yīng)的方法另外，東一的整個(gè)設(shè)備和軟件都是日本品牌和自主開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，與中國(guó)的設(shè)備和軟件兼容性差，不利于系統(tǒng)的后續(xù)使用和二次開(kāi)發(fā)。日本軌道檢查車(chē)、意大利軌道檢查車(chē)、“阿基米德”綜合檢查列車(chē)，意大利于1966年成為開(kāi)始修建高速鐵路的國(guó)家之一。到目前為止，意大利已經(jīng)或正在準(zhǔn)備修建兩條連接南北東西的1200公里高速鐵路。其中，南北高速公路(米蘭-那不勒斯)總長(zhǎng)74

6、0公里，最大運(yùn)行速度為250公里/小時(shí)；東西高速線路(熱那亞-米蘭-威尼斯)總長(zhǎng)460公里，最大運(yùn)行速度為270公里/小時(shí)。意大利MER MEC公司主要從事鐵路維修、維護(hù)和基礎(chǔ)設(shè)施檢查。MerMec公司作為RFI公司生產(chǎn)的阿基米德高速綜合檢測(cè)車(chē)由雙流E402B機(jī)車(chē)、四輛拖車(chē)和一輛驅(qū)動(dòng)車(chē)組成。意大利軌道檢測(cè)車(chē)的開(kāi)發(fā)在意大利高速鐵路上使用阿基米德綜合檢測(cè)車(chē)，形成了一套完整的檢測(cè)和維修系統(tǒng)。綜合檢查列車(chē)的每個(gè)子系統(tǒng)都有獨(dú)立的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，保持速度、時(shí)間和空間的同步。各子系統(tǒng)的檢測(cè)數(shù)據(jù)整合到車(chē)載中心數(shù)據(jù)庫(kù)中，中心數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)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)的維修計(jì)

7、劃，指導(dǎo)維修。軌道檢測(cè)采用低速弦測(cè)量法和高速慣性基準(zhǔn)法，充分發(fā)揮了兩種測(cè)量原理的優(yōu)勢(shì)。為了充分發(fā)揮阿基米德綜合檢測(cè)列車(chē)的作用，在軌道管理方面，意大利鐵路基礎(chǔ)設(shè)施檢測(cè)中心和MERMEC公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)了阿基米德綜合檢測(cè)列車(chē)檢測(cè)技術(shù)相關(guān)的合作項(xiàng)目。實(shí)現(xiàn)鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的現(xiàn)代化檢測(cè)、科學(xué)管理和科學(xué)預(yù)測(cè)，滿足鐵路長(zhǎng)期高速、安全、穩(wěn)定、舒適的運(yùn)輸需求。軌道檢查車(chē)，意大利；意大利阿基米德綜合檢查列車(chē)的調(diào)查、分析和維護(hù)計(jì)劃；法國(guó)軌道檢查車(chē)；法國(guó)“V150”列車(chē)，創(chuàng)有碴軌道列車(chē)速度新紀(jì)錄；法國(guó)國(guó)營(yíng)鐵路公司自1981年以來(lái)已經(jīng)修建了東南線、大西洋線、北線和地中海線的高速鐵路，并正在修建東線的兩個(gè)東段和西段，總長(zhǎng)1760

8、公里。2003年，SNCF開(kāi)始改裝三速高速公路網(wǎng)列車(chē)。經(jīng)過(guò)一年多的車(chē)輛調(diào)試，它被改造成IRIS 320(命名為MGV)，并于2006年投入使用。法國(guó)SNCF“MGV”安全綜合檢查列車(chē)、MGV檢查周期預(yù)計(jì)為每?jī)芍芤淮?，設(shè)計(jì)目標(biāo)是在正常列車(chē)運(yùn)行條件下檢查各種基礎(chǔ)設(shè)施參數(shù)。車(chē)輛檢測(cè)項(xiàng)目相對(duì)完整，主要檢測(cè)功能有：(1)軌道檢測(cè)(安裝在第一輛車(chē)上):軌道幾何(采用激光檢測(cè))；車(chē)身加速度；軸箱加速度、車(chē)輛噪聲；鋼軌表面圖像記錄；線環(huán)境的數(shù)字圖像采集；緊固件、軌枕和道碴的測(cè)試。(2)接觸網(wǎng)檢測(cè)(安裝在第二輛車(chē)上):電流接收檢測(cè)(電弧、電壓、電流和弓網(wǎng)圖像)；懸鏈線的動(dòng)態(tài)參數(shù)(沖擊和硬點(diǎn)、垂直加速度、懸鏈線高

