轨道检测数据在高速铁路维修中的应用（写写帮推荐）

第一篇：轨道检测数据在高速铁路维修中的应用（写写帮推荐）

轨道检测数据在高速铁路维修中的应用

(2010-10-19 11:45:12)转载 标签：

杂谈

轨道检测数据在高速铁路维修中的应用

摘要：本论文主要针对线路设备动态下的综合检测车、轨检车和静态下的光电式检查小车的检查数据，对高速铁路的线路维修作业进行指导。通过动静态数据对比,达到检测数据的现场精确定位，使动态下轨检车检查结果能直接反映到每米线路上，有效指导作业,同时对如何利用动态资料进行维修养护提出科学性的建议。

关键词：铁道工务 轨道 检测数据 维修

高速铁路的安全运用, 高质量的线路设备是基本保证。线路设备质量的提高，首先要求我们检测方法的加强和维修手段的不断进步。目前我国高速铁路的检测设备已取得显著的成绩，但在数据应用与指导生产上，从基层工务段来讲还有提升的空间。本文主要通过作者的现场实践，探讨在轨道动静态检测数据应用上的一些体会。检测数据介绍

高速铁路轨道检测数据按检查方式可分为动态检测和静态检查。1.1 动态检测

动态检测主要有部综合检测车检查和线路检查仪检查。

1.时速200km的部综合检测车有安装在V型车上的0号检查车和安装在II型车上的10号检查车，二者检测项目略有不同，检测周期为每月2～3次。另外在既有线提速段通常每月还有2～3次挂在直达列车上的时速160km的轨道检查车的检查。

2.线路检查仪分安装在机车（或动车）上的车载仪线路检查仪和人工添乘时携带的便携式线路检查仪两种。1.2 静态检测 静态检测主要有轨检仪、静调小车，以及道尺和弦绳等辅助检测工具。静调小车主要应用于无碴轨道测量，其采用全站仪设站精细测量作业，对轨道进行空间精确定位。轨检仪和道尺、弦绳的检测主要是轨道几何尺寸的检测。检测资料应用及分析 2.1 轨检车资料的应用与分析

轨道检查车是检查轨道动态不平顺的主要设备，检查包括轨道动态不平顺和车辆动态响应。检查项目主要包括左右高低、左右轨向、轨距、水平、三角坑，曲率、曲线超高、曲线半径，车体横向和垂直振动加速度、左右轴箱垂直振动加速度、轮重减载率和脱轨系数等。新型轨检车还增加了钢轨断面、波磨、断面磨耗、轨底坡、表面擦伤、道床断面、线路环境监视等项目检测。轨检车根据轨道动态不平顺和车辆动态响应综合评价轨道状态，工务车间和工区主要应用以下方面数据。

1.轨检车资料应用最多的是轨距、水平和三角坑等偏差的峰值超限，主要是对其I、II、III级偏差的临修指导。

2.工务部门在月度工作安排中，对T值超限或TQI值较大的处所，安排选择性保养，以实现线路设备状态的均值管理。

3.目前越来越多的一线工班长，通过对振动加速度的分析，综合判断晃车的形成，其中横向加速度多波振动是造成车体晃车的主要原因。

4.通过对垂向加速度波形的分析，综合判断钢轨垂磨情况，以便于合理安排大型打磨车作业。

在以上数据尤其是峰值偏差超限处所的应用中，存在的主要问题是检测里程和现场实际里程有一定的偏差，难以精确到“米”或每根轨枕为单位的位置上整治病害。

2.2 线路检查仪的应用

车载式和便携式线路检查仪，通过对车体转向架的感应来检测车体垂向加速度和横向加速度，在0.3～10Hz间滤波得出基本反映线路状态。线路检查仪不能直接反映病害的成因，也不能检测出轨道的几何尺寸，只能针对反映不良处所通过分析轨检车图纸和现场调查，确定整治方案。2.3 轨检仪资料的应用

轨检仪检测数据包括轨道左右高低、左右轨向、轨距、水平、三角坑，它可以实现每间隔125mm的连续检测。通过对检测数据的处理可以生成经常保养作业报告、临时补修作业报告和作业验收超限报告。同时可进行轨道频谱分析、缺陷统计以及图形化分析轨道几何尺寸的特点。轨检仪资料的应用在工区还未能全面展开，基本上是用于以下二个方面。

1.用于线路设备的检查和作业验收，替代工长手工检查，提高检查效率和连续性。

2.分析检测数据，对几何尺寸超限处所，及时安排临时补修。

多数工区在对检测结果的轨道频谱分析、缺陷统计以及图形化分析方面还未能展开，同时对数据月度对比方面，由于软件编制原因也未能达到分析和考核的作用。2.4 轨检车和轨检仪检测资料的对比应用

轨检仪里程相对来讲较为精确，可以精确到“米”甚至于那根轨枕上，这是其与轨检车相比最为关键的优点。而轨检车是动态下的检测结果，对于有碴轨道来讲，其更能真实反映轨道在列车荷载作用下的动态几何形变。如何将二者充分结合起来，达到几何尺寸分析到位、现场病害位置查找精确的目标，将对维修工作带来革命性的变化。通过作者两年多来的实践，我们完全可以通过看图分析，来达到将轨检车动态检测结果和静态轨检仪数据合二为一的效果。

