轨道检查车

发展沿革

早期轨道状态采用人工检测，19世纪70年代出现了轨道检查小车。用人力推行小车和机动的检测小车进行检测。用这些方法检查不能反映轨道在列车车轮荷载作用下的几何状态。

因此在19世纪70～80年代，欧洲有些国家开始研究在普通客车上装备检测设备，并出现了一些雏型的轨道检查车。20世纪初，俄国、德国和美国铁路正式使用轴重较大的客重式机械轨检车，检测在轮载作用下的轨道几何状态，开创了轨道动态检测新阶段。

机械轨检车是借助检测车轮、重铊、杠杆、滑轮、弹簧等机件，由钢丝绳直接牵动绘图笔在纸带上记录检测的结果。这种轨检车的检测速度低，误差大。

20世纪50年代末，苏、日等国制成电气轨道检查车。此后各种电测装置逐渐取代了机械检测系统。

70年代以前的轨检车，都用弦测法和接触检测小轮来测量轨道的不平顺状况。弦测法的测量值随测量弦的长度与轨道不平顺波长的比值变化，测得的高低等波形，往往与实际轨道不平顺情况有较大的差异。接触检测小轮在高速时，因惰性等影响，误差较大。

近十多年来，由于行车速度提高，运量增大，需进一步提高轨道的不平顺性，要求更准确地测出轨道不平顺波形，因而促进了轨道检测新技术的发展。70年代前期，美、英、日等国相继采用惯性基准、无接触检测等先进技术，研制成功用电子计算机自动处理检测数据、能如实地反映轨道状态、检测速度达每小时200公里的现代化高速电子轨道检查车。

近年来，各国使用的现代轨道检查车由检测和数据处理系统（图1）、发电供电系统、空气调节系统、仪表工作室、了望台以及走行转向架等几部分组成。

其检测项目有轨道的高低、水平、三角坑、方向、轨距，以及里程和行车速度等。有的还能测量曲线超高、曲率，以及高低方向等轨道不平顺的变化率、曲线通过的均衡速度等。

还有些现代轨检车通过测量车体和轴箱的振动加速度、轮轨作用噪声，以及轮轨间的垂直力、水平力、脱轨系数等，为更全面地评价轨道的状态提供依据。现代轨检车能及时提供直观反映轨道状态的波形图，并能提供经车载计算机处理打印成的轨道状态报告表，以及记录在磁带上的轨道状态资料等。有的还可在轨道状态严重不良和需紧急补修的地方，直接在轨道上喷上颜色标记。将磁带记录送地面计算机进一步处理，便可编制出各种轨道状态管理图和轨道整修作业计划表。

发展状况

轨道检查车

中国于1953年试制成功第一辆自己设计的客车式机械轨检车。 1971年中国又制成“TSK22”型电气轨道检查车。这种电气轨检车长约26米，自重约62吨，能同中国的特快列车联挂进行检测。

这种电气轨检车采用旋转变压器作位移传感器，借助三个轮对所构成的18.5米不对称弦测量轨道高低，用三轴转向架的三个轮对构成的 3.4米对称弦测量钢轨接头低陷；轨道水平状态由陀螺装置测量，三角坑由相距15.1米的两个轮对测得。测量结果用电磁笔记录仪记录在纸带上。

70年代中期，中国开始进行轨检新技术的研究，现已先后研制出能测量轨道高低、水平、轨面不平顺的“惯性基准轨道不平顺检测装置”和“轨道超高检测装置”、“充电式轨距检测装置”、“多功能振动检测装置”等新装置。目前正在进一步研制用这些新装置和其他先进设备（如电子计算机等）装备的新型轨道检查车。

GJ-3型轨检车

GJ-3型轨检车的技术特点是采用惯性基准原理、运用传感器技术和计算机技术，直接以传感器电压信号作为不平顺超限根据，计算机直接采集超限等级和数量计算扣分，笔式绘图仪记录不平顺波形，可以检测高低、水平、三角坑、车体垂直和水平振动加速度，但轨距、轨向尚无法检测。GJ-3型轨检车的电路大多采用20世纪70年代末至80年代初的分离式元件，稳定性差，加之安装时间跨度大，即使同一种仪器使用的元器件也不尽相同，接口也不完全一样，造成了备件选择和备用上的极大困难，养护维修难度很大。

GJ-4型轨检车

GJ-4型轨检车在美国T10型轨检车的基础上，采用惯性基准原理，应用“传感器—模拟信号处理—数字信号处理”组成的综合补偿系统对各种误差信号进行补偿修正，检测项目比较齐全，除评价线路质量状态的轨距、轨向、高低、水平、三角坑以及车体水平和垂直振动加速度等指标外，还可识别道岔、道口、桥梁等地面具有显著特征的标志物，方便工务人员查找轨道病害处所。但其测量轨距、轨向的光电伺服机构存在以下3个方面的问题。

①轨距吊梁对行车安全构成威胁。随着轨检车运行速度的提高，轨距吊梁所受的振动和冲击力大大增加，严重恶化了工作环境，加速了轨距吊梁的疲劳断裂。目前繁忙干线行车间隔只有几分钟，一旦出现轨距吊梁断裂、脱落，将对后续列车的行车安全构成重大威胁。

②装在轨距吊梁上的检测设备故障率较高。随着列车运行速度的提高，安装在轨距吊梁上的光电伺服机构的故障率呈现增长态势。另外，北方寒冷地区一年有3～6个月光电伺服机构由于结冰而无法正常工作，部分地区由于风沙也经常导致光电伺服机构移动失常。

③轨距吊梁在特定检测速度下产生共振，导致检测数据失真。运用中发现，检测速度达115km/h甚至140km/h时，由于轨距吊梁产生共振，导致轨距轨向波形出现典型的谐波波形，检测数据严重失真。

GJ-5型轨检车

为克服GJ-4型轨检车轨距吊梁存在的上述问题，本世纪初我国铁路从美国ImageMap公司引进了装备Laserail轨道测量系统的GJ-5型轨检车。GJ-5型轨检车采用惯性基准法、非接触式测量方式，由基于摄像原理的轨距轨向测量系统取代光电伺服机构，所有传感器均安装在悬挂于转向架构架上的检测梁内，取消了轨距吊梁。由于经过一系列减震，检测梁工作时所受的振动和冲击大大降低，安全性显著提高，同时也消除了检测设备在特定检测速度下产生共振的可能性。由于不存在伺服机构的往复运动，检测设备的故障率也大大降低。其基本检测原理是：由光纤陀螺和加速度计构建该检测梁的惯性空间基准，通过激光摄像传感器和图像处理技术获得左右钢轨距检测梁的横向和垂向偏移值，通过坐标变换、数字滤波、合成处理等得到各项轨道几何参数。GJ-5型轨检车的检测项目更加齐全。

其他功用

轨道检查车可以检测轨道尺寸和不平顺的病害，评定轨道质量，但具体的轨道部件的损坏，如枕木腐朽、扣件松动等还要靠实地人工检查。

为了进一步改进轨道状态的科学管理，还需要研制能测出轨道弹性、道床状态以及某些对行车安全影响较大的复合不平顺状态的轨检车。