五型轨检车的检测原理及数据分析

陆贤斌 上海铁路局工务处

轨检车是用来检测轨道的几何状态和不平顺状况，评价轨道几何状态的特种车辆。它是保障行车安全、平稳、舒适和指导轨道养护维修的重要工具。它在工务"轨控"工作中具有不可替代的作用。

随着这几年中国铁路跨越式发展的不断深入，行车速度不断提高，运量不断增大，同时又要确保列车的行车安全和舒适度，对工务部门而言，加强轨道动态检查力度是行之有效的办法之一。在各种轨道动态检查设备中，轨检车具有全面，科学，稳定的特点。为了适应当今铁路的发展要求，轨检车也在不断的更新换代，上海局的WX999307是最新的五型轨检车之一。本文对五型轨检车的检测原理；轨道检测过程中遇到的各种检测误判及影响检测结果正确性的一些因素，提出了相应的解决方法，并对轨检车检测数据的运用进行初步分析和探讨。

1 五型轨检车的检测原理

五型轨检车安装的是LaserailTM3000断面和几何测量系统，采用激光摄像和高速图像处理技术取代原先的伺服技术。运用了惯性基准原理、非接触式测量方法。Laserail 3000包括两个主要部件：（1）VME 总线计算机系统和（2）非接触测量组合。

VME总线计算机系统使用两处理器配置。第一个处理器（I/O处理器）主要是提供操作者界面、测量与标准的比较、数据登陆和报告、文件管理相对于其他系统的界面、系统功能监视和出错检查及诊断功能；第二个处理器（GEOM处理器）主要是用于从传感器生成轨道几何数据并传输到第一个处理器。

非接触测量组合包括用于钢轨断面非接触测量的8个摄像机和4个激光器以及用于测量车辆横向和垂向加速度运动以及滚动和摇头旋转率的惯性包。每一测量接受从光学系统和惯性包得来的数据，通过处理获得轨距、轨向、高地、曲率等测量值。

2 检测过程中的错误判断

2.1 对于三角坑、高低、水平、轨距等超限的错误判断

五型轨检车采用的是激光摄像、高速图像处理技术，通过摄像头获取钢轨上的红外线激光点，形成钢轨横断面影像；运用惯性基准原理、非接触式测量方法，由计算机对数据模拟信号的处理，从而得到各项检测项目。

五型轨检车在检测过程中，经常会在道岔区段出现三角坑、高低、水平、轨距等大值超限，见图1。

图1 沪昆线109km处轨检车波形图

现在既有线上基本装备是60-9#、60-12#、60-18#道岔为主，由于道岔在结构设计上本身就留下了一个有害空间，结合五型轨检车的检测原理就不难发现，当轨检车通过道岔时，摄像头取点假设正好位于有害空间上时，就会产生不完整的钢轨断面图，从而产生三角坑、水平、高低、轨距等大值虚假超限。

轨检车摄像头的取点有自己的特点。轨检车在检测过程中，是以1 m取4个点来进行取点检测的，也就是当轨检车通过时，取的点刚好在有害空间上时，就会出现上图的错误判断；反之，假如取的点没在有害空间上，则不会出现类似的大值扣分。同样的道理，在检测短轨线路时，也会出现类似道岔上的这类大值扣分，原因是取点刚好在轨缝上。其实有害空间对于轨道检查车检测的影响一直是存在的，但由于检测方法的不同，对于不同型号的轨检车影响的检测项目有所不同，就四型轨检车来说，道岔有害空间主要会影响轨距和轨向这两个项目。这也解释了为什么不是所有存在有害空间的道岔都会产生类似的错误判断的原因。

2.2 对有轨距加宽的小半径曲线出现错误判断

五型轨检车在经过小半径曲线时，往往在波形图上显示大轨距的时候出现小轨距的错误扣分或者出现比现场实际轨距大的大轨距扣分。按《铁路线路修理规则》规定对半径小于300 m的曲线，有15 mm的的加宽；对半径小于350 m，大于300 m的曲线，有5 mm的加宽。但由于工区作业使得曲线的实际半径与计划半径出现不一致或者由于曲线正矢不顺，造成轨检车对曲线半径的判断与计划曲线半径存在一定的差异，从而造成对轨距加宽的错误判断，出现错误扣分。举例来说，对于半径为310 m的曲线，按《铁路线路修理规则》规定应该有5 mm的加宽，若轨检车判断为半径小于300 m，小于300 m的曲线应有15mm的加宽，轨检车会自动将波形图上圆曲线的轨距减去15 mm，这样就会产生一个比实际轨距小10 mm的小轨距扣分。反之，同样的道理，假如轨检车判断为半径大于350 m的曲线，就会出现一个比实际轨距大5 mm的大轨距扣分。

3 检测过程中常见的干扰因素

3.1 检测设备容易受到光线干扰

五型轨检车采用红外线激光作为光源，虽然在摄像头外围一圈装有遮光栏，但遮光栏是细长条（毛刷型的）的橡胶条，在车底经常会被打断，一旦遮光栏出现断裂等问题，外面光线（特别是阳光）会影响到检测，出现异常波形。所以特意将遮光栏换成整块橡胶皮，不易断裂，但也应该经常检查更换，防止光线干扰。同样我们自己在调节激光亮度的时候也应适中，一旦激光亮度过高，摄像头捕捉画面后产生的波形图也会出现异常。

图2沪昆线70km处波形图

3.2 数据丢失产生断图现象

在检测过程（高速正常检测）中，偶尔会出现一些断图现象（见图2），断图一般只有几十米，前后波形图各数据都正常。出现这种现象是由于计算机在传输数据的时候出现数据包丢失产生的，一般这种现象出现的频率不多，对正常的检测影响不大。

4 轨检车的数据运用

4.1 波形图的对比分析

数据运用方面，各工务部门应该加强对波形图的对比和分析。关于波形图的对比，五型轨检车提供了同时打开两个波形图的功能，通过调节里程，可以很好的对比两次检测结果，从而能准确的辨别重复病害、工区作业效果等。由于每次检测的里程会出现不同程度的偏差，在调节波形图重复的时候，可适当选择有曲线或者道岔的地段，通过地面标志进行比对。

同样由于轨检车上波形图的里程与现场实际里程会出现不同程度的偏差，所以在寻找病害时，应结合波形图适当的进行里程换算。比如：波形图上显示一组道岔位置在DK11+250，而实际该道岔位置在DK11+300处，相差里程是50 m。假如这时在波形图上DK11+250处有一个大值超限时，我们在寻找病害时应该是在现场的DK11+300附近。

4.2 波形图输出详细数据报表

轨检车的各项超限扣分均出自于波形图，对于某些不良地段，可以通过波形图输出详细的扣分数据报表帮助现场作业。比如当有一处长度300 m的大轨距超限时，我们可以通过波形图得到将该区段每米4个点的轨距值。轨检车是通过每米取4个点来进行采集数据的，我们可以通过波形图将这每米4个点的各项超限导出，具体的方法是打开波形图→文件（左上角）→输出检测数据文本格式→选择输出检测数据文本格式的里程，这样就能导出每米4个点的各项超限数据了。

以上这些是对五型轨检车在运用过程中的一些看法和分析。总之，有效的利用好轨检车的有效数据，查找、发现问题，消除各种因数干扰，才能充分发挥轨道检查车的作用。