1.培养熟练识别车检车图纸的能力。每次轨检车过后，必须全面浏览一遍检测图纸，通过“全面看、找重点”的方式，确定轨检车检测需要整修的病害。基本确定后将每屏设成200m长度进行详细分析，确保动态下偏差超限处所分析透彻。查找出单项病害后，逐条线进行审图。

1)除注重单项峰值病害外，要注意左右轨向、左右高低线是否同向趋势。左右轨向相同则线路中心线形成轨向，易引起车体横向晃车；左右股高低线形成对高或对低，则易引起车辆上下跳跃，都行车都具用破坏性。

2)重点关注横向、垂向车体振动加速度是否呈显连续多波性，这些病害的存在严重影响行车平稳性。连续多波水加线基本对线路检查仪报警位置相对应。

3)对轨距线重点在变化率和峰值超限上进行关注。

4)对超高、曲率线重点关注逆向变化。防止出现大半径的反超高曲线，这种形式下极易引起晃车。

5)重点关注轨向和水平的逆向复合变化不平顺，其是车辆动态考核的关键指标。2.轨检仪检测资料的应用

离开动态轨检车检测资料来看轨检仪资料，缺乏动态指导的依据。而在动态资料指导下，回过头来看轨检仪资料，可以使作业人员心中豁然开朗。在轨检车资料我们掌握了线路设备在动态下的不良处所，带着问题来分析轨检仪资料，利用轨检仪资料位置精确的特点，我们可以实现把动态检测结果实现精细定位到每根轨枕上的要求。

1)通览“轨检仪线路检查记录”，尤其是对轨检车检测偏差处所重点关注。通过对轨检仪检测数值的观察，判断病害的大约实际位置。

2)确定位置后，通过轨检仪软件，浏览间隔125mm的测量数据，结合轨检车各项指标检测线的趋势，综合分析偏差对应基本位置。

3)基本确定动态下的病害范围后，通过轨检车软件，认真偏差项目的线型图，对比此图和轨检车图型的变化趋势，可以精确判断出动态偏差点对应轨检仪病害的位置，从而达到精确定位偏差的目的。

4)轨检车和轨检仪轨向数据的对比（京广下行线K366+000～K366+200）（1）8月10日轨检仪检测数据左右轨向线型

（2）8月11日轨检车检测数据左右轨向线型

由于动静态检测结果的差异，需要我们在全面分析的基础上，依靠一定的经验才能做出正确的判断。譬如轨向线要结合轨距，三角坑病害要结合水平等。建立在大量读图和现场实践基础上，我们就能熟练应用二者数据，更好地为生产服务。3 检测资料的精确定位

为了实现检测资料的精确定位，我们需要在检测及分析中，掌握以下方法，提高检测和分析偏差位置精度的能力。3.1 轨检仪资料的精确定位 轨检仪的检测定位，关键在检测过程中的及时校正里程，对曲线、桥涵等设备进行认真标定，确保每公里误差范围缩小在500mm以内。同时要对误差进行记录，采取均差的方式实现对病害的精确定位。3.2 线路检测仪的精确定位

线路检测仪二项指标是通过车体来感觉线路设备的整体状态，其反映有个基本的过程。除了严重超限的单项病害外，目前高速条件下的晃车基本上是由多波病害引起的。其报警里程和病害的位置一般有如下关系。

1.车载式线路检查仪的报警，在LKJ数据准确、信号机位置正确的基础上（且两个信号机间无长短链），垂加病害自报警点向车尾方向20m后开始向后找20m左右的单项病害或100米范围内的2～3波高低病害，水加病害自报警点向车尾方向20m后开始向后找80m范围内的多波病害为主。

2.便携式线路检查仪，受GPS卫星定位的影响，里程精度难以确定。其精确定位要依靠对车载数据的综合分析，以及看轨检车图形中的垂加和横加两条线来判断。

3.3 轨检车资料的精确定位

1.通过轨检车图上分析，我们可以借助地面辅助标志，桥梁挠度和接头不平顺，以及曲线头尾和长度等资料，将在区间病害定位误差不大于3米。对于岔区我们可以依靠叉心有害空间、尖轨尖段轨距两项，将病害精确定位在1m范围之内。

2.结合轨检仪的数据分析，我们确定轨检车检测的偏差后，我们可以将二者合二为一，综合判断出区间病害在500mm范围内的位置。在岔区我们可以判断出在那根轨枕上的病害位置。运用动静态检测资料进行精调作业的方法

我们完成了病害的精确定位之后，我们就可以进行精细整修了。高速线路的维修养护作业，必须坚持“讲科学、高标准、零误差”。科学养护对于高速来讲，必须坚持线路的高平顺性。通过对线路的精调、优化，在轨检车和轨检仪等检测数据的指导下，完成线路的精细养护。我们通过分析要以判断出轨道几何尺寸病害的精确位置，针对水平、轨距、三角坑、高低和轨向等病害进行精调作业，以提高行车平稳性 4.1 水平的精调技术

水平的精调，一是采用调换胶垫、更换垫板的技术来实现，二是采用可塑性轨道调高材料，通过注塑进行精确调整。后者一般应用于固体道床上。前者的应用主要有以下几方面。1.在标准胶垫的基础上，生产部分7mm、9mm不同厚度的标准材料做成的胶垫。通过更换胶垫的方式进行水平的调整。

