軌道檢查車

早期軌道狀態採用人工檢測，19世紀70年代出現了軌道檢查小車。用人力推行小車和機動的檢測小車進行檢測。用這些方法檢查不能反映軌道在列車車輪荷載作用下的幾何狀態。

因此在19世紀70～80年代，歐洲有些國家開始研究在普通客車上裝備檢測設備，並出現了一些雛型的軌道檢查車。20世紀初，俄國、德國和美國鐵路正式使用軸重較大的客重式機械軌檢車，檢測在輪載作用下的軌道幾何狀態，開創了軌道動態檢測新階段。

機械軌檢車是藉助檢測車輪、重鉈、槓桿、滑輪、彈簧等機件，由鋼絲繩直接牽動繪圖筆在紙帶上記錄檢測的結果。這種軌檢車的檢測速度低，誤差大。

20世紀50年代末，蘇、日等國製成電氣軌道檢查車。此後各種電測裝置逐漸取代了機械檢測系統。

70年代以前的軌檢車，都用弦測法和接觸檢測小輪來測量軌道的不平順狀況。弦測法的測量值隨測量弦的長度與軌道不平順波長的比值變化，測得的高低等波形，往往與實際軌道不平順情況有較大的差異。接觸檢測小輪在高速時，因惰性等影響，誤差較大。

近十多年來，由於行車速度提高，運量增大，需進一步提高軌道的不平順性，要求更準確地測出軌道不平順波形，因而促進了軌道檢測新技術的發展。70年代前期，美、英、日等國相繼採用慣性基準、無接觸檢測等先進技術，研製成功用電子計算機自動處理檢測數據、能如實地反映軌道狀態、檢測速度達每小時200公里的現代化高速電子軌道檢查車。

近年來，各國使用的現代軌道檢查車由檢測和數據處理系統（圖1）、發電供電系統、空氣調節系統、儀錶工作室、瞭望台以及走行轉向架等幾部分組成。

其檢測項目有軌道的高低、水平、三角坑、方向、軌距，以及里程和行車速度等。有的還能測量曲線超高、曲率，以及高低方向等軌道不平順的變化率、曲線通過的均衡速度等。

還有些現代軌檢車通過測量車體和軸箱的振動加速度、輪軌作用雜訊，以及輪軌間的垂直力、水平力、脫軌係數等，為更全面地評價軌道的狀態提供依據。現代軌檢車能及時提供直觀反映軌道狀態的波形圖，並能提供經車載計算機處理列印成的軌道狀態報告表，以及記錄在磁帶上的軌道狀態資料等。有的還可在軌道狀態嚴重不良和需緊急補修的地方，直接在軌道上噴上顏色標記。將磁帶記錄送地面計算機進一步處理，便可編製出各種軌道狀態管理圖和軌道整修作業計劃表。

中國於1953年試製成功第一輛自己設計的客車式機械軌檢車。 1971年中國又製成“TSK22”型電氣軌道檢查車。這種電氣軌檢車長約26米，自重約62噸，能同中國的特快列車聯掛進行檢測。

這種電氣軌檢車採用旋轉變壓器作位移感測器，藉助三個輪對所構成的18.5米不對稱弦測量軌道高低，用三軸轉向架的三個輪對構成的 3.4米對稱弦測量鋼軌接頭低陷；軌道水平狀態由陀螺裝置測量，三角坑由相距15.1米的兩個輪對測得。測量結果用電磁筆記錄儀記錄在紙帶上。

70年代中期，中國開始進行軌檢新技術的研究，現已先後研製出能測量軌道高低、水平、軌面不平順的“慣性基準軌道不平順檢測裝置”和“軌道超高檢測裝置”、“充電式軌距檢測裝置”、“多功能振動檢測裝置”等新裝置。目前正在進一步研製用這些新裝置和其他先進設備（如電子計算機等）裝備的新型軌道檢查車。

GJ-3型軌檢車的技術特點是採用慣性基準原理、運用感測器技術和計算機技術，直接以感測器電壓信號作為不平順超限根據，計算機直接採集超限等級和數量計算扣分，筆式繪圖儀記錄不平順波形，可以檢測高低、水平、三角坑、車體垂直和水平振動加速度，但軌距、軌向尚無法檢測。GJ-3型軌檢車的電路大多採用20世紀70年代末至80年代初的分離式元件，穩定性差，加之安裝時間跨度大，即使同一種儀器使用的元器件也不盡相同，介面也不完全一樣，造成了備件選擇和備用上的極大困難，養護維修難度很大。

GJ-4型軌檢車在美國T10型軌檢車的基礎上，採用慣性基準原理，應用“感測器—模擬信號處理—數字信號處理”組成的綜合補償系統對各種誤差信號進行補償修正，檢測項目比較齊全，除評價線路質量狀態的軌距、軌向、高低、水平、三角坑以及車體水平和垂直振動加速度等指標外，還可識別道岔、道口、橋樑等地面具有顯著特徵的標誌物，方便工務人員查找軌道病害處所。但其測量軌距、軌向的光電伺服機構存在以下3個方面的問題。

①軌距吊梁對行車安全構成威脅。隨著軌檢車運行速度的提高，軌距吊梁所受的振動和衝擊力大大增加，嚴重惡化了工作環境，加速了軌距吊梁的疲勞斷裂。目前繁忙幹線行車間隔只有幾分鐘，一旦出現軌距吊梁斷裂、脫落，將對後續列車的行車安全構成重大威脅。

②裝在軌距吊樑上的檢測設備故障率較高。隨著列車運行速度的提高，安裝在軌距吊樑上的光電伺服機構的故障率呈現增長態勢。另外，北方寒冷地區一年有3～6個月光電伺服機構由於結冰而無法正常工作，部分地區由於風沙也經常導致光電伺服機構移動失常。

③軌距吊梁在特定檢測速度下產生共振，導致檢測數據失真。運用中發現，檢測速度達115km/h甚至140km/h時，由於軌距吊梁產生共振，導致軌距軌向波形出現典型的諧波波形，檢測數據嚴重失真。

為克服GJ-4型軌檢車軌距吊梁存在的上述問題，本世紀初我國鐵路從美國ImageMap公司引進了裝備Laserail軌道測量系統的GJ-5型軌檢車。GJ-5型軌檢車採用慣性基準法、非接觸式測量方式，由基於攝像原理的軌距軌向測量系統取代光電伺服機構，所有感測器均安裝在懸掛於轉向架構架上的檢測梁內，取消了軌距吊梁。由於經過一系列減震，檢測梁工作時所受的振動和衝擊大大降低，安全性顯著提高，同時也消除了檢測設備在特定檢測速度下產生共振的可能性。由於不存在伺服機構的往複運動，檢測設備的故障率也大大降低。其基本檢測原理是：由光纖陀螺和加速度計構建該檢測梁的慣性空間基準，通過激光攝像感測器和圖像處理技術獲得左右鋼軌距檢測梁的橫向和垂向偏移值，通過坐標變換、數字濾波、合成處理等得到各項軌道幾何參數。GJ-5型軌檢車的檢測項目更加齊全。

軌道檢查車可以檢測軌道尺寸和不平順的病害，評定軌道質量，但具體的軌道部件的損壞，如枕木腐朽、扣件鬆動等還要靠實地人工檢查。

為了進一步改進軌道狀態的科學管理，還需要研製能測出軌道彈性、道床狀態以及某些對行車安全影響較大的複合不平順狀態的軌檢車。