五型軌檢車的檢測原理及數據分析

陸賢斌 上海鐵路局工務處

軌檢車是用來檢測軌道的幾何狀態和不平順狀況，評價軌道幾何狀態的特種車輛。它是保障行車安全、平穩、舒適和指導軌道養護維修的重要工具。它在工務"軌控"工作中具有不可替代的作用。

隨著這幾年中國鐵路跨越式發展的不斷深入，行車速度不斷提高，運量不斷增大，同時又要確保列車的行車安全和舒適度，對工務部門而言，加強軌道動態檢查力度是行之有效的辦法之一。在各種軌道動態檢查設備中，軌檢車具有全面，科學，穩定的特點。為了適應當今鐵路的發展要求，軌檢車也在不斷的更新換代，上海局的WX999307是最新的五型軌檢車之一。本文對五型軌檢車的檢測原理；軌道檢測過程中遇到的各種檢測誤判及影響檢測結果正確性的一些因素，提出了相應的解決方法，并對軌檢車檢測數據的運用進行初步分析和探討。

1 五型軌檢車的檢測原理

五型軌檢車安裝的是LaserailTM3000斷面和幾何測量系統，采用激光攝像和高速圖像處理技術取代原先的伺服技術。運用了慣性基準原理、非接觸式測量方法。Laserail 3000包括兩個主要部件：（1）VME 總線計算機系統和（2）非接觸測量組合。

VME總線計算機系統使用兩處理器配置。第一個處理器（I/O處理器）主要是提供操作者界面、測量與標準的比較、數據登陸和報告、文件管理相對于其他系統的界面、系統功能監視和出錯檢查及診斷功能；第二個處理器（GEOM處理器）主要是用于從傳感器生成軌道幾何數據并傳輸到第一個處理器。

非接觸測量組合包括用于鋼軌斷面非接觸測量的8個攝像機和4個激光器以及用于測量車輛橫向和垂向加速度運動以及滾動和搖頭旋轉率的慣性包。每一測量接受從光學系統和慣性包得來的數據，通過處理獲得軌距、軌向、高地、曲率等測量值。

2 檢測過程中的錯誤判斷

2.1 對于三角坑、高低、水平、軌距等超限的錯誤判斷

五型軌檢車采用的是激光攝像、高速圖像處理技術，通過攝像頭獲取鋼軌上的紅外線激光點，形成鋼軌橫斷面影像；運用慣性基準原理、非接觸式測量方法，由計算機對數據模擬信號的處理，從而得到各項檢測項目。

五型軌檢車在檢測過程中，經常會在道岔區段出現三角坑、高低、水平、軌距等大值超限，見圖1。

圖1 滬昆線109km處軌檢車波形圖

現在既有線上基本裝備是60-9#、60-12#、60-18#道岔為主，由于道岔在結構設計上本身就留下了一個有害空間，結合五型軌檢車的檢測原理就不難發現，當軌檢車通過道岔時，攝像頭取點假設正好位于有害空間上時，就會產生不完整的鋼軌斷面圖，從而產生三角坑、水平、高低、軌距等大值虛假超限。

軌檢車攝像頭的取點有自己的特點。軌檢車在檢測過程中，是以1 m取4個點來進行取點檢測的，也就是當軌檢車通過時，取的點剛好在有害空間上時，就會出現上圖的錯誤判斷；反之，假如取的點沒在有害空間上，則不會出現類似的大值扣分。同樣的道理，在檢測短軌線路時，也會出現類似道岔上的這類大值扣分，原因是取點剛好在軌縫上。其實有害空間對于軌道檢查車檢測的影響一直是存在的，但由于檢測方法的不同，對于不同型號的軌檢車影響的檢測項目有所不同，就四型軌檢車來說，道岔有害空間主要會影響軌距和軌向這兩個項目。這也解釋了為什么不是所有存在有害空間的道岔都會產生類似的錯誤判斷的原因。

