轨道检测技术

时间:2020-10-17

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  从1997年4月开始,历经10年,中国铁路既有线路实施六次大面积提速改造工程,至2008年8月1日,时速350 km京津城际客运专线的建成通车,标志着中国铁路已跻身世界高速铁路发达行列,实现了铁路运输装备现代化、控制与管理科学化、检测与故障诊断智能化,设备维护与修理机械化等安全保障技术的重大突破。高速铁路轨道安全检测技术成为实现高速铁路运输安全的基础。

  铁路线路设备是铁路运输业的基础设备,它常年裸露在大自然中,经受着风雨冻融和列车荷载的作用,轨道几何尺寸不断变化,路基及道床不断产生变形,钢轨、联结零件及轨枕不断磨损,而使线路设备技术状态不断地发生变化,因此,工务部门掌握线路设备的变化规律,及时检测线路状态,加强线路检测管理成为确保线路质量、保证运输安全的重要的基础性工作。

  静态检查指在没有车轮荷载作用时,用人工或轻型测量小车对线路进行的检查。主要包括轨距、水平、前后高低、方向、空吊板、钢轨接头、防爬设备、联结零件、轨枕及道口设备等检查。

  线路静态检查是各工务段、车间、工区对线路进行检查的的主要方式之一,工务段段长、副段长、指导主任、检测监控车间主任、线路车间主任和线路工长应定期检测线路、道岔和其他线路设备,并重点检测薄弱处所。

  线路动态检测是在列车车轮荷载作用下通过添乘仪、车载式线路检查仪、轨道检查车等设备对线路进行的检测。

  线路动态检测是对线路进行检查的主要方式之一,也是我国线路检测技术发展的主要方向。

  国内轨道检测技术概况国内轨道检测技术经过20余年的集成创新研究,已初步形成了国内轨道检测技术体系,从检测系统类型划分为GJ-3、GJ-4、GJ-5三种类型,三种检测设备代表了我国不同时期的轨道检测技术发展水平,截止2008年全路共配备各种类型检测设备37辆。其中,GJ-4、GJ-5型检测设备已成为我国既有线路轨道状态监控的主要手段,最高检测速度达到200 km/h。

  20世纪80年代计算机技术和惯性基准测量技术的运用,通过使用组合式元器件,开创了GJ-3型轨道几何状态检测系统。首次实现了高低、水平、三角坑、车体垂直和水平加速度项目实时检测,以检测波形和数值超限方式实时输出检测结果。实现了轨道几何超限计算机自动判别的功能,从而结束了长期采用人工判别超限的方式。

  20世纪90年代,激光、陀螺、自动控制技术和数字滤波等技术的运用,为提高检测设备可靠性,降低GJ-3型轨道检测系统分离元器件稳定性差的缺点,积极吸收国外捷联式检测的优点,通过自主创新,成功开发研制了GJ-4型轨道几何检测系统,在原有GJ-3型检测项目的基础上,新增了轨距、轨向、超高、曲线半径等检测项目。

  GJ-4型轨道几何检测系统实现了我国轨道检测技术自动化,成为既有提速干线检测的主要手段,目前,基于GJ-4型轨道检测系统开发平台研制的地铁自走行检测车已在广州、深圳、南京地铁的线路状态检测工作中使用。

  计算机网络技术、非接触测量技术、激光、惯性传感器技术、卫星定位技术不断发展,为研制开发高速度、高精度、高可靠性、高智能性、综合性的检测系统提供了技术支持。2001年通过引进和消化吸收、自主集成创新方式,研制开发了GJ-5型轨道几何状态检测系统。该检测系统采用计算机局域网技术、计算机VME总线技术、激光摄像非接触测量技术、惯性技术、数字滤波技术、GPS里程同步定位技术等。该检测系统区别于GJ-3、GJ-4型检测系统最明显特点是车下检测设备悬挂梁由轴箱转移到了构架,增加了检测梁的安全性能,从而实现了高速运行条件的安全检测功能。截至目前该类型检测设备已成为第六次大提速后干线]

  在我国高速铁路运行速度超过350 km/h时,适用高速轨道检测技术的实现方式面临严峻挑战,要求轨道检测设备不仅具备时速350 km以上检测速度的检测能力,更重要的是所有检测设备具有更高的可靠性和安全性,检测系统检测项目更全,检测精度更高,系统更加智能化、人性化。未来轨道检测系统具有小巧灵活,向无人值守便携式方向发展,检测数据以无线方式传输等特点,实现等速检测。

  目前,采用光纤数字陀螺和高速激光数字摄像传感器技术,通过惯性基准法、非接触测量方式的LASERAIL4000G型轨道检测系统已实现350 km/h高速检测能力。新型高速检测系统轨道几何状态检测:短波、中波、长波高低和轨向,轨距,水平,三角坑,线路坡度,线路平断面、纵断面曲率(半径)等项目。车辆动态响应检测为车体、构架、轴箱加速度项目。其他辅助检测包括速度、里程桥梁道岔等地面标志检测。检测原理为惯性基准测量,检测方式为便携无人值守模式,数据输出方式为无线传输。以上各种轨道检测系统的成功运用,代表了各个时期的轨道检测技术发展水平,轨道检测技术的迅速发展,为我国高速铁路建设和运输安全,对高速铁路基础设备状态实时监控,为建立高速铁路安全监控体系奠定了重要基础。今后,发展高速铁路轨道检测技术,将成为我国科技保安全的一项重要举措。

  潘亮. 高速铁路轨道几何状态检测技术与实现[D].中南大学,2013.

  陈东生,田新宇. 中国高速铁路轨道检测技术发展[J]. 铁道建筑,2008,(12):82-86.