第一节　轨道几何状态静态检测设备

自20世纪70年代以来，许多国家都陆续建立了较为完善的铁路线路养护管理系统，有效地保证了铁路线路养护的科学性，但普遍面临数据采集手段相对落后的问题，大多数的检测设备在使用时费时、费力、干扰运输，数据的精度也难以保证，数据处理难度大。随着计算机、传感器、通信、自动控制、高精度测微等技术的进步，近年来轨道检测技术有了突破性的进展。各种检测工具或设备正朝着方便快捷、操作简单、精度高以及数字化和信息化的方向发展。检测技术的发展使检测人员和工务管理人员从繁重的劳动中解放出来，使得轨道的检测更加准确、科学。

常用的轨道几何状态静态检查设备包括轨距尺、弦线、钢板尺、塞尺和轨道检查仪等。

一、轨距尺

轨距尺（俗称道尺）是检测铁路轨道轨距、水平（超高）的主要测量工具，按准确度分为0级、1级、2级三个等级：0级轨距尺用于测量允许速度不大于350km/h的线路，1级轨距尺用于测量允许速度不大于250km/h的线路，2级轨距尺用于测量允许速度不大于160km/h的线路。

早期轨距尺是木质结构，本身变形量较大，量测精度低且使用寿命短，现已淘汰。目前在役的轨距尺采用铝镁合金制作，使用寿命长，精度高，分为标尺类和数显类两种。

标尺类轨距尺由标尺、活动测头、固定测头、水准泡、超高显示装置等组成，见图2-1，可用于包括道岔在内的任何铁路线路轨距、道岔参数、水平和超高的测量。标准轨距测量范围1428～1470mm，水平（超高）测量范围-150～+150mm（其中长水泡式显示时为-20～+150mm，0级和1级标尺类同按数显类要求）。标尺类轨距尺重量轻，携带方便，结构简单，易于安装，便于现场使用和维护。

数显类轨距尺（DTG）是智能化的、基于计算机的轨道几何形位静态测量工具，见图2-2。标准轨距测量范围1407～1470mm，水平（超高）测量范围-185～+185mm，具有测量精度高，速度快，自动化程度高，显示清晰直观，检定方便快捷，节省维修费用等特点。

数显类轨距尺配有清晰的显示屏幕，其上有电池状态显示、测量时的温度和时间等信息显示。所有测量的轨距、水平和超高等数据可自动进行存储，也可将其他视觉检查的项目输入存储，如破损的钢轨、轨枕或扣件的位置，站台、隧道、桥梁或涵洞等信息。存储的数据可借助专门开发的软件平台，进行处理和诊断分析，为决策者及时提供准确的线路基础数据。测量时可将数字轨距尺设置成存储模式或只读模式，并可输入测量时的控制允许误差值。数显类轨距尺具有检测、存储、查询、分类打印输出等功能，实现了线路检测工作的有效管理。

图2-3所示为走行数显类轨距尺，可自动地、实时记录下其走行时所经过轨道的轨距、水平、超高和里程等数据，将其显示在屏幕上或有序地储存起来，事后使用者可方便地调出任意点的测量数据。

数显类轨距尺具有使用简单，重量轻，携带方便及不受环境温度限制等特点，适用于各级铁路的直线、曲线（包括缓和曲线）、各类道岔轨距和水平的检测，能够实现三角坑计算（包括正线、普通道岔、交分道岔和菱形道岔三角坑），将实测数据输入计算机系统并与专业软件结合使用。

二、轨道检查仪

轨道检查仪是对轨道几何参数进行静态检测的测量仪器，按测量方式分为客运专线轨道几何状态测量仪（简称轨测仪）和铁路轨道检查仪（简称轨检仪）。

1.轨测仪

轨测仪是具备绝对测量功能的轨道检查仪，是通过全站仪及电子、传感技术测量并自动记录客运专线铁路轨道内部及外部静态几何状态的测量仪器；基于线路两旁建立的轨道控制网（CPⅢ）进行绝对定位测量，能够获取轨距、超高、水平、轨向、高低、三角坑、轨距变化率、平面坐标及高程（左轨、中线、右轨）等轨道内、外部几何参数，进而指导高速铁路轨道精调。代表性的进口轨测仪有Amberg GRP 1000 S、GRP 3000、GRP 5000、GRP System FX以及GEDO CE等，国产轨测仪有SGJ-T-EBJ-I、SGJ-T-CEC-I、SGJ-I-TEY-I和SGJ-T-CSU-I等，见图2-4和图2-5。

轨测仪上安装有两个轮组装置的纵梁和一个轮组装置的横梁构成的仪器架，用于检测轨道参数的传感器和推动轨测仪沿轨道行走的推行架，配有各种高精度的传感器、无线电通信设备、户外计算机，借助专业软件用于控制测量和数据存储管理，数据采集速度快、数量大，对采集到的数据能及时地进行分析与报警，用于现场指导维修、复核和验收作业。轨测仪在运行中完成对轨道设备的检测，其传感器可完成一体化的轨距、水平、高低和里程测量，检测小车车体由坚固耐用、高精度的铝合金材料制成。测量原理为：利用轨道两旁的CPⅢ网和全站仪的自动跟踪测量功能，对轨测仪上的棱镜进行观测并获得其三维坐标，结合轨道设计文件、轨距传感器和倾角传感器等信号，利用线路中线点的坐标计算模型、轨道点对应的线路中线点里程计算模型、平顺性参数计算模型与轨测仪坐标转换模型，实时计算轨测仪所处位置的实测三维坐标及其各项轨道几何参数。

