[科普中国]-轨道检测技术

从1997年4月开始，历经10年，中国铁路既有线路实施六次大面积提速改造工程，至2008年8月1日，时速350 km京津城际客运专线的建成通车，标志着中国铁路已跻身世界高速铁路发达行列，实现了铁路运输装备现代化、控制与管理科学化、检测与故障诊断智能化，设备维护与修理机械化等安全保障技术的重大突破。高速铁路轨道安全检测技术成为实现高速铁路运输安全的基础。

简介铁路线路设备是铁路运输业的基础设备，它常年裸露在大自然中，经受着风雨冻融和列车荷载的作用，轨道几何尺寸不断变化，路基及道床不断产生变形，钢轨、联结零件及轨枕不断磨损，而使线路设备技术状态不断地发生变化，因此，工务部门掌握线路设备的变化规律，及时检测线路状态，加强线路检测管理成为确保线路质量、保证运输安全的重要的基础性工作。1

检测方式静态检查静态检查指在没有车轮荷载作用时，用人工或轻型测量小车对线路进行的检查。主要包括轨距、水平、前后高低、方向、空吊板、钢轨接头、防爬设备、联结零件、轨枕及道口设备等检查。

线路静态检查是各工务段、车间、工区对线路进行检查的的主要方式之一，工务段段长、副段长、指导主任、检测监控车间主任、线路车间主任和线路工长应定期检测线路、道岔和其他线路设备，并重点检测薄弱处所。1

动态检测线路动态检测是在列车车轮荷载作用下通过添乘仪、车载式线路检查仪、轨道检查车等设备对线路进行的检测。

线路动态检测是对线路进行检查的主要方式之一，也是我国线路检测技术发展的主要方向。1

国内高速铁路轨道检测技术国内轨道检测技术概况国内轨道检测技术经过20余年的集成创新研究，已初步形成了国内轨道检测技术体系，从检测系统类型划分为GJ-3、GJ-4、GJ-5三种类型，三种检测设备代表了我国不同时期的轨道检测技术发展水平，截止2008年全路共配备各种类型检测设备37辆。其中，GJ-4、GJ-5型检测设备已成为我国既有线路轨道状态监控的主要手段，最高检测速度达到200 km/h。2

GJ-3型轨道检测系统20世纪80年代计算机技术和惯性基准测量技术的运用，通过使用组合式元器件，开创了GJ-3型轨道几何状态检测系统。首次实现了高低、水平、三角坑、车体垂直和水平加速度项目实时检测，以检测波形和数值超限方式实时输出检测结果。实现了轨道几何超限计算机自动判别的功能，从而结束了长期采用人工判别超限的方式。2

GJ-4型轨道检测系统20世纪90年代，激光、陀螺、自动控制技术和数字滤波等技术的运用，为提高检测设备可靠性，降低GJ-3型轨道检测系统分离元器件稳定性差的缺点，积极吸收国外捷联式检测的优点，通过自主创新，成功开发研制了GJ-4型轨道几何检测系统，在原有GJ-3型检测项目的基础上，新增了轨距、轨向、超高、曲线半径等检测项目。

GJ-4型轨道几何检测系统实现了我国轨道检测技术自动化，成为既有提速干线检测的主要手段，目前，基于GJ-4型轨道检测系统开发平台研制的地铁自走行检测车已在广州、深圳、南京地铁的线路状态检测工作中使用。2

GJ-5型轨道检测系统计算机网络技术、非接触测量技术、激光、惯性传感器技术、卫星定位技术不断发展，为研制开发高速度、高精度、高可靠性、高智能性、综合性的检测系统提供了技术支持。2001年通过引进和消化吸收、自主集成创新方式，研制开发了GJ-5型轨道几何状态检测系统。该检测系统采用计算机局域网技术、计算机VME总线技术、激光摄像非接触测量技术、惯性技术、数字滤波技术、GPS里程同步定位技术等。该检测系统区别于GJ-3、GJ-4型检测系统最明显特点是车下检测设备悬挂梁由轴箱转移到了构架，增加了检测梁的安全性能，从而实现了高速运行条件的安全检测功能。截至目前该类型检测设备已成为第六次大提速后干线检测的主力车型。2

新型高速轨道检测系统在我国高速铁路运行速度超过350 km/h时，适用高速轨道检测技术的实现方式面临严峻挑战，要求轨道检测设备不仅具备时速350 km以上检测速度的检测能力，更重要的是所有检测设备具有更高的可靠性和安全性，检测系统检测项目更全，检测精度更高，系统更加智能化、人性化。未来轨道检测系统具有小巧灵活，向无人值守便携式方向发展，检测数据以无线方式传输等特点，实现等速检测。

目前，采用光纤数字陀螺和高速激光数字摄像传感器技术，通过惯性基准法、非接触测量方式的LASERAIL4000G型轨道检测系统已实现350 km/h高速检测能力。新型高速检测系统轨道几何状态检测：短波、中波、长波高低和轨向，轨距，水平，三角坑，线路坡度，线路平断面、纵断面曲率(半径)等项目。车辆动态响应检测为车体、构架、轴箱加速度项目。其他辅助检测包括速度、里程、桥梁、道岔等地面标志检测。检测原理为惯性基准测量，检测方式为便携无人值守模式，数据输出方式为无线传输。以上各种轨道检测系统的成功运用，代表了各个时期的轨道检测技术发展水平，轨道检测技术的迅速发展，为我国高速铁路建设和运输安全，对高速铁路基础设备状态实时监控，为建立高速铁路安全监控体系奠定了重要基础。今后，发展高速铁路轨道检测技术，将成为我国科技保安全的一项重要举措。2

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 西南大学