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陀螺儀軌道檢測車

     軌道檢查車又叫軌道檢測車或軌道檢查儀,簡稱軌檢車。利用軌檢車檢查軌道幾何狀態是確保鐵路行車安全的一個重要環節。軌檢車檢測軌道變形的主要內容包括軌距,高低,軌向,水平,三角坑,振動加速度等。其中軌道不平順狀態是線路方面直接制約列車速度提高的關鍵因素。軌道不平順(track irregularity) 指的是兩根鋼軌在高低和左右方向與鋼軌理想位置幾何尺寸的偏差。軌道不平順有四種類型:1軌道前后高低不平順。它是指實際的軌道中心線與理想的軌道中心線沿長度方向的垂向幾何位置偏差。2軌道水平不平順。它是指左右鋼軌沿長度方向的垂向高度差。3軌道方向(軌向)不平順。它是指實際的軌道中心線與理想的軌道中心線沿長度方向的水平幾何位置偏差。4軌距不平順。它是指實際的軌距與名義軌距的偏差。

圖 1 軌向不平順示意圖

     軌道不平順可分為周期性軌道不平順、隨機不平順和局部不平順。周期性軌道不平順是由于軌道接縫形成的以軌長為波長的不平順。隨機不平順是由于軌道的鋪設、維護保養產生的誤差和輪軌磨耗所產生的不平順,它因時因地而有所不同。局部不平順是由于線路的特定結構(如道岔、轉讓線、側線、緩和曲線、分岔線、橋梁等)或偶然地點(如線路的局部病害)產生的不平順。軌道不平順造成大的輪軌動作用力,一方面對軌道結構本身起破壞作用,另一方面又直接影響或危及高速行車的安全。軌道不平順對機車車輛系統是一種外部激擾,是產生機車車輛系統震動的主要根源。軌道不平順隨機變化規律的函數描述,是機車車輛與軌道系統動力分析的重要基礎資料,這種動力分析是現代機車車輛和軌道設計、養護和質量評估的重要手段。

     本文主要討論軌道不平順中的軌道方向不平順(見圖 1)。軌道方向不平順由鋪軌施工和大修作業的軌道中心線定位偏差、軌排橫向殘余變形積累和軌頭側面磨耗不均勻、扣件失效、軌道橫向彈性不一致等原因造成。

對軌道方向平順狀態的檢測主要有兩種方法:

  1. 慣性基準法,
  2. 2. 短弦弦測法。
  3.      慣性基準法是基于慣性導航的原理描繪軌道的軌跡,從而確定軌道幾何狀態的軌道測量方法。該方法需要使用高精度捷聯慣導系統,通常使用于高速軌道檢查車。其原理與捷聯慣導系統相同,詳情可以參考捷聯慣導系統的相關文獻。該系統使用時通常需要初始對準,確定地理坐標系和載體坐標系之間的方向矩陣,然后開始導航演算。慣性基準法檢測軌道狀況的優點是測量迅速,缺點是價格昂貴。
  4.      慣性基準法是基于慣性導航的原理描繪軌道的軌跡,從而確定軌道幾何狀態的軌道測量方法。該方法需要使用高精度捷聯慣導系統,通常使用于高速軌道檢查車。其原理與捷聯慣導系統相同,詳情可以參考捷聯慣導系統的相關文獻。該系統使用時通常需要初始對準,確定地理坐標系和載體坐標系之間的方向矩陣,然后開始導航演算。慣性基準法檢測軌道狀況的優點是測量迅速,缺點是價格昂貴。
  5.      軌道不平順的測量是以幾種弦長來進行的,比如10m弦、20m弦、30m弦、70m弦、300m弦等,這也被稱為波長,每種波長有對應的軌道不平順允許偏差。短波長的偏差對于低速行車影響較大,而長波長的偏差對于高速行車的影響大。
  6.      本文將重點介紹以基于光纖陀螺儀的弦測法為基本測量方法的軌道平順狀態檢測。
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