2.生产0.5mm、1mm、2mm、3mm、5mm等高精度的尼龙垫板，通过垫板作业提高水平精度。

3.螺栓扭矩务必在规定范围内且左右螺栓扭矩保持一致，确保胶垫在轨底的平展性。4.2 轨距的精调技术

轨距的精调，应该一是卡控轨距变化率，二是通过调整尼龙底座，把轨距控制在一个范围值内。建议以左右股轨向对称为前提，确保线路中心线顺直后再卡轨距。精调注意以下几点。

2.保证钢轨两侧立螺栓的扭矩基本一致。

3.轨距值的卡控，应该结合轨向和钢轨自身的应力，把轨距控制在-1～2mm间即可。具体原因见轨向的精调技术的介绍。

4.对于岔区的轨距，必须从动态平顺性出发，建议结合尖轨类型进行重新定义。设计中模拟车轮通过道岔的状态，对尖轨处轨距进行优化。理论依据是通过直股尖轨时的车轮，着力点从尖轨驶入端开始自轮缘向外过渡，过渡到40mm左右后再过渡回来（如图所示）。当岔距尤其是尖轨处，轨距依然保持在1435mm或者更小时，如下图所示，则更容易引起晃车。优化后的轨距，可类似于以下设计。

4.3 轨向的精调技术

轨向的调整，主要是指轨距不以一个值为前提，而以轨向对正为前提。轨向最终的表达形式，应该形成如下图所示的结局，最终轨向取中线后，线路中心线尽量保持直的状态。由于工区在日常作业中，多以轨距为基准。造成线路轨距是一个值，却形成左、右轨向，线路中心线不直。在2007年以前，当轨距未执行零误差时，轨距和轨向的关系如左图所示。线路轨向峰值较大，但波长较长。一般峰值在3～5mm，波长在12～20m间。

自2007年开始对轨距执行“零误差”标准后，尤其是2008年换轨大修期间，轨距的严格控制，造成如下图所示的情况。这样的结果是轨向峰值变小，一般在1~2mm间，但波长也随之变短，轨道波长在6~8m间。这样的维修结果是轨道结构几何尺寸从静态下检查非常好，但从行车的平稳性上来讲，却容易造成车体的共振。

综上所述，建议对轨向的整正必须结合轨距进行。左右对称进行作业，不要以单纯的轨距进行作业的卡控。只有这样才能保证行车的平稳性。而其主要原因是由于车轮的结构所决定的。车轮是一个锥形踏面，列车在运行过程中，通过锥形踏面的自动调整而保持车辆的稳定。从踏面图上分析可以看出，车轮在沿轮缘处运行和外侧运行时，水平差约6mm。当轨距固定形成轨向，车辆运行时，外轨沿车轮轮缘运行，内轨沿车轮外侧运行，形成1～4mm水平的变化。4.4 高低的精调技术

线路高低的精调技术，主要靠调整轨下胶垫或垫片来实现。其调整的主要依据是轨检车图纸。每次轨检车过后，认真分析轨检车图纸。对动态下高低数值较大的处所，精确定位到哪根轨枕上，尤其是岔区的岔枕上。本着“撤高就低”的原则对高点进行调整。4.5 轨面打磨作业

轨面打磨作业是必须坚持的工作，通过从轨检车图上分析垂加线型或现场调查，确定轨面不良处所，全面安排采用仿型机进行打磨。打磨精度作业面以不超过0.2mm为限，作用边以车轮是否用擦痕为前提，尽量减少打磨的工作量。

通过以上分析，主要是就如何熟练分析应用动态下的轨检车资料和静态下轨检仪的数据，使二者有机的结合在一起，更好地服务于工务一线。具体还需要在实践中探索，愿能通过这篇文章，强化工务部门应用各种检测数据指导生产的目的。

参考文献

1.《铁路线路修理规则》.北京.铁道部办公厅.2006年

2.《铁路线路修理规则杂文说明》.北京.中国铁道出版社 2008年 3.《常用道岔主要参数手册》.北京.中国铁道出版社.2007年

4.罗林 《轮轨系统轨道平顺状态的控制》.北京.中国铁道出版社.2006年 5.佐藤吉彦 《新轨道力学》.北京.中国铁道出版社.2001年

6.圣小珍 雷晓燕 《现代轨道理论研究》 北京 中国铁道出版社 2006年

第二篇：高速铁路线路检测与维修简介

高速铁路线路检测与维修简介

高速铁路的安全运用, 高质量的线路设备是基本保证。线路设备质量的提高，首先要求我们检测方法的加强和维修手段的不断进步。

高速铁路轨道检测数据按检查方式可分为动态检测和静态检查。动态检测主要有部综合检测车检查和线路检查仪检查。

部综合检测车有安装在V型车上的0号检查车和安装在II型车上的10号检查车，二者检测项目略有不同，检测周期为每月2～3次。另外在既有线提速段通常每月还有2～3次挂在直达列车上的时速160km的轨道检查车的检查。

线路检查仪分安装在机车（或动车）上的车载仪线路检查仪和人工添乘时携带的便携式线路检查仪两种。

静态检测主要有轨检仪、静调小车，以及道尺和弦绳等辅助检测工具。静调小车主要应用于无碴轨道测量，其采用全站仪设站精细测量作业，对轨道进行空间精确定位。轨检仪和道尺、弦绳的检测主要是轨道几何尺寸的检测。

