铁路工务检测技术

1、铁路工务检测技术，主讲人：杨荣山电话政信箱：西南交通大学，主要内容，轨道检测与评估管理轨道静态检测技术轨道几何状态动态检测技术轨道内部损伤检测技术轨道连续弹性检测系统线路综合检测列车道岔监控系统无缝轨道检测系统轨道结构参数及动态测试技术国外高速铁路工务检测技术，2020/7/7，3，1轨道检测与评估管理，工务检测意义：1。工务检查是评估既有线质量状况、科学合理制定维修计划的重要手段和依据；2.公共工程检测可以为新线路设计、线路病害原因分析和维修标准制定提供重要的测量数据。2020/7/7，4，1轨道检查和评估管理，1.1公共工程检查分类，分为检查内容：设备状态检查、轨

2、道几何和位置检查、行驶稳定性检查；它可以分为手动静态检测和动态检测的检测车辆。1.1.1公共工程设备状态检查、钢轨状态检查钢轨状态主要包括轨头磨损、钢轨波磨、接头不平顺、钢轨内部核损伤和裂纹等。应通过检查设备进行检查，如打磨测试仪或轨头轮廓仪、波浪磨损检测装置、波浪磨损检测车和钢轨探伤车。轨枕状态检查轨枕状态检查的主要内容包括：轨枕顶面螺栓孔附近或两个螺栓孔之间的纵向裂纹、轨枕顶面螺栓孔附近的横向裂纹、轨枕中部顶面横向和横向垂直裂纹、轨枕肩部水平裂纹和损伤、空吊轨枕等。2020/7/7/5/1，轨道检查和评估管理，道床状态检查，包括道床断面尺寸、道床污垢和硬化程度等。无碴轨道道床状态检查：道床

3、裂缝、层间连接和整体位移；其他轨道状态检查包括轨道弹性连续检测、无缝轨道状态检测和监控、道岔状态检测和监控以及巡逻车。2020/7/7/6/1轨道检查和评估管理、1.1.2轨道几何尺寸检查、轨道几何尺寸的静态检查应使用通用轨道尺、钢丝绳、板尺等检查工具，包括线路几何尺寸和道岔几何尺寸，沿道路逐点进行。轨道几何动态检测轨道几何动态检测的主要设备是轨道检测车，检测结果是轨道动态几何误差、运行部件振动和行驶稳定性。2020/7/7/7/1轨道检查和评估管理，1.1.3行驶稳定性检查，除了轨道检查车上车体的加速度能反映行驶稳定性外，工段或铁路局的管理人员或技术人员应定期乘坐附加列车，并携带附加的乘骑工

4、具检查行驶稳定性。倍增器通常是一种振动加速度测量仪器。当倍增器测得的振动加速度超过极限值时，倍增器会自动发出报警声，并随时记录报警时的线路位置，通知相关作业段或作业区查找车辆晃动的原因并进行整改。1.1.4轨道状态和行驶稳定性的其他检测设备，(1)综合检测车一般集中对线路、车辆、电源和信号进行专业检测，称为综合检测车。(2)轨道确认车轨道确认车具有部分轨道检查车和轨道巡逻车的功能。(3)车载线路动态检测装置包括主轨道检查车的功能。2020/7/7/8/2，轨道静态检查技术，轨道静态检查是指在无列车荷载时，使用轨道尺、弦、灯线检查仪等检查工具或设备对线路进行检查。检查内容主要包括轨距、水平、高度

5、和方向等轨道几何尺寸，以及空吊板、钢轨接头、防爬设备、连接件、轨枕和道口等设备状态。2.1静态检查设备，2020/7/7/9/2，轨道静态检测技术、行走式数字轨道尺、轨道静态检测技术，轨道检测仪器(轨道检测小车)，这是一种测量轨道静态几何参数的小型小车。安伯格线检测器GRP 5000安伯格线检测器(GRP系统FX)，可测量轨道的几何尺寸和三维绝对坐标，并自动测量轨道轨距、水平(三角坑)、高度和轨道的360度横截面。在2020年7月7日和2020年11月2日，我国使用的主要线路检测仪器有：GJY-1-1、GJY-H-1、GJY-H-2、GJY-H-3、GJY-H-4、GJY-T-LX和GJY-T