9、度和拉出值)。下一步是研究接觸網(wǎng)的厚度測(cè)量。(3)信號(hào)檢測(cè)(安裝在第三輛車(chē)上):機(jī)車(chē)信號(hào)傳輸參數(shù)(TVM)(機(jī)車(chē)信號(hào))；列車(chē)速度控制信標(biāo)參數(shù)(KVB)(列車(chē)控制信息)；軌道上的點(diǎn)響應(yīng)。下一步是研究ERTMS標(biāo)準(zhǔn)和。(4)通信檢測(cè)部分(安裝在第四輛車(chē)上):車(chē)地通信的無(wú)線覆蓋；全球移動(dòng)通信系統(tǒng)和全球移動(dòng)通信系統(tǒng)的無(wú)線覆蓋.(5)其他檢查項(xiàng)目(安裝在第四節(jié)車(chē)輛上):列車(chē)定位、速度、氣象條件、風(fēng)速和道口。首先，高速鐵路上的綜合檢查列車(chē)越來(lái)越受到重視。日本的東一號(hào)、意大利的阿基米德、法國(guó)的IRIS320和中國(guó)的高速綜合檢查列車(chē)都為高速鐵路和既有線提速區(qū)段的安全高效運(yùn)行提供了保障。二是列車(chē)綜合檢查的技術(shù)思

10、路，即通過(guò)共享時(shí)間、里程和速度信息，同時(shí)保持各專(zhuān)業(yè)的相對(duì)獨(dú)立性，實(shí)現(xiàn)檢查信息的時(shí)空同步。第三，檢測(cè)內(nèi)容越來(lái)越豐富，相應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)和設(shè)備已經(jīng)從公共工程道床、軌枕、扣件、鋼軌、軌道幾何形狀和隧道凈空發(fā)展到電氣化設(shè)備和通信信號(hào)設(shè)備。第四，激光和攝像機(jī)檢測(cè)技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，提高了檢測(cè)速度、準(zhǔn)確性和可靠性。隨著我國(guó)鐵路提速戰(zhàn)略的實(shí)施，對(duì)列車(chē)的安全性和舒適性提出了更高的要求。同時(shí)，運(yùn)行速度的提高和重載列車(chē)的運(yùn)行增加了對(duì)軌道的破壞，導(dǎo)致軌道狀態(tài)的惡化。因此，加強(qiáng)軌道動(dòng)態(tài)檢測(cè)，及時(shí)掌握軌道質(zhì)量狀況，正確指導(dǎo)線路維護(hù)，確保鐵路運(yùn)輸安全，已成為鐵路工作的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)工作。截至2004年，我國(guó)鐵路現(xiàn)役軌道檢查車(chē)根

11、據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)的類(lèi)型分為四種類(lèi)型：GJ-3型、GJ-4型、GJ-4G型和GJ-5型。第二部分是我國(guó)軌道檢測(cè)車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀。GJ-3型軌道檢測(cè)車(chē)的技術(shù)特點(diǎn)是采用慣性基準(zhǔn)原理，利用傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，直接以傳感器電壓信號(hào)作為不平順超限的依據(jù)，計(jì)算機(jī)直接采集超限等級(jí)和數(shù)量計(jì)算罰分，繪圖儀記錄不平順波形，可以檢測(cè)車(chē)體的高低、水平、三角坑、垂直和水平振動(dòng)加速度，但無(wú)法檢測(cè)軌距和軌道方向。從70年代末到80年代初，GJ-3軌道檢測(cè)車(chē)的電路大多采用分立元件，穩(wěn)定性差，安裝時(shí)間跨度長(zhǎng)。即使在同一臺(tái)儀器上使用的部件也不一樣，接口也不完全一樣，這就給備件的選擇和備用帶來(lái)了很大的困難，也給維護(hù)和修理帶來(lái)了很大的困難。