轨道检查车是检查轨道动态不平顺的主要设备，检查包括轨道动态不平顺和车辆动态响应。检查项目主要包括左右高低、左右轨向、轨距、水平、三角坑，曲率、曲线超高、曲线半径，车体横向和垂直振动加速度、左右轴箱垂直振动加速度、轮重减载率和脱轨系数等。新型轨检车还增加了钢轨断面、波磨、断面磨耗、轨底坡、表面擦伤、道床断面、线路环境监视等项目检测。轨检车根据轨道动态不平顺和车辆动态响应综合评价轨道状态，工务车间和工区主要应用以下方面数据。

1.轨检车资料应用最多的是轨距、水平和三角坑等偏差的峰值超限，主要是对其I、II、III级偏差的临修指导。

2.工务部门在月度工作安排中，对T值超限或TQI值较大的处所，安排选择性保养，以实现线路设备状态的均值管理。

3.目前越来越多的一线工班长，通过对振动加速度的分析，综合判断晃车的形成，其中横向加速度多波振动是造成车体晃车的主要原因。

4.通过对垂向加速度波形的分析，综合判断钢轨垂磨情况，以便于合理安排大型打磨车作业。在以上数据尤其是峰值偏差超限处所的应用中，存在的主要问题是检测里程和现场实际里程有一定的偏差，难以精确到“米”或每根轨枕为单位的位置上整治病害。

车载式和便携式线路检查仪，通过对车体转向架的感应来检测车体垂向加速度和横向加速度，在0.3～10Hz间滤波得出基本反映线路状态。线路检查仪不能直接反映病害的成因，也不能检测出轨道的几何尺寸，只能针对反映不良处所通过分析轨检车图纸和现场调查，确定整治方案。

轨检仪检测数据包括轨道左右高低、左右轨向、轨距、水平、三角坑，它可以实现每间隔125mm的连续检测。通过对检测数据的处理可以生成经常保养作业报告、临时补修作业报告和作业验收超限报告。同时可进行轨道频谱分析、缺陷统计以及图形化分析轨道几何尺寸的特点。轨检仪资料的应用在工区还未能全面展开，基本上是用于以下二个方面。

1.用于线路设备的检查和作业验收，替代工长手工检查，提高检查效率和连续性。2.分析检测数据，对几何尺寸超限处所，及时安排临时补修。多数工区在对检测结果的轨道频谱分析、缺陷统计以及图形化分析方面还未能展开，同时对数据月度对比方面，由于软件编制原因也未能达到分析和考核的作用。

轨检车和轨检仪检测资料的对比应用

轨检仪里程相对来讲较为精确，可以精确到“米”甚至于那根轨枕上，这是其与轨检车相比最为关键的优点。而轨检车是动态下的检测结果，对于有碴轨道来讲，其更能真实反映轨道在列车荷载作用下的动态几何形变。如何将二者充分结合起来，达到几何尺寸分析到位、现场病害位置查找精确的目标，将对维修工作带来革命性的变化。综合检测车

0号高速综合检测列车

北车唐车公司自主创新研制的高速综合检测列车是高速铁路安全保障的重要装备，可实现时速350公里及以上持续综合检测，被誉为高速铁路线安全“保护神”。该列车“最高试验时速可达400公里，能够在时速350公里以上运行条件下对轨道、接触网、轮轨动力学、通信、信号、车辆动态响应、转向架载荷等进行实时精确检测和采样，主动预防与处置各种安全隐患，确保高速铁路各系统的协调、安全。

轨检小车

瑞士安伯格 GRP1000轨检小车主要用于轨道几何形状测量，通过内置的轨距测量、超高测量和里程测量的传感器进行测量作业；同时利用LEICA全站仪和自带棱镜来确定轨检小车的位置，以提供轨道上每一个测量点的绝对坐标和轨道参数。

功能范围：

轨道几何参数测量

静态检测客运专线轨道的几何状态，通过内置的轨距测量、倾角测量和里程测量的传感器可以测量轨道的轨距、超高、里程、扭曲等相对参数，同时还可以在全站仪的辅助下，测量轨道中线坐标和轨面高程等绝对参数。在以上参数的基础上，可以自动计算出轨道的轨向、高低等平顺性指标

轨道调整量计算

基于测量的轨道几何参数，计算并优化轨道的平面和高程调整量，指导精调施工作业，优化轨向、高低、轨距、水平/超高等平顺性指标。

有碴轨道维护

灵活有效地测量当前有碴轨道线型和几何参数，并与标准设计进行比较，自动生成校正数据列表。捣固车可根据生成的数据报表进行捣固施工。

钢轨探伤车

1、GTC-4型探伤车（上海局），构造速度120Km/h

自力推进式超声波探伤车 可连续检测单轨和双轨，在PC上显示、记录和处理缺陷。

该系统技术先进、操作方便、非常高效，每一条标准铁路上有3个探测器，有单独的电子控制（2个在70° 位置，一个在0° 位置）选择: 有37°, 45°, 55° 和 70° 探测器 可以安装检测各种类型的缺陷(单轨上最多可安装13个探测器)超声波系统为模块化，专为检测钢轨设计，根据所选择的探测器，可检测：轨头肾形缺陷和轨距转角裂缝、整个纵向钢轨上的纵向横向裂缝和轨头上的纵向裂缝、鱼尾板螺孔星状裂纹

