国内外铁路工务检测技术方法及水平
国内外铁路⼯务检测技术⽅法及⽔平
国内外铁路⼯务监测⽅法及技术⽔平⼀、轨道⼏何状态动态检测⽅法
车载式添乘仪
1车载式添乘仪⼯作原理
车载式添乘仪是通过传感器测定的车体加速度判断线路病害等级的⼀种简易检测设备。它根据车体的上下振动加速度和左右摆动加速度来判断线路是否存在病害并记录病害⾥程和该处车体的加速度，并根据加速度的峰值确定病害等级。
例如ZT-6型轨道智能添乘仪
2轨检车
我国XGJ-1准⾼速（140~160km/h)轨检车可检测13项内容，包括：左右轨的前后⾼低、左右轨的轨向、⽔平、左右轨的不平顺、曲线外轨超⾼、曲线半径、轨距、线路扭曲、车体⽔平和垂直振动加速度、左右轴箱垂直振动加速度等。除检测轨道⼏何形位外，还可以从轮轨相互作⽤和⾏车平稳性等⽅⾯对轨道状态作出综合评价。中国铁路现役轨检车按检测系统类型划分为四类：GJ-3型,GJ－4型,GJ－4G型,GJ－5型；按
车辆速度等级划分为：120km/h 等级、140km/h 等级、160km/h 等级。随着2007年4⽉18⽇铁路第六次⼤提速200-250km/h动车组的开⾏，出现了新型的综合检测车（200km/h等级），不仅具有GJ-5的功能，还可以检测供电接触⽹、信号检测、列车运⾏动⼒学指标等。
国外轨道检测车:
1、⽇本East－i综合检测列车
East－i是⽇本完全利⽤其国内技术开发的综合检测列车，由6辆检测车组成，可以检测轨道⼏何参数、接触⽹、通信信号、轮轨作⽤⼒、环境噪声等，最⾼检测速度可达
275km/h。该轨道检测系统安装在列车的第3号车辆上，这个车辆采⽤了与实际运⾏车辆相同的两个⼆轴拖动转向架结构。East－i综合检测列车可在⼀次运⾏过程中实现对线路的综合检测功能，但各检测项⽬之间的检测数据并不综合到⼀个统⼀的中⼼，各检测单元有各⾃独⽴的数据显⽰、记录、转储和地⾯分析、处理、维护管理决策等系统，全系统仅有位置、时间和速度是统⼀的。
2、美国Ensco和ImageMap公司轨检车
美国各铁路公司均拥有⾃主研发的轨检车，美国联邦铁路署还委托Ensco公司研制了技术先进的T10型轨检车，⽤于抽查各铁路公司的线路质量。T10型轨检车采⽤惯性基准测量原理和⾮接触式测量⽅法，
应⽤光电、伺服、数字滤波、局域⽹技术，最近还增加了钢轨断⾯测量系统，使轨检车的功能更加齐全，检测速度可达192km/h。
ImageMap公司研制的Laserail轨道测量系统采⽤激光摄像、⾼速图像处理技术取代了光电伺服技术，体现了轨道检测技术的发展⽅向。它采⽤惯性基准原理、⾮接触式测量⽅法，系统包括两个光纤陀螺和两个加速度计及其模拟处理板，4个激光器、10台摄像机等，可测量轨距、左右轨向、左右⾼低、超⾼、⽔平、三⾓坑、曲率、钢轨顶磨和侧磨等。检测速度可达
300km/h。
3、奥地利Plasser公司EM－250型轨检车
为适应奥地利⾼速铁路的检测需要，奥地利EM250型轨检车检测速度为250km/h，其主要技术特点是采⽤惯性基准原理、光电转换技术和多处理技术等，除了测量轨道⼏何参数和车辆振动参数外，还能测量钢轨断⾯、轮轨作⽤⼒并记录环境图像
EM250 型轨检车有两种途径评定轨道质量：
1）采⽤ADA－Ⅱ程序来获得轨道质量系数，评定轨道区段的整体不平顺状态；
2）采⽤ADA－Ⅲ程序来判断超过规定限界值的幅值⼤⼩，并对不同等级轨道病害进⾏分类和统计并能及时发现
危及⾏车安全的轨道病害，⼜能评定单元区段的线路质量。
4、德国OMWE和RAILAB轨检车
