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1、轨检系统介绍及常见故障维修,基础所技术部 二一二年十一月,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第2页 共 35 页,一、我国轨检系统的发展 二、轨道几何检测系统基本概念 三、轨检系统基本检测原理 四、轨检系统基本设备组成 五、轨检系统常见故障分析及处理 六、讨论及交流,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第3页 共 35 页,一、我国轨检技术的发展,检查轨道病害 指导线路养护维修 保障行车安全 1型轨检车： 50年代，弦测法，机械传动式。 2型轨检车： 60 年代，弦测法，电传动式，人工判读超限。 GJ-3型轨检车：80年代，惯性基准法，组合式系统结构，缺少轨距轨向项目，计算机评分。,
2、2021年9月5日,基础设施检测研究所,第4页 共 35 页,GJ-4型轨检车：90年代中 惯性基准法 捷联式系统结构 检测项目齐全 计算机处理全部数据,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第5页 共 35 页,90年代中后期大提速 吊梁式伺服跟踪轨距梁 振动冲击大 移动部件，维修工作量大 安全问题,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第6页 共 35 页,GJ-5型轨检车 2000年以后引进 激光摄像式 检测梁安装在转向架上 维修成本高 备件供应困难,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第7页 共 35 页,GJ-6型轨检车 2008年开始自主研制 激光摄像式 高速数字摄像机 最
3、高时速400km/h 检测梁组件轻巧 长波长检测,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第8页 35 页,描述轨道几何状态的几个重要检测项目： 1、高低：钢轨顶面沿轨道延长方向上的垂向不平顺。 2、轨向：钢轨内侧沿轨道延长方向上的横向不平顺。 3、轨距：两股钢轨轨头顶面下16mm范围内，两钢轨作用边之间的最小距离。标准轨轨距的标称值为1435mm。,二、轨道几何检测系统基本概念,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第9页 共 35 页,4、超高：同一横截面上左右轨顶面相对所在水平面的高度差。 5、水平：同一横截面上左右轨顶面相对所在水平面的高度差，但不含曲线上按规定设置的超高值及超高顺坡
4、量。水平由超高计算得出。,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第10页 共 35 页,6、三角坑（扭曲）：左右两轨顶面相对轨道平面的扭曲，用相距一定基长水平的代数差表示。三角坑应包含缓和曲线超高顺坡造成的扭曲量。,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第11页 共 35 页,7、曲率：单位距离内轨道的转角。 8、里程：按线路里程标核对的实测距离。 9、速度：单位时间内经历的里程。 10、地面标志：线路道口、道岔、桥梁、曲线拉杆等线 路标志。,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第12页 共 35 页,三、轨检系统基本检测原理,高低： 1、弦测法 利用车体及三个轮对，建立测量的“基准线
5、”，前后两轮与轨道接触点的连线作为测量的基准线，中间轮与轨道接触点，偏离基准线的大小作为高低不平顺的测量结果。,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第13页 共 35 页,2、惯性基准法 一个质量-弹簧-阻尼系统安装在底座上，设W为质量块相对底座的位移，H为底座的位移，Z为质量块的位移，则： H=(-W)+Z，将质量块的振动加速度进行二次积分可得到Z，用位移计可测得质量块相对底座的位移W，经拉普拉斯变换得惯性基准法的传递函数：,加速度信号在低速时信噪比低，误差较大，因而惯性法有最低检测速度的限制。,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第14页 共 35页,轨距： 1、激光光点伺服跟踪式
6、轨距测量 2、激光摄像式轨距测量,激光器发出扇形光带 摄像机捕捉到激光线的图像 计算机视频图像处理 得到轨道几何数据,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第15页 共 35 页,轨向： 1、弦测法 2、惯性基准法,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第16页 共 35 页,超高和水平： 倾角计INCL和滚动陀螺ROLL用于测量车体的倾角，位移计LPDT和RPDT用于测量车体与轮轴间的相对夹角，两者代数和可得到轨道的倾角，由轨道倾角和两轨中心线间距离可计算出超高和水平值。,曲率： 摇头速率陀螺YAW，测量车体每经过一定时间后车体方向角的变化值，同时采用3个车体相对转向架的横向位移计测量车