■ 钢轨高度测量设备

■ 电力推进式小车，也可选择可以为电池充电的发电机

■ 带有控制触摸屏的PC机，可以用于编程、显示、记录；充电电池供电 ■ 测速编码器

■ 有声警报显示缺陷 ■ 20 或30 kph行驶速度 在超声波检测时速度达10 kph ■ 电池使用时间： 8 小时 重量： 约500 kg

双轨超声探伤设备

用于详细检测钢轨头部、腹部和底部的手推超声检测车； n FILUS X27探测器包括: · 0° 探测器用于检测纵向横向缺陷； · 42°探测器用于检测星状裂纹和底部腐蚀 ；

· 58° 探测器用于检测头部缺陷； · 70° 探测器用于 检测头部缺陷； n 所有探测器为2.5 MHz，使用 800 Hz PRF 系统；

n 特别的“螺栓孔”模式用于详细检测螺栓上的星状裂纹;n 7个探测器（10个信道）同时检测双轨，带有实时A和B扫描记录器；

n 缺陷探测器有多种配置，可在探测器配置间轻松转换，也可自动调整以适应不同类型的钢轨； n A和B扫描记录器有记忆卡，每张记忆卡可储存40km的数据； n 数据可传输到PC上用于比较和分析； n 简易的LCD显示菜单控制缺陷检测设备； n 用于记录距离的内置编码器，步长为2.2mm； n 20 升 水 储存能力(10 升/每条钢轨);n 操作温度-40°C 到+50°C；

n 电池工作时间为16 个小时，假设电子设备没有热量产生(需要在极低的温度下)，n 重量 42 kg，不包括水；

n 运输模式：尺寸1,320 x 1,840 x 980 mm(1,435 mm 轨距)

便携式钢轨波形磨损测量仪 测量轨道波形磨损

三条曲线产生过滤波长： 0 至无限 mm 到 150 mm 150 mm到无限 手推式，速度为行走速度 可折叠、质量轻，方便运输

实时热打印图表可立即用于轨道情况分析 基于距离的记录器: 有1m和10m 用于快速识别的标识

人工标记事件（推-按钮）

图表记录器有透明保护性外罩，可以在恶劣的天气条件下记录 一套可以记录1km距离的热敏纸 适用于所有轨距（在订购时需指定）Options:配件：

配件夹式电池可延长工作时间 快速打磨是基于旋转型的打磨方式

将测量数值储存于PCMCIA 记忆卡，之后可以传输到PC上

GT-2型全数字化手推式钢轨超声探伤仪

本产品是一种铁路专用的全数字式、彩色显示、轻便手推式钢轨超声探伤设备。适合于43～75KG/m钢轨的探伤。该设备能满足新的钢轨探伤工艺要求且具有优越的拓展性，能有效的检验出轨头、轨腰、轨底的各种缺陷，基本上扫除了轨头的检测盲区。全新的探头布局特别适合于长轨的检测；高效的数据处理减少人为误差；仪器的二级管理模式强化现场探伤管理；缺陷记录、全程记录、动态录象及跟计算机通讯等功能解决了缺陷电子存档的问题。GT-2弄数字化钢轨超声探伤仪是一种高效、高可靠性，有划时代意义的钢轨专用探伤设备。

快速打磨2型车hsg-2 用于钢轨预防性打磨，预防性打磨能去除钢轨表面的磨耗层、防止出现滚动接触疲劳，通过对钢轨更少的磨削和更短的打磨周期最大化钢轨寿命。同时可以通过预防性打磨对提高钢轨轨面平直度、去除轨面硬化层、改善轨面波浪磨耗状态效果明显，且施工作业效率高（打磨速度60~80Km/h）。

第三篇：高速铁路轨道平顺性的高精度检测方法

一种高速铁路轨道平顺性的高精度检测方法

张磊，贺文俊，郑阳，王加科，郑建平

（长春理工大学 光电工程学院，吉林 长春 130000）

摘要：提出一种新的高速铁路轨道平顺性的检测方法。采用了双频激光干涉技术，通过比较测量小车沿轨道前进时，测量光路和参考光路中光拍信号的位相差变化，得到锁相测头相对线路中心线的直线度偏差。同时利用激光测距技术测量轨距，经过数据计算处理将锁相测头的直线度偏差转换为左右两轨的直线度偏差，即测得轨道的静态平顺度。该方法在原理上区别于惯性基准法和弦测法等已有的轨道检测技术，利用时间的精准性完成了空间的高精度测量，实现了原理上的创新。

关键词：高速铁路；轨道平顺性；双频激光干涉；比对位相法 中图分类号：U216.3 TH741 文献标识码：A A High-precision Measurement Method of Track Irregularity for High-speed Railway Zhang Lei, He Wen-jun, Zheng Yang, Wang Jia-ke, Zheng Jian-ping(School of Opto-Electronics Engineering ,Changchun University of Science and Technology,Changchun

130022,China)Abstract: A new measurement method of track irregularity for high-speed railway is proposed.Using double-frequency laser interference technique, the linear deviation between the phase-locked gauging head and the center line of the route can be got by comparing the phase difference variation of the light beat signal in the test ray path and the reference ray path when the measuring car is moving forward along the track.While we use laser ranging technique to measure gauge, after calculating data, we will change straightness deviation of phase-lock gauging head into straightness deviation of left-right two tracks, promptly the static irregularity for track.The method is different from the inertial reference method, chord measurement method and such as existing track detection techniques in principle;it utilized accuracy of time to accomplish high-precision measurement of space and achieved principles of innovation.Key words: high-speed railway;track irregularity;double frequency laser interference technique;Phase comparison method