2.2 對有軌距加寬的小半徑曲線出現錯誤判斷

五型軌檢車在經過小半徑曲線時，往往在波形圖上顯示大軌距的時候出現小軌距的錯誤扣分或者出現比現場實際軌距大的大軌距扣分。按《鐵路線路修理規則》規定對半徑小于300 m的曲線，有15 mm的的加寬；對半徑小于350 m，大于300 m的曲線，有5 mm的加寬。但由于工區作業使得曲線的實際半徑與計劃半徑出現不一致或者由于曲線正矢不順，造成軌檢車對曲線半徑的判斷與計劃曲線半徑存在一定的差異，從而造成對軌距加寬的錯誤判斷，出現錯誤扣分。舉例來說，對于半徑為310 m的曲線，按《鐵路線路修理規則》規定應該有5 mm的加寬，若軌檢車判斷為半徑小于300 m，小于300 m的曲線應有15mm的加寬，軌檢車會自動將波形圖上圓曲線的軌距減去15 mm，這樣就會產生一個比實際軌距小10 mm的小軌距扣分。反之，同樣的道理，假如軌檢車判斷為半徑大于350 m的曲線，就會出現一個比實際軌距大5 mm的大軌距扣分。

3 檢測過程中常見的干擾因素

3.1 檢測設備容易受到光線干擾

五型軌檢車采用紅外線激光作為光源，雖然在攝像頭外圍一圈裝有遮光欄，但遮光欄是細長條（毛刷型的）的橡膠條，在車底經常會被打斷，一旦遮光欄出現斷裂等問題，外面光線（特別是陽光）會影響到檢測，出現異常波形。所以特意將遮光欄換成整塊橡膠皮，不易斷裂，但也應該經常檢查更換，防止光線干擾。同樣我們自己在調節激光亮度的時候也應適中，一旦激光亮度過高，攝像頭捕捉畫面后產生的波形圖也會出現異常。

圖2滬昆線70km處波形圖

3.2 數據丟失產生斷圖現象

在檢測過程（高速正常檢測）中，偶爾會出現一些斷圖現象（見圖2），斷圖一般只有幾十米，前后波形圖各數據都正常。出現這種現象是由于計算機在傳輸數據的時候出現數據包丟失產生的，一般這種現象出現的頻率不多，對正常的檢測影響不大。

4 軌檢車的數據運用

4.1 波形圖的對比分析

數據運用方面，各工務部門應該加強對波形圖的對比和分析。關于波形圖的對比，五型軌檢車提供了同時打開兩個波形圖的功能，通過調節里程，可以很好的對比兩次檢測結果，從而能準確的辨別重復病害、工區作業效果等。由于每次檢測的里程會出現不同程度的偏差，在調節波形圖重復的時候，可適當選擇有曲線或者道岔的地段，通過地面標志進行比對。

同樣由于軌檢車上波形圖的里程與現場實際里程會出現不同程度的偏差，所以在尋找病害時，應結合波形圖適當的進行里程換算。比如：波形圖上顯示一組道岔位置在DK11+250，而實際該道岔位置在DK11+300處，相差里程是50 m。假如這時在波形圖上DK11+250處有一個大值超限時，我們在尋找病害時應該是在現場的DK11+300附近。

4.2 波形圖輸出詳細數據報表

軌檢車的各項超限扣分均出自于波形圖，對于某些不良地段，可以通過波形圖輸出詳細的扣分數據報表幫助現場作業。比如當有一處長度300 m的大軌距超限時，我們可以通過波形圖得到將該區段每米4個點的軌距值。軌檢車是通過每米取4個點來進行采集數據的，我們可以通過波形圖將這每米4個點的各項超限導出，具體的方法是打開波形圖→文件（左上角）→輸出檢測數據文本格式→選擇輸出檢測數據文本格式的里程，這樣就能導出每米4個點的各項超限數據了。

以上這些是對五型軌檢車在運用過程中的一些看法和分析。總之，有效的利用好軌檢車的有效數據，查找、發現問題，消除各種因數干擾，才能充分發揮軌道檢查車的作用。