德国OMWE轨检车和RAILAB轨检车的技术特点是在车下建⽴测量框架，在车内安装与框架相连的三轴稳定性平台，采⽤3个陀螺和3个伺服加速度计组成了惯性导航系统，为轨道⼏何参数的测量构建了惯性平台，结合安装在测量框架上的光电传感器，测量相对平台的位移量，经计算机处理合成即可得出轨道的⾼低、⽔平、轨向值。检测速度可达300km/h。轨道质量状态的评定⽅法包括：摘取超限峰值，判断和统计超过A、B、C 三个等级的个数和长度，以及计算500m区段的轨道质量指数TQI、起拨道指数和捣固指数。
5、意⼤利“阿基⽶德号”综合检测列车
“阿基⽶德号”综合检测列车⼜称 Roger2000，是MER MEC公司和TECNOGAMMA公司为意⼤利铁路设计制造的，检测速度可达220km/h。检测项⽬包括轨道⼏何参数、钢轨断⾯、钢轨波浪磨耗、接触⽹及受流状态、通信和信号、车体和轴箱加速度、轮轨作⽤⼒等。车上有57台计算机，每秒钟可处理30G数
据，有24个激光器、43个光学摄像传感器、47个加速度计以及⼤量的强度速度、定位以及温度传感器，以及⽤于航空电⼦领域的惯性平台。
意⼤利⾼速铁路使⽤“阿基⽶德号”综合检测列车已经形成了⼀整套检测和维修养护体制。综合检测列车各⼦系统有独⽴的存储数据库，在速度、时间、空间上保持同步，所有⼦系统的检测数据集成到车载中央数据库，由中央数据库将数据通过⽆线⽹络传输到地⾯的RFI数据处理中⼼进⾏综合分析、⽐较，从⽽制定科学的维修保养计划，指导养护维修。其轨道检测在较低速度时采⽤弦测法，在较⾼速度时采⽤惯性基准法，较好地发挥了两种测量原理的优势。
6、法国MGV综合检测列车
⽬前在法铁的线路上主要应⽤着三种检查车，分别为Mauzin、Helene和Melusine。
Mauzin主要⽤于轨道⼏何参数的检测，可以检测轨⾯⾼低、断⾯、⽅向、扭曲、轨距等项⽬，采⽤13m和65m 弦，检测速度可以达到200km/h，⽬前在法铁的⾼速线上有5辆Mauzin，每年对线路检测2～3次。
Helene主要⽤于信号的检测，可以测量轨道电路中电流的强度、纵横向交叉对话、轨道的横向阻抗等，检测速度200km/h，每两个星期对线路检测⼀次。
Melusine主要⽤于检测列车的舒适度以及钢轨断⾯的绘制，可以测量列车的位置和速度、转向架和车体的加速度、受电⼸、钢轨表⾯、接触⽹电流等到项⽬，检测速度300km/h，每15到30天对线路进⾏⼀次检测。
MGV是专为法国⾼速铁路研制的综合检测列车，该列车的主要特点是集成以上各系统，并实现检测速度达到
320km/h，这样在正常运营（发车间隔3～4分）的情况下就可以对线路设备进⾏检测，轨道⼏何的检测实现⽆接触化。在MGV检测列车中采⽤采⽤法国既有成熟的动⼒集中式TGV动车组，8节车辆的编组：
Coach 1：⽤于测量车体、轴箱等加速度，测量钢轨断⾯并进⼀步计算轨道的⼏何形位；
Coach 2：⽤于接触⽹检测，受电⼸接收到的电流、⼸⽹的动⼒学参数以及磨耗情况；
Coach 3：⽤于信号检测，信号的传播、信号传播的速度、同轨道的固定接触；
Coach 4：其它杂项，如列车与轨道的通话，GSM，列车定位、列车速度、风⼒等。
其它车辆分别由餐车、卧铺车等组成。
该车检测项⽬⽐较齐全，⼏乎包括了从接触⽹及受流状态、通信信号、轨道⼏何、钢轨断⾯、钢轨表⾯、线路环境数字图像、扣件、轨枕、道碴等各项基础设施和运⾏状态。
⼆、⾼铁⾏车安全预警系统
1国内外灾害报警和监测系统现状