引言

随着我国高速铁路系统的迅速发展，列车的运营速度越来越快，列车与轨道长时间的相互作用以及地质沉降等因素势必会引起轨道几何形位的不断变化。由于轨道不平顺是激发列车振动、增大轮轨动作用力和影响行车平稳性的主要因素之一[1]，为确保高速铁路行车的安全、平稳与舒适，轨道的几何形位必须保持极高的平顺性。

目前轨道平顺性的检测方法主要可分为惯性基准法和弦测法，大型的轨检车普遍采用惯性基准法，通过对列车车体和轴箱的振动加速度信号进行二次积分直接求得位置或位移量，得出惯性基准并测量出轨道的不平顺[2]。其缺点在于测量结果受行车速度的影响，制造和使用成本很高，不便于日常线路检测和维护。便携式轨检车则大多采用弦测法，通过测量短弦矢高来推算长波不平顺，由于以小推大，造成测量误差成倍放大。且普遍认为弦测法传递函数收敛性差，测量值不能真实地反映轨道状态[3]。为了提高长波不平顺的测量精度，利用激光准直法进行长弦测量[4]，但是大气扰动，激光束漂移，光强中心的判读误差以及振动等因素限制了其测量精度的进一步提高。本文将基于双频激光干涉技术，提出一种新的轨道平顺性检测方法。直线度检测原理

如图1所示，测量点表示为G，基准点表示为S1和S2，测量点G到基准点S1的距离表示为L1，测量点G到基准点S2的距离表示为L2，基准点S1和S2的距离表示为2d，测量点G到基准点S1和S2的连线的距离表示为L，测量点G相对基准点S1和S2的中心线的偏移量表示为。由式(3)可知，我们能够通过直接测量测量点G到基准点S1和S2的距离差L，来间接测得测量点G相对两个基准点的中心线的偏移量。若测量点G沿两个基准点的中心线方向移动，则可以得到其移动路径的直线度。

222L1=L+dL2L1L2L1=4d222L2=L+dLLL2L1214d由于Ld,L2L12L令L2L1=LLL2d

图1 直线度检测原理图 系统的整体结构

图2 测量系统整体结构简图

如图2所示，该系统主要包含基准标杆、测量小车和光学基准站三大部分。基准标杆作为测量的基准，A型标杆上安装一个球棱镜，B型标杆沿铅垂方向安装有两个球棱镜，形成上下两个基准点。A型标杆和B型标杆对称于线路中心线，每隔120米设置一对，可以利用一对CPⅢ控制点作为A型标杆上的基准点和B型标杆的下基准点，B型标杆的上基准点可以利用CPⅢ高程控制网通过大地测量设置标定，使其与下基准点构成的连线铅垂，且连线的中心与垂向锁相测头大致在同一高程面。要求基准标杆上的基准点的安放精度较高，安装后联合CPⅢ控制网进行平差。

测量小车上包含两个在铅垂方向上有一定间隔的锁相测头，横向锁相测头以基准标杆A型的基准点和基准标杆B型的下基准点为测量基准，通过测量横向锁相测头到两者的距离差来计算测头相对线路中心线的水平偏移量，同时测量小车通过激光测距技术来得到轨距值以及锁相测头到左右两轨的水平距离，用以将锁相测头的水平偏移数据转换为左右两轨的水平偏移数据，垂向锁相测头则以基准标杆B型的上下两个基准点作为测量基准，来测量左右两轨相对线路中心线的垂向偏移量。

光学基准站每隔120米设置一个，埋设在线路中心线下方，且在A型标杆的基准点与B型标杆的下基准点的连线上，配合测量小车上的基准提取装置使用。光学基准站上的基准点通过大地测量标定固死，或者固定GPS装置实时测量其大地坐标信息。测量开始前使测量小车位于光学基准站的上方，基准提取装置对准光学基准站的基准点，提取到基准点的大地坐标信息后，以该点作为测量的起始点。测量小车沿轨道前进，锁相测头到其对应的测量基准点的距离差，随着小车前进不断变化，即式(1)中的L变化。同时L也是变化的，相邻两个光学基准站之间的距离是已知的，测量小车上的里程计记录其前进的距离，那么测量小车在任意里程处，锁相测头到其对应的测量基准点连线的距离L就能够求得。从而可以解算出测量小车前进轨迹的二维直线度，通过数据处理计算就能合成轨道的平顺性曲线。锁相测头工作原理

