3 技术基础

3.1 轨检车检测项目

轨检车检测项目包括：

①轨道几何参数(高低、轨向、水平(超高)、三角坑、曲率、轨距等)；

②车辆动力参数(车体垂直和水平振动加速度)；

③列车的运行速度和里程位置；

④线路的里程标和百米标、道岔、道口、桥梁等线路标志。

3.2 轨检车整体系统

安全综合接测车具有5个检测子系统：轨道状态检测；接触网检测；轮轨连续作用力测量；线路周边环境监视；通信信号检测。

图1 综合检测车系统

轨道状态检测子系统有30个传感器, 22个用于检测高低、轨向、轨距、水平(超高)、扭曲、曲率、复合不平顺、车体垂向及横向振动加速度, 轴箱垂向振动加速度、噪声、地面标志、速度及里程, 8个传感器用于测量钢轨断面。

图2 轨道状态检测子系统

3.3 我国轨检车发展情况

1．中国铁路自制第一辆轨道检查车

1953年4月，唐山机车车辆厂设计制造了中国铁路首辆轨道检查车。车内设有厨房、卫生间、卧铺间、修理室和检测记录厅，采用钢丝绳和滑轮传导做计算轨道技术状态的信号，可准确检测轨距、三角坑、接头震动及摇晃四项工务部门所需的线路主要参数，确定线路病害位置和损坏程度，减轻了工人步行检测的体力劳动，提高了检测效率，填补了国内机械检测铁路线路的一项空白。

图3 机械传导轨道检查车

2．GJ-3型轨道检查车

图4 GJ-3型轨道检查车

3．GJ-4型轨道检查车

为了保证轨检车运营安全以及高速检测时轨检车轨距轨向检测精度，铁道部决心将现有GJ-4型轨检车基于轴箱的伺服光电式轨距轨向测量系统改造为基于构架的激光-断面式轨距轨向测量系统。

按照铁道部的要求，检测中心对郑州局轨检车DJ998416进行了轨距轨向改造，改造的主要内容包括更换新型轨距梁和光电编码器，在Windows系统下实现超限数据、报表和波形的编辑和输出，以及波形图的实时显示、回放、对比和打印功能等。

GJ-4型轨道检查车是为检查轨道病害，消除事故隐患、指导线路维修、提高线路平顺性、保障行车安全而研制的大型动态检测设备。该轨检车技术先进、测量准确，检测中心研制的GJ-4型轨检车巳在多个铁路局推广使用，对保证铁路运输安全和提高旅客列车的平稳舒适性均发挥了重要作用。GJ-4型轨道检查车具有下列特点：

(1)采用惯性基准测量原理和无接触测量方法，应用伺服跟踪、光电、陀螺、数字滤波等新技术；采用传感器—模拟信号处理—数字信号处理组成的捷联式综合补偿测量系统。

(2)应用车载计算机局域网实时处理轨道状态信息。

轨检车检测系统实现了轨道几何状态数据的实时采集和处理，自动完成数据的修正、滤波和几何参数的合成，在计算机屏幕上显示几何参数波形图和里程、速度等信息，摘取超过标准的几何参数的峰值、长度和位置，并能对超限处所进行编辑整理；获取曲线起终点位置、曲线长度、半径、平均超高和加宽等曲线要素信息；可以根据用户需要选择打印波形图和轨道状态报告表。

(3)检测功能强、测量精度高。

图5 GJ-4型轨道检查车

4．GZQ-1型轨道状态检查确认车

GZQ-1型轨道状态确认车是铁道部科技司为保障秦沈客运专线高速旅客列车运行安全而研制的第一辆具有确认轨道状态行车条件功能的检测车。

图6 GZQ-1型轨道检查车

5．200km/h轨道检测车

2007年3月27日，由中国南车集团南京浦镇车辆厂自主研制的我国首辆200km/h轨道检测车顺利下线。该车实现一系列技术创新和突破，达到国际同类产品先进水平。它的研制成功，填补了我国200km/h轨道检测车研制空白，是我国铁路装备制造业实施从制造走向创造战略，结出的又一喜人成果。

这辆具有现代审美情趣的200km/h轨检车，外观以乳白色为主色调，配以黑色贴接式窗带，在一条大红流线型色带的下方是一条普蓝色的色块，与呈流线型的司机楼相映成趣，美观豪华气派；车内工作间、会议间、卫生间、盥洗室分布合理，色调明快，各种设施齐全。

200km/h轨道检测车，是专门用于检测高速铁路轨道和路基安全技术参数，确保高速列车行车安全的重要装备，我国目前还没有这个速度等级的轨检车。去年5月，浦镇厂取得5辆200km/h轨检车研制任务，仅用三个月就完成技术设计，5个月完成施工设计。通过引入国际先进的RAMS管理模式，经过近一年时间努力，实现了六大系列十几项技术创新和突破：采用新型密封塞拉门和贴接式窗带；为改善车内空气质量，增加了空调压力保护装置；

图7200km/h轨道检测车

司机楼采用流线型结构设计，空调机加装导流装置，提高了车辆的空气动力学性能；车辆布线全部采用模块化线槽，实现车内所有水电气管线集成化，提升了安全可靠性。该车还增设了污水收集箱，车内设备和装饰材料生产组装模块化，并采用该厂引进消化国际先进技术生产的高性能转向架。

4 自己产品原理及优点

陀螺是采用惯性检测原理的轨道检查车中的核心部件。我国GJ-3 型和GJ-4 型轨检车采用的是机电陀螺；最新引进的基于Laserail 技术的轨检车采用的是光纤陀螺。

光纤陀螺基于Sagnac 效应，与机电陀螺或激光陀螺相比，具有如下显著特点：①零部件少，仪器牢固稳定，具有较强的耐冲击和抗加速度运动的能力；②绕制的光纤增长了激光束的检测光路，使检测灵敏度和分辨率比激光陀螺仪提高了好几个数量级，从而有效地克服了激光陀螺仪的闭锁问题；③无机械传动部件，不存在磨损问题，因而具有较长的使用寿命；④相干光束的传播时间极短，因而原理上可瞬间启动；⑤易于采用集成光路技术，信号稳定可靠，且可直接用数字输出，并与计算机接口联接；⑥具有较宽的动态范围；⑦结构简单，价格低，体积小，重量轻。

目前安装在轨检车中的惯性测量系统存在诸多缺点，这些缺点使得轨检车的工作特性无法正常发挥。造成这些缺陷的主要原因是，原先基于激光陀螺仪所设计的陀螺系统主要是针对海运和空运领域。因此这些陀螺系统在轨检车中的使用不符合其初始规划。某些系统的技术参数不够用来满足新型应用的需求，某些系统存在很多老式的测量功能无法适应新型应用的测量需求。综上考虑，从价格方面看也是不合理的。只有在不出现任何意外的前提下，陀螺可勉强维持正常工作。

最近几年，我们的团队在固态惯性测量设备的研发和生产，即光纤陀螺仪和加速度计领域，已取得明显的成就。不仅被广泛应用于许多重要部门，而且，也是轨检车中所必须的高精度、经济型惯性测量系统(IMS)的基础。

调研者和专家得出结论，我们现有产品的工作性能，可在短时间内研发出基于光联公司（Optolink）三轴陀螺仪的适用于轨道检测的专有惯性系统。研发完成并顺利经过测试。结论表明，此系统可完全取代现有的测量系统并提供更多优势，如：

l  消除现有测量系统的大部分缺点

l  保证10000多工作小时

l  把功耗降底到目前的1/10

l 减小体积