轨测仪可以测量轨道的几何尺寸及三维绝对坐标，自动测量轨距、水平（超高）、高低和轨道360°横断面。轨测仪的主要功能如下：

（1）无砟轨道所要求的高精度施工测量。使用时可以根据轨道实际的坐标位置，实时计算所需要的校正值，并以表格和图形的方式提供无砟轨道各项指标的实际值与设计值之间的偏差。

（2）有砟轨道的施工和养护维修。除提供轨道的校正值外，也可将校正值以数字化的形式输出到捣固机并优化轨道的维修过程。

（3）线路的设计测量。轨测仪可与专业断面仪结合，可以全面、高精度地对线路设施及其周边进行测量和记录，见图2-6。测量的具体项目包括轨道、信号和接触网支柱的位置，接触网导线及弯曲下垂的状况，桥梁和隧道状况，线路设施状况，站台和轨道周围的建筑物，路堤和路堑状况，以及道口和交分道岔等状况。

（4）线路大修：对线路大修前后进行测量和检查，将线路大修后的轨测仪测量信息输入到铁路网数据库中。由于大修前后所有数据均来自同一个测量系统，因此可优化线路大修的设计和施工过程。

2.轨检仪

轨检仪是具备相对测量功能的轨道检查仪，利用移动或静态激光弦测量铁路轨道几何参数，静态测量特定点外部几何参数的铁路专用计量器具。轨检仪分为两个等级：0级用于测量允许速度不大于350km/h的铁路，1级用于测量允许速度不大于200km/h的铁路。轨检仪能够测量轨道的轨距（轨向）、水平（超高）、高低、三角坑、轨距变化率等几何参数，通过仪器与轨道密切接触并利用高精度陀螺仪的测角原理，解算上述几何参数，达到检测轨道几何状态的目的。

轨检仪的硬件由可拆卸纵横梁、轨距传感器、里程传感器、倾角传感器、陀螺仪、电源及三防笔记本电脑等组成，配有相应的数据采集与处理专业软件。轨检仪用于普速铁路、高速铁路轨道精调前后的静态测量，图2-7为GJY-T型轨检仪。

轨检仪现场检测的数据还可储存在数据采集系统中的内存中，可同步采集线路设备的轨距、水平（超高）、高低、轨向、三角坑、曲线正矢等轨道几何形位数据，采集的数据可通过转移存储设备（如U盘）输入到计算机内进行数据分析。表2-1为轨检仪的检测项目及主要性能指标。

轨检仪配备嵌入式操作系统彩色显示面板，可在显示面板上直接读取轨距、水平、轨向和高低等轨道几何形位数据，具备现场超限报警功能，可存储容量达100km以上的线路检测数据，可以输入曲线要素，判别不合格的线路处所。

检测数据通过专业配套的分析软件可以对线路资料自动识别，并根据线路轨道静态几何参数管理值进行判断。形成格式化报表（包括三种级别的超限报表、曲线检查报表、线路检查报表等）并打印输出，作为轨道维修的依据，从而可解决路局直管站段后的数据传递、查询、浏览、历史数据的对比分析处理和数据共享问题。

三、激光轨道高低和轨向检测设备

XJY-100线路激光测量仪是针对提速铁路建设需求而研制的一种集光学、精密机械、数字处理技术于一体的精密测量仪器（图2-8），可实现100m内任意弦长的高低、轨向测量，具有精度高、定位可靠、测量快捷、使用方便的特点，适用于工务部门的现场施工作业和线路日常检查。

XJY-100线路激光测量仪由发射装置、接收装置和数据采集及处理系统组成。其中发射装置由激光源、机架、二维调整机构和瞄准器组成；接收装置由机架、二维光电测量靶组成。

XJY-100线路激光测量仪的量程为±35mm（轨向）、±25mm（高低），测量距离为100m内任意弦长。

XJY-200线路激光测量仪是针对提速及高速铁路建设需求而研制的一种集光学、传感器、精密机械、伺服系统、数字处理技术于一体的精密测量仪器。仪器利用激光提供准直光源，利用二维光电靶测量高低、轨向（正矢），利用陀螺仪测量水平（超高），利用传感器测量轨距和里程。可实现200m内任意弦长线路几何参数的测量，具有精度高、测量方便的特点。

图2-9是JGY型激光长弦轨道检查仪，由计算机控制系统、激光发射小车和接收小车等部分组成。计算机控制系统能够实现数据的实时显示、数据存储以及报表生成与分析等功能。激光发射小车上的激光发射器可以实现建立激光基准弦线以及对其进行调整的功能。激光接收小车由位移传感器、倾角传感器、脉冲编码器和两维激光接收系统组成，可实现传感器数据的采集处理和实时通讯功能。

JGY型激光长弦轨道检查仪通过发射小车与接收小车间的激光束建立的“理论弦线”基准和小车行进过程检测出的相对于基准的横向和纵向偏差、轨距和超高等测量数据相结合来计算轨道几何参数。