锁相测头是测量小车的核心部件，用以测量到其对应的测量基准点的距离差L，其工作原理见图3。

图3 锁相测头工作原理图

SJD-5T型横向赛曼双频激光器发出两束振动方向相互垂直、频率差为243.6kHz的线偏振光，稳频精度为10-7，频差稳定性为0.5kHz/10h。采用低频差的双频激光器的好处在于有利于位相测量，能获得很高的测量精度[5]。从激光器出射的两束相互正交的线偏振光一部分经分束镜反射，通过45°偏振片后，由雪崩管D1接收光拍信号形成参考光路；另一部分光透射后经过准直扩束系统，然后由偏振分束棱镜分光作为测量光路。振动方向平行纸面的激光(频率为f1)透射，经过快轴呈45°安装的1/4波片后变成右旋圆偏振光，经反射镜反射，再经过分光棱镜分光后一部光反射出去，照准基准标杆上的球棱镜后沿原路返回，再次经过快轴呈45°安装的1/4波片，振动方向变为垂直纸面，被偏振分束棱镜反射进入等腰直角棱镜;振动方向垂直纸面的激光(频率为f2)反射，经过快轴呈45°安装的1/4波片后变成左旋圆偏振光，经反射镜反射，再经过分光棱镜分光后一部光透射出去，照准基准标杆上的球棱镜后沿原路返回，再次经过快轴呈45°安装的1/4波片，振动方向变为平行纸面，从偏振分束棱镜透射进入等腰直角棱镜。于是频率为f1和f2的两束光经过透镜会聚，透过45°偏振片后，由雪崩管D2接收光拍信号。图4中的两个反射镜分别安装在转台上，用传动带连接，由电机驱动转台，实现双光束的共点对称扫描和跟踪，使测量小车前进过程中，锁相测头始终能接收到基准标杆上的球棱镜反射回来的激光。设频率为f1和f2的激光束在测量光路中的光场分别为：

E1Acos(k1Z1t)(2)EAcos(kZt)2222式中A为两光束的振幅，t为时间，1和

kk2分别为两光束的波数，和2分别为两光束的角频率，Z1和Z2Z1=2L，Z22L2，又L2L1L，所分别为两光束的光程，由于光束经过基准标杆上的球棱镜的反射，故以式(2)可改写为：

E1Acos(2k1L1t)(3)E2Acos[2k2(L1L)2t]偏振片与两正交的线偏振光呈45°放置，合成光场况下的光照特性具有平方律性质，即输出光电流为

EE1cos45E2cos45。雪崩管在输入光强较弱情IKE2=KE1cos45E2cos452KA2[1cos4L1km2Lk22mtcos4L1k2Lk22t(4)211cos4L1k121tcos4L1k24Lk222t]22kkkk22式中km12，k12，m1，1，K为常数

2222由式(4)可知，在输出信号中除直流分量外，在交变分量中包含向赛曼双频激光器出射的双频激光频差很小，故

2m、2、21和22等四个谐波成分。横

比较小，该谐波成分处于雪崩管

2m122f1f2的上限截止频率之内。其余三项属于高频项，其频率远远超出通频带之外，所以雪崩管能够单独分离出差频信号分量。于是式(4)可以简化为

KA2I1cos4L1km2Lk22mt(5)2由式(5)可知，雪崩管的输出信号是一个频率为

2m2f1f2的时变信号。实际上测量小车在前进过程中，L1和L都不断变化，但是4km4k1k2443243.6100.0102f1f28L2c310，即1变化628米才使电信号的位相变化一个周期，所以

L1的变化对测量结果的影响可以忽略。

KA2I01cos2kmZ02mtZ2同理可求的参考光路中雪崩管的输出光电流，其中0为定值。将参考信号和测量信号送入鉴相器进行位相比较，测量小车前进时L的变化必然引起参考信号和测量信号位相差的改变，那么就可以通过测量参考信号和测量信号的位相差变化，来测量锁相测头到其对应的测量基准点的距离差L的变化，最终实现轨道平顺性的高精度检测。4 理论精度分析

以设计时速为350km/h的双线高速铁路为例，双线距为5米，总路基宽11米。假设基准标杆A型的基准点到基准标杆B型的下基准点的距离为么可以由下式计算L的测量精度：

2d110m，基准标杆B型的上基准点和下基准点的间距为2d21m，取L120m，采用SJD-5T型横向赛曼双频激光器，取波长2632.8nm。鉴相器的鉴相精度一般为0.5°，那

0.5o2k2L=2360o(6)k222L21440632.80.44nm(7)1440结合式(7)可求得： 横向不平顺测量精度：1L120L0.44nm5.28nm 2d110L120L0.44nm52.8nm 2d21垂向不平顺测量精度：25 结论

本文提出了一种新的高速铁路轨道平顺性检测方法，实现了原理上的创新。利用双频激光进行外差式测量，消除了激光器稳定性对测量结果的影响，抗大气扰动能力相对提高。通过测量差频信号的位相变化，间接得到测量小车前进时锁相测头的二维直线度，最终完成轨道平顺性的测量。理论精度达到纳米级，且差频检测具有灵敏度高、输出信噪比高等优点。且该方法可广泛应用于高精度超长轨道直线度测量，地铁轨道的维护和检测等精密测量领域，具有广阔的应用前景。

参考文献：

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第四篇：大数据在制造业中的应用

大数据在制造企业中的应用

近年来出现的人力短缺、工资上涨、产品交付期短和市场需求变动大等问题，使得制造业正面临新一波转型挑战。如何在控制生产成本的同时，还能提高生产力与效率，则是转型的主要目的。在这样的背景下，德国、美国等制造业发达国家无不积极推动“工业4.0”。“工业4.0”本质上是通过信息物理系统实现工厂的设备传感和控制层的数据与企业信息系统融合，使得生产大数据传到云计算数据中心进行存储、分析，形成决策并反过来指导生产[1]。大数据的作用不仅局限于此，它可以渗透到制造业的各个环节发挥作用，如产品设计、原料采购、产品制造、仓储运输、订单处理、批发经营和终端零售。大数据使得订单处理方式有了质的变化