⽇本在灾害预报预警⽅⾯处于国际领先地位。⽇本是⼀个台风、暴⾬、滑坡、地震等⾃然灾害频繁的国家，130多年的铁路历史也可以说是与灾害作⽃争的历史，所以也积累了丰富的经验。基于以往的灾害因连续降⾬和集中降⾬造成的很多，所以早在1972年，国铁总社就制定了“对降⾬进⾏管制标准制定要领”。在该要领中，确定⽤“连续⾬量或⼩时⾬量”和“连续⾬量及⼩时⾬量”来表⽰管制⾬量，其数值由被管制区间过去的灾害实例中统计确定。由每隔10～30km设置的⾬量计确定管制区域，根据以往灾害发⽣时的降⾬状况，设置停车界限及慢⾏界限。⾬量计能⾃动测量连续⾬量和⼩时⾬量，达到设定界限时就会把必要的警报通知车站或指挥中⼼。若执⾏⾏车规则区间的降⾬趋于平稳，⼜根据线路巡回检查结果确定线路已⽆异常之后，经设施调度同意，由⾏车调度发出解除⾏车规则的指令。随着科技的进步和研究⼈员对灾害预防认识的逐渐深⼊，基于此思想的预警系统也逐渐完善起来。1990年，在南海电⽓化铁路的综合灾害预防信息系统中，终端系统已包括⽓象观测仪器，如⾬量计、风向风速仪和地震仪，还有轨道故障监测设备和落⽯监测仪、震动探测器、限界障碍探测器、⽔位测量仪和洪⽔测量仪等
德国的铁路防灾报警技术也⽐较先进。在汉诺威—维尔茨堡和曼海姆—斯图加特⾼速新线上采⽤了新型的防灾报警系统，这些系统除⽤于监督线路装备的运⾏状态外，还⽤于识别和及时报告环境对⾏车的影响以及移动设备发⽣的破损情况。如安装在空⼼钢枕内的地⾯热轴探测设备，安装在长隧道内的⽓流报警设备以及⼤型桥梁上的风测量报告设备等，都很⼤程度地提⾼了新线的抗灾能⼒。
2强风监测
风向风速探测器应根据地形、⽓象资料（最⼤风速的记录）、列车风荷载数据、长⼤桥梁等结构物等进⾏风洞
模型试验，需要对每个要设置风向风速探测器的地点进⾏风险评估研究，科学合理地设置风向风速探测器。我国还没有对各种风速下列车的限速标准进⾏科学试验研究。此处列出⽇本、法国部分⾼速线限速标准供我们借鉴：
⽇本东北、上越新⼲线强风时列车运⾏管制规则
(2)挡风墙是指声屏障、防风⽹等挡风效果在60％以上者。
(3)挡风墙是指相当于下列各项指标者：
①直线区间为⾼度1.3m。
②超⾼90mm以下的曲线区间⾼度1.8m。
③超⾼90mm以上的曲线区间⾼度2.3m。
(4)解除限制需分布实施：停⽌运⾏30min后未有记录限制运⾏的风速值时，初驶列车以70km/h限速运⾏，后续列车正常运⾏。根据调度或维修等其他要求进⾏限速后，恢复运⾏时应⼈⼯对线路的状况进⾏确认，认为⽆碍时解除限制运⾏；⽽仅根据风监测进⾏限速后，恢复运⾏时不需要⼈⼯现场确认。
法国地中海⾼速线限速标准较简捷，分轻微预警和严重警报两种：
轻微预警：限速170km/h。
严重警报：限速80km/h。
限速后，规定在限速警报解除后15min恢复。值得注意的是，⽇本的风监测对列车限速是系统提供限速⽅案，由调度中⼼⼈员⼈⼯确认实施；法国风监测对列车限速是风监测系统直接驱动信号系统对列车进⾏限速控制，不需调度⼈员⼈⼯参与。
2.3⾬量及洪⽔监测
我国虽然有铁路有⾬量监测系统，监测数据供线路养护出巡作依据，但还没有对列车进⾏限速的研究和应⽤，此处列有⽇本部分新⼲线的限速标准供我们借鉴：
⽇本东海道新⼲线降⾬警报标准及运⾏措施表
⾬量单位：mm
台风等级划分几个等级
保养上要注意的地点进⾏定时的巡检警戒。第2种警戒是指在第3种警戒对象以外的⼟⼯结构物和隧道洞⼝附近进⾏周期性的巡检警戒。第1种警戒是指在第2种警戒对象
以外的预先指定的区间或认为有可能受灾的地点进⾏周期性的巡检警戒。
警戒：⾬量达到颁布标准，基本没有发⽣灾害的可能，能预测出灾害的部分前兆，需要警戒.
限速运⾏：⾬量达到颁布标准，经验表明没有灾害的发⽣，⽆异常降⾬，有发⽣轻微灾害的可能性，要考虑限速运⾏。
停⽌运⾏：⾬量达到颁布标准，有发⽣灾害的可能性，需要停⽌运⾏。
⽇本其他各线因降⾬⽽停⽌列车运⾏的规定见表4-4。
⽇本其他各线因降⾬⽽停⽌列车运⾏的规定

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