12、GJ-4軌道檢測(cè)車(chē)在美國(guó)T10軌道檢測(cè)車(chē)的基礎(chǔ)上，采用慣性基準(zhǔn)原理，采用“傳感器-模擬信號(hào)處理-數(shù)字信號(hào)處理”的綜合補(bǔ)償系統(tǒng)，對(duì)各種誤差信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償和校正。檢測(cè)項(xiàng)目相對(duì)完整。除了評(píng)估軌距、軌道方向、高度、水平、三角坑和車(chē)體的水平和垂直振動(dòng)加速度外，它還可以識(shí)別具有顯著特征的地面，如道岔、道口和橋梁。GJ-4軌道檢測(cè)車(chē)的外觀由GJ-4軌道檢測(cè)車(chē)組成。GJ-4軌道檢測(cè)車(chē)檢測(cè)系統(tǒng)采用先進(jìn)的模數(shù)混合處理系統(tǒng)。傳感器信號(hào)首先進(jìn)入信號(hào)切換和監(jiān)測(cè)裝置，然后被送到信號(hào)模擬預(yù)處理裝置進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理后的信號(hào)通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換和監(jiān)控裝置后，進(jìn)入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。根據(jù)數(shù)學(xué)模型，對(duì)信號(hào)進(jìn)行去極化、校正、補(bǔ)償、濾波和合成

13、，計(jì)算出軌道幾何參數(shù)。同時(shí)，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，提取超限值，并打印、存儲(chǔ)和顯示報(bào)告。幾何參數(shù)經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡轉(zhuǎn)換后，通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換和監(jiān)控裝置送到繪圖儀記錄波形。為了克服GJ-4軌道檢測(cè)車(chē)軌距吊車(chē)梁的上述問(wèn)題，本世紀(jì)初從美國(guó)ImageMap公司引進(jìn)了裝有激光軌道測(cè)量系統(tǒng)的GJ-5軌道檢測(cè)車(chē)。GJ-5軌道檢測(cè)車(chē)采用慣性基準(zhǔn)法和非接觸測(cè)量方式，光電伺服機(jī)構(gòu)被基于攝像原理的軌距和軌道測(cè)量系統(tǒng)取代。所有傳感器安裝在懸掛在轉(zhuǎn)向架框架上的檢測(cè)梁上，軌距懸掛梁被取消。經(jīng)過(guò)一系列減震后，檢測(cè)梁的振動(dòng)和沖擊大大減小，安全性顯著提高，檢測(cè)設(shè)備在特定檢測(cè)速度下發(fā)生共振的可能性也被消除。由于伺服機(jī)構(gòu)沒(méi)有往復(fù)運(yùn)動(dòng)，檢測(cè)設(shè)備

14、的故障率大大降低。GJ-5軌道檢查車(chē)、軌道檢查車(chē)、GJ-5軌道檢查車(chē)的基本檢測(cè)原理它可以測(cè)量軌距、軌道方向、高度、水平、三角坑、曲率、車(chē)體加速度、鋼軌波磨、鋼軌磨耗和斷面等。其計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由一臺(tái)VME計(jì)算機(jī)和多臺(tái)Windows平臺(tái)計(jì)算機(jī)組成，采用TCP/IP協(xié)議構(gòu)成車(chē)載局域網(wǎng)。VME計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和軌道幾何數(shù)據(jù)合成。運(yùn)行Windows2000系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)作為服務(wù)器與VME計(jì)算機(jī)通信，采集測(cè)試數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并判斷超限。其他Windows平臺(tái)計(jì)算機(jī)可以運(yùn)行相應(yīng)的軟件，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器通信，完成幾何數(shù)據(jù)顯示、超限編輯、報(bào)表打印和里程檢查等任務(wù)。ImageMap公司提供WinDBC、DefectEd