6、-L。GJY-T-4线路检测仪器的微机系统(如下图所示)用于记录和分析检测数据，并将测量结果显示在液晶显示屏上，GJY-T-4轨道试验机，2020/7/7，12，2轨道静态检测技术，2.2钢轨表面损伤状态静态检测设备，钢轨的主要损伤状态包括轨头侧面磨损、轨头垂直磨损、轨波磨损、轨头表面擦伤和剥落、轨头胖边、钢轨本身和接头或焊缝的不规则性等。目前，钢轨表面损伤检测的主要仪器有钢轨磨耗检测装置、钢轨波磨检测仪或波磨检测车。2.2.1、钢轨侧面磨耗和垂直磨耗检测设备、机械接触式钢轨磨耗试验机、轨节针磨耗试验机、游标式钢轨磨耗试验机、2020/7/7、13、2年轨道静态检测技术、MiniProf轨节接

7、触式测量、2020/7/7、14、2年轨道静态检测技术、光学系统非接触式钢轨侧面磨耗试验机，其检测原理如图所示：测量原理、非接触式钢轨断面测量仪及测量结果、7月、7月、15、2年轨道静态检测技术钢轨平顺性和波磨检测设备，钢轨波磨和其他不规则性，过去用基准尺和塞尺测量。 钢轨平直度测量仪(如图所示)是一种相对精确的钢轨平滑度和波磨静态测量设备。轨道直线度测量仪，2020/7/7，16，2轨道静态检测技术，激光轨道高度和方向检测设备，XJY-100线激光测量仪由发射器、接收器和数据采集处理系统组成。发射装置由激光源、框架、二维调节机构和瞄准器组成；接收装置由框架和二维光电测量靶组成。XJY-100

8、线激光测量仪、轨道静态检测技术和2020/7/7/17/2轨枕状态检测设备，钢筋混凝土轨枕经常出现裂缝、掉块和断肩，严重时影响线路质量，危及行车安全，因此有必要加强对轨枕状态的检测。Bvsys轨枕表面检测系统，Bvsys轨枕表面检测系统，该系统可安装在列车或轨道检测设备车上，该系统配有两个像素为0.40.5毫米的摄像头，其图像分析系统可提供混凝土轨枕和路基表面的状态，以便尽早发现混凝土轨枕的表面裂缝和块状物。2020年7月18日，轨道静态检测技术、路基状态检测设备和探地雷达系统在铁路检测中得到广泛应用，可用于检测路基、桥梁和隧道结构等。下图为检测路基状态的探地雷达设备，可检测路基的腐败、厚度和

9、变化、内部积水和埋地设备。探地雷达轨道道床状态检测设备，2020/7/19/3轨道几何状态动态检测技术，轨道几何状态动态检测设备主要是轨道检查车。我国XGJ-1型准高速(140，160 km/h)轨道检测车可检测13项：左右轨前后高度、轨道方向、水平、左右轨不平顺、曲线外轨超高、曲线半径、轨距、线路变形、车体水平和垂直振动加速度、左右轴箱垂直振动加速度等。除了检测轨道几何形状和位置外，还可以从轮轨相互作用和行驶稳定性方面对轨道状态进行综合评价。，2020/7/20/3，3.2，GJ-4轨道检查车，GJ-4轨道检查车外观，2020/7/7/21/3，1。GJ-4轨道检查车检查系统，BVA GJ车

10、体垂直振动加速度传感器；车身水平振动加速度传感器；LJBA左轴箱振动加速度传感器；RJBA右轴箱振动加速度传感器；中国科学院陀螺平台；滚动速率陀螺：偏航摇头速率陀螺：INCL测斜仪：DT1车辆转向架构架与车体之间的位移计；双位置转向架构架与DT2车辆核心板之间的前位移计；DT3车辆三位转向架构架与车体芯板之间的后位移计；LPDT是一个位移计，用于测量轴左侧轴箱和车身之间的垂直位移；安装在LACCLPDT车体固定端上方的垂直加速度计；RPDT是一种位移计，用于测量轴右侧轴箱和车身之间的垂直位移；安装在RACCRPDT车体固定端上方的加速度计；安装在ALGN轨距测量梁中心的轨道方向测量加速度计；A

11、LD地面标志测量传感器：右光电编码器；左光电编码器；LKAM左规光电传感器；LGDT左量表位移计；RKAM右规光电传感器；右侧仪表位移计；2020/7/7，22，3轨道几何动态检测技术，2。测量原理，(1)轨距，如下图所示，轨距测量装置由原理和结构相同的左右两个子装置组成，分别测量左右轨道的轨距变化分量，两个轨距分量之和即为轨距值。2020/7/7/23/3，轨道几何动态检测技术，(2)曲率，曲率定义为与具有一定弦长(如30m)的曲线轨道相对应的中心角(度/30m)。用于测量曲率的传感器分布如下所示。偏航角速度陀螺仪偏航测量车身的偏航角速度；位移计DT1测量车体一端的芯板和转向架框架之间的相对