7、体相对两转向架中心连线转角的变化值，结合光电编码器提供的速度距离信息，即可算出一定距离的曲线轨道对应的圆心角（弧度/km），即曲率。,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第17页 共 35 页,速度及里程： 1、光电编码器与轮轴同步转动。光电编码器每转一周输出一定数量的脉冲个数。 2、根据轮子周长和每周多少个脉冲（光电编码器参数）可计算出脉冲间距，计算机对脉冲间距进行累加可得距离。 3、在两个脉冲间距中通过计时可得速度。 4、GJ-4型车和GJ-5型车脉冲数的设置,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第18页 共 35 页,轨道几何状态检测项目的极性定义 1、轨距：宽轨距为正，窄轨距为
8、负。 2、高低：向上为正，向下为负，按照轨检车左右定义确定左高低或右高低。 3、轨向：按照轨检车左右定义确定左轨向或右轨向，向左为正，向右为负。 4、水平和超高：左轨高为正，右轨高为负。 5、曲率：按照轨检车前后及左右定义，右转弯为正，左转弯为负。 6、三角坑：一定基长内，后通过位置的水平减去先通过位置的水平。,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第19页 共 35 页,正挂与反挂的轨检车波形极性,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第20页 共 35 页,车下主要设备组成（GJ-5型系统）,底座、吊臂、检测梁 激光器、摄像机、惯性包 轴端编码器 地面标志传感器,四、轨检系统基本设备组
9、成,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第21页 共 35 页,车下主要设备组成（GJ-6型系统）,吊臂、检测梁 左右激光摄像组件 轨向加速度计 地面标志传感器 横向位移计 左右高低组件 轴端编码器,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第22页 共 35 页,VME计算机 图像处理卡、接口卡 服务器 波形机 编辑机 车体加速度 地面标志 速度里程装置 GPS接收模块,机柜设备组成（GJ-5型系统）,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第23页 共 35 页,系统电源 模拟信号处理装置 实时处理计算机 服务器 波形机 激光摄像温控电源 图像处理计算机 信号发生器、示波器,机柜设备组成
10、（GJ-6型系统）,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第24页 共 35 页,五、轨检系统常见故障分析及处理,GJ-5型车 水平曲率异常、高低、轨向无输出(关注速度),2021年9月5日,基础设施检测研究所,第25页 共 35 页,GJ-4G型车 轨向干扰（高低点修正信号开路未加进去）,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第26页 共 35 页,检测列车左高低异常（缺少位移信号）,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第27页 共 35 页,GJ-5型车 惯性包信号异常,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第28页 共 35 页,GJ-5型车编码器断线导致预处理机箱开关电源损坏
11、,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第29页 共 35 页,GJ-6型系统超高异常 (关注倾角计信号),2021年9月5日,基础设施检测研究所,第30页 共 35 页,跟踪式轨距类型GJ-4型车轨距不能跟踪（可能修正用光电位移计坏、或功放模块坏）,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第31页 共 35 页,判断故障方法,通过波形图判断故障所在 激光器是否发光、温度和电流是否正常 钢轨影像是否正常 采用左右线缆对调或板卡对调等措施，判断传感器及器件好坏 从原始传感器输入、处理电路板输出到计算机采集到的原始信号等信号通路上，逐级判断问题所在。 给传感器一定的输入，检查计算机波形上相应输出信号。 加速度传感器消除1g开关是否设置正确。 检查接头焊点,极少见问题：电路板芯片烧坏、稳压电源模块干扰或损坏流汤、车体带电烧坏电路板、传感器安装方向错误等等。,GJ-5型系统惯性包安装方向错误,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第32页 共 35 页,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第33页 共 35 页,机械原因（检测梁左侧斜拉杆松动产生间隙）,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第34页 共 35 页,六、讨论及交流,2021年9月5日,2021年9月5日,基础设施检测研究所,第35页 共 35 页,谢 谢！,