15、itor、DefectMonitor、OnDemandReport和TermiFlex軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作。2004年，鐵道部引進(jìn)了五輛GJ-5軌道檢測(cè)車(chē)，分別分配到鐵道部基礎(chǔ)設(shè)施檢測(cè)中心、蘭州鐵路局和烏魯木齊鐵路局。在將GJ-5型軌道檢查車(chē)應(yīng)用于軌道檢查過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)外方提供的部分軟件不能滿足實(shí)際工作要求，存在超限編輯軟件功能單一、報(bào)表生成軟件效率低下等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了正常的檢查工作。為了解決這些問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了超限編輯器、報(bào)表生成、超限數(shù)據(jù)分布和幾何波形數(shù)據(jù)分布等車(chē)載數(shù)據(jù)處理軟件。(1)GJ-5軌道檢查車(chē)超限數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在服務(wù)器計(jì)算機(jī)的Access數(shù)據(jù)庫(kù)中。超限編輯器采用ADO數(shù)據(jù)訪問(wèn)引擎。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)

16、訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，目前可以完成對(duì)超限數(shù)據(jù)的搜索、過(guò)濾、刪除和恢復(fù)、計(jì)算超限公里扣分、導(dǎo)出和打印超限數(shù)據(jù)等功能。通過(guò)車(chē)載GSM短信模塊，還可以實(shí)現(xiàn)嚴(yán)重超限信息的即時(shí)發(fā)送。軟件還具有數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，可以將表格中顯示的超限數(shù)據(jù)以Excel格式導(dǎo)出，方便其他應(yīng)用。過(guò)濾和顯示的數(shù)據(jù)也可以通過(guò)打印功能以所見(jiàn)即所得的方式打印。該軟件還可以在多種情況下運(yùn)行，即可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)超限編輯器，并可以分別打開(kāi)不同的檢測(cè)數(shù)據(jù)，以便在檢測(cè)過(guò)程中查看歷史數(shù)據(jù)，從而更好地確認(rèn)超限。(2)報(bào)表生成軟件報(bào)表生成軟件可以完成報(bào)表的生成、預(yù)覽、打印以及節(jié)數(shù)據(jù)的導(dǎo)出功能。數(shù)據(jù)庫(kù)中的任何歷史數(shù)據(jù)都可以匯總生成相應(yīng)的嚴(yán)重超限報(bào)告、曲線數(shù)據(jù)報(bào)告、超

17、限公里匯總報(bào)告、軌道質(zhì)量指標(biāo)報(bào)告、波浪磨耗報(bào)告和斷面匯總報(bào)告。(ImageMap公司為軌道檢測(cè)車(chē)輛提供的軌道幾何波形查看軟件WinDBC軟件，可以在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示波形數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)測(cè)量、打印輸出等功能，并可以比較歷史數(shù)據(jù)，功能非常強(qiáng)大。然而，因?yàn)槲覀儧](méi)有相應(yīng)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，我們不能把軟件分發(fā)給工程部和其他部門(mén)。此外，ImageMap公司獨(dú)特的地理信息文件格式非常復(fù)雜，不僅包括波形數(shù)據(jù)，還包括其他數(shù)據(jù)，因此文件很大。100公里的平均檢測(cè)對(duì)應(yīng)60MB的波形數(shù)據(jù)，不利于數(shù)據(jù)分布。嘿。第三部分，跟蹤檢查的內(nèi)容，檢驗(yàn)坐標(biāo)系的定義，軌道檢查車(chē)檢查項(xiàng)目的正號(hào)定義，以及軌距(偏差)的正負(fù)：當(dāng)實(shí)際軌距大于標(biāo)準(zhǔn)軌距時(shí)，軌距偏差為正，否則為負(fù)；高與低正與負(fù)：高與低正與負(fù)；鋼軌正負(fù)：正沿軌檢查車(chē)，正對(duì)左，負(fù)對(duì)右；水平正負(fù)：正沿軌道檢查車(chē)，正在左軌高度，負(fù)相反；曲率正負(fù)：沿軌道檢查車(chē)為正，右轉(zhuǎn)彎為正，左轉(zhuǎn)彎為負(fù)；車(chē)體水平加速度：平行于車(chē)體地板，垂直于軌道方向，正沿軌道檢查車(chē)，正向左；車(chē)身垂直加速度：垂直于車(chē)身地板，正向向上。軌道檢查車(chē)前進(jìn)方向：檢測(cè)光束位于軌道I的兩位端中國(guó)軌道檢測(cè)車(chē)動(dòng)態(tài)檢測(cè)項(xiàng)目