12、位移；位移计DT2和DT3测量车体二位端中心板前后两侧与二位转向架构架之间的相对位移；光电编码器TACH提供速度和距离信息。传感器分布用于测量曲率，轨道几何动态检测技术于2020/7/7/24/3，曲率测量的信号流程如下。摇头速率陀螺的输出信号经过B(s)一阶模拟滤波处理后，进入计算机进行数字处理。C(z)是一阶数字滤波器。C(z)的输出是单位采样距离对应的车体方向角和曲率测量的信号流，2020年7月和2020年7月的轨道几何状态动态检测技术，以及(3)水平(超高)，其被定义为同一轨道区段上两个顶轨之间的高度差。曲线上的标高称为超高。用于测量液位的传感器分布如下。左图显示了用于测量液位的传感器

13、的分布。图中，使用INCL测斜仪和滚动陀螺仪测量车体的滚动角，使用LPDT位移计和RPDT测量车体与车轴的相对角度。将车体的滚动角度与车体与车轴之间的角度相结合，计算出轨道倾角，由轨道倾角和两条轨道中心线之间的距离(1500毫米)计算出水平值。2020/7/7/26/3轨道几何状态动态检测技术，(4)高度指钢轨顶面的纵向波动。利用惯性基准原理测量高度，得到高度变化的空间曲线，并转化为弦长测量值。下图显示了惯性基准原理。2020/7/7/27/3轨道几何状态动态检测技术，m是车体的质量，k和c分别代表其弹簧和阻尼。位移计LPDT(RPDT)测量车身和车轴之间的相对位移W，加速度计A的输出值A的第

14、二积分是车身相对于惯性基准的位移Z。图中的加速度计a是前面提到的LACC。轨道高度不平顺值y的计算公式为：轨道高度不平顺；车身相对于惯性基准的位移；之间的位移测向公式如下：2020/7/7，29，3轨道几何状态动态检测技术，(6)反映轨道顶部平整度的畸变(三角坑)。如下图所示，如果轨道顶部abcd的四个点不在同一个平面上，则从点C到由三个点abd组成的平面的垂直距离h会扭曲。变形会导致车辆有三个支撑点和一个悬挂点，这很容易导致脱轨，特别是当列车从圆曲线运行到缓和曲线时。2020/7/7，30，3轨道几何状态动态检测技术，失真h的计算公式为：式中：由以上可知，该电平已被电平测量系统测量，所以失真

15、值可根据规定的基长取两段电平差得到。GJ-4轨道检测系统的基础长度是可变的，目前设置为2.4m，2020/7/7/31/3，轨道几何动态检测技术，3.2.1 GJ-5轨道检测车的工作原理和检测项目，1。GJ-5轨道检查车。GJ-5轨道检测车的基本检测原理是：检测光束的惯性空间参考由光纤陀螺和加速度计构成，检测光束的左右轨道横向和纵向偏移值由激光相机传感器和图像处理技术获得。GJ-5轨道检测车可以测量轨距、轨道方向、高度、水平、三角坑、曲率、车体加速度、轨道波磨损、轨道磨损和横截面。2020/7/7，32，3轨道几何状态动态检测技术，3.3轨道状态确认车，3.2.1国内外概况。1992年，东日本

16、公司开发了R-300轨道状态确认车，这是一种自行式双轴车辆，最高运行速度为80公里/小时，长度为8.3米，重量为15吨；1993年研发了R-400新型轨道状态确认车，也是一种自行式双轴车辆，长9.4米，轴距5.5米，重量21吨，最大运行速度100公里/小时，测量速度约40公里/小时。确认车的主要任务如下：(1)检查线路维护作业是否真正结束；(2)线路维护作业后，检查建筑物范围内的线路上是否有工具、设备等异物，并根据检查结果确认业务列车是否能够运行，这是“确认车”名称的由来；(3)维护操作后检查并验收线路。2020/7/7/33/3，轨道几何状态动态检测技术，由于轨道综合检查车每10天检查一次，所以每天检查线路的确认车的期望越来越高，除了保证行车安全的功能外，还希望用于：确认夜间维护作业的工作状态并掌握其作业效果；掌握轨道薄弱的位置和每天的恶化和发展；应使用确认车辆的测量波形图进行轨迹准备。2002年5月，中国完成了对轨道车设计图纸的审查，2002年底，完成了轨道状态确认的所有样车，并在秦沈客运专线进行了实际测试。到目前为止，我国研制的确认车已检测到近万公里线路，测量结果与实际轨道状况一致，取得了令人满意的结果，达到了研制确认车的目的，满足了保障旅客列车安全的要求。2