GJ-5型轨道检查车的技术与设备介绍

第五章 GJ-5型轨检车原理及维护

5.1 概述

上世纪80年代以来，通常采用一维光电位移传感器，为满足测量系统的定位要求，安装基准一般选择在以轮对为刚体的结构上。如美国ENSCO公司T10系列轨检车、德国轨检车等，从测量原理角度来看，测量链的简捷有助于提高测量系统的精度。但是，随着检测速度的提高，轮轨作用力的增大，轴箱的振动随之增大，工作环境的恶劣束缚了检测系统的性能。随着传感器技术及计算机技术的发展，开始采用二维光电位移传感器，如面阵CCD、PSD、CMOS芯片等。较为典型的系统如美国Imagemap公司的Laserall系统及日本“黄色医生”轨检车。前者采用线型激光光源、摄像机、图像处理系统，通过对钢轨断面轮廓图像的测量获得轨距、轨向测量值。后者采用线型激光光源、二维PSD敏感器件、信号处理系统，通过系统结构确定的几何关系获得到被测点的测量值。因此，上世纪90年代末期，满足于更高精度和检测速度的激光和摄像技术获得应用并逐步取代了原有的其他检测系统。

目前，当今世界高速铁路发达的国家，激光和摄像检测技术获得了广泛的应用，而且，已成为目前世界上轨道检测系统的主流。如日本、美国、法国、德国、意大利等 ，均不同程度采用了该检测技术，从而提高了系统检测速度、精度和可靠性。

GJ-5型轨检车可测项目：轨距、左右轨向（空间曲线或可变换成多种弦测值）、左右高低（空间曲线或可变换成多种弦测值）、水平（超高）、三角坑、曲率（弧度或半径）、车体加速度、轨底坡（可选项）、钢轨断面（可选项）等。

技术指标： 表5-1 检测项目 轨距 轨向（左右，波长≤30m） 轨向（左右，波长≤50m） 高低（左右，波长≤30m） 精度 ±0.8mm ±1.0mm ±2.0mm ±1.0mm 范围 1420~1480mm ±100mm ±100mm ±100mm 高低（左右，波长≤50m） 水平 超高 三角坑 曲率 车体加速度 轨底坡 钢轨断面（左右轨） ±2.0mm ±1.5mm ±1.5mm ±1.5mm 1.2 X 10m ±0.01g ±0.25deg ±0.5mm -4-1±100mm ±50mm ±220mm ±100mm ±1g 5.2 系统总成

Laserail断面和几何测量系统（LPGMS）能实时提供钢轨断面和轨道几何精确和可靠的测量。LPGMS包括如下3个主要部分：

·非接触测量总成； ·VME计算机系统； ·通用几何Windows软件。

VME计算机系统安装在轨检车里，非接触测量总成安装在与转向架相连的测量梁中。测量梁中传感器数据经过数字化后发送到VME计算机的几何CPU，然后进行合成和滤波处理，得到轨道几何数据，在检查车里的工作站上运行通用几何软件，可以实时显示轨道几何波形、进行超限判断、数据库存储、超限编辑和报表打印等。

5.2.1 VME计算机系统

计算机系统是基于VMEbus结构的。VME系统使用两个处理器配置，一个处理器，也就是I/O CPU，提供了操作者界面、测量与标准的比较、数据日志和报告、文件管理，系统功能监视和出错检查及诊断功能。第二个处理器，也就是几何（GEOM）CPU，从传感器合成轨道几何数据并把这数据传输到I/O CPU。

几何CPU从位于组装梁中部的惯性测量包（IMP）的一串口得到数据。惯性测量包输出了滚动、摇头、垂向和横向运动的测量结果，几何CPU接收来自惯性包的数据以及来自图像处理卡的数据，产生轨道几何数据。几何数据然后被传输到I/O CPU以作进一步的处理和储存。

图5-1 激光断面显示

VME计算机系统包含在一标准的、19英寸、21-插槽主板上。系统电源由一800W的电源供应。主板包括有：两个（2）VMIC-7740CPU卡—I/O处理器和几何处理器；一个VMIVME7452磁盘驱动/软卡驱动；一个LTC-3激光/温度控制器和十个图像处理卡；计算机主板上的插槽设置如图5-2所示：

图5-2 VME计算机系统

5.2.2 软件处理系统

Laserail软件结构如图5-3所示:

图5-3

(一）ControlConsole

ControlConsole是软件处理系统的控制台，是所有应用软件的核心。它能从VME计算机接收几何数据，进行超限判断，建立轨道检测数据库，并生成相关波形图文件，能为其他应用软件提供数据接口；同时能对VME计算机数据采集进行控制等。

（二）断面监视器

断面监视器显示来自VME的实时断面数据。该数据被传送到ControlConsole里，在ControlConsole里可显示通道信息。WinDBC从ControlConsole获取几何断面数据并用曲线图显示它。

（三）WinDBC

WinDBC显示由轨检车采集的数据的波形图，可以实时显示、打印波形图，可进行波形图准确测量，实现当前检测数据与历史数据进行波形对比和波形输出等功能。在实时数据显示中，屏幕可随几何数据的采集而更新通道，可利用窗口底部的滚动条来移动到文件的不同位置。

（四）Termiflex

使用Termiflex程序可接收来自位于轨检车上的手持单元的数据。操作者可输入发生在轨检车记录过程中的事件，这些事件包括：公里标调整，桥梁，隧道，道口及道岔等。该程序在判定何处发生轨道问题具有很好的辅助作用。