大数据的核心作用在于预测。大数据可以快速精准地预测市场趋势和客户需求，并对客户进行细分，为其提供量身定制的合适服务。企业通过大数据的预测结果，便可以得到潜在订单的数量，然后直接进入产品的设计和制造以及后续环节[2]。即企业可以通过大数据技术，在客户下单之前进行订单处理。而传统企业通过市场调研与分析，得到粗略的客户需求量，然后开始生产加工产品，等到客户下单后，才开始订单处理。这大大延长了产品的生产周期。如海尔集团于2013年1月构建了SCRM（社交化客户关系管理）会员大数据平台。销售人员可进行大数据分析，精准预测出个体消费者的需求，实现了在客户下单之前进行订单处理。大数据使得仓储运输和批发经营不复存在

由于大数据能够精准预测出个体消费者的需求以及消费者对于产品价格的期望值，企业在产品设计制造之后，可直接派送到消费者手中。虽然此时消费者还没有下单，但是消费者最终接受产品是一个大概率事件。这使得企业不存在库存过剩的问题，也就没有必要进行仓储运输和批发经营。大数据使原料采购更加科学

大数据技术可以从数据分析中获得知识并推测趋势，可以对企业的原料采购的供求信息进行更大范围的归并、匹配，效率更高。大数据通过高度整合的方式，将相对独立的企业各部门信息汇集起来，打破了原有的信息壁垒，实现了集约化管理，可以根据轻重缓急，更加科学合理地安排企业的财政支出。其次，利用大数据的海量存储与快速数据处理功能，可以对采购的原料的附带属性（节能、节水、环保等）进行更加精细化的描述与标准认证，通过分类标签与关联分析，可以更好地评估企业采购资金的支出效果。此外，大数据能预测原材料的价格以及原材料品质的好坏。这使制造业企业更加科学地采购原材料成为可能，企业可以采购到质优价低的原材料。大数据使得产品设计制造更加优化

借助大数据技术，人们可以对原物料的品质进行监控，发现潜在问题立即做出预警，以便能及早解决问题从而维持产品品质[3]。大数据技术还能监控并预测加工设备未来的故障几率，以便让工程师即时执行最适决策。大数据技术还能应用于精准预测零件的生命周期，在需要更换的最佳时机提出建议，帮助制造业者达到品质成本双赢[3]。例如，日本汽车公司Honda将大数据分析技术应用于电动车电池上。由于电动车不像汽车或油电混合车一样，可以使用汽油作为动力来源，其唯一的动力就是电池，所以Honda希望进一步了解电池在什么情况下，绩效表现最好、使用寿命最长。Honda公司通过大数据技术，可以搜集并分析车辆在行驶中的一些资讯，如：道路状况、车主的开车行为、开车时的环境状态等，这些资讯一方面可以帮助汽车制造公司预测电池目前的寿命还剩下多长，以便即时提醒车主做更换，一方面也可以提供给研发部门，做为未来设计电池的参考。

再如BMW公司应用大数据分析，在短短的12周时间内降低80%的零件报废率。一台汽车需要的零件有很多种，其中一个是与引擎结合的引擎上盖。以前，BMW要等到最终引擎组装阶段，将引擎上盖组装完成后才知道到这个零件能否使用，如果不能使用就只好将整个引擎报废。而通过大数据技术，BMW公司在引擎生产线上可以做即时的检测与分析，倘若品管没有问题则直接进到最后的组装程序，但若零件品质不好且无法修补则直接报废，或者零件品质不好但能经过其他方式修补，则在修补后再度进行品管测试，借此提高生产效率并降低报废率。大数据使得终端零售畅通无阻

通过大数据技术，企业可以了解整个供应链中需求和供应的变化，从而促进了产品的终端零售。如沃尔玛的零售链平台提供的大数据工具，将每家店的卖货和库存情况大数据成果向各公司相关部门和每个供应商定期分享。供应商可以实现提前自动补货，这不仅减少门店断货的现象，而且大规模减少了沃尔玛整体供应链的总库存水平，提高了整个供应链条和零售生态系统的投入回报率，创造了非常好的商业价值。

当今，世界各国始终致力于以技术创新引领产业升级，而大数据的利用使得资源节约、环境友好、可持续发展，智能化、绿色化的发展趋势得以实现[4]。因此，大数据背景下的制造业领域将具备广阔的市场空间和前景，这是制造业企业的莫大机遇。

第五篇：浅谈大数据在教育管理中的应用

浅谈大数据在教育管理中的应用

大数据的发展给困境中的教育变革提出了新的挑战。大数据越来越广泛应用于教学，通过在线测试、实时调查等方式获取学生的基本情况、了解学生的学习潜能等，从而使教师更容易针对问题，因材施教。

学校已有的信息采集设备对我们的数据收集具有重大意义。例如：网上阅卷系统，高考、中考阅卷早已采用网上阅卷。可能很多老师知道网上阅卷的优点，如评卷的公正性、准确性、高效性。其实网上阅卷系统更是一个数据的采集系统，采用网上阅卷系统对数据的采集、统计和分析的深度还是广度都大大地超越人工所能及的范围。

如10月中我校进行了本学期第一次统考，语文试题主观题共设了22个采分点，评卷系统采集了22个得分点的数据，很容易发现各知识点的得分情况。教学过程中的成功之处和薄弱点得到了极其详细的反映。网上阅卷的统计分析结果还能对试卷的质量如难度、信度、区分度、效度等指标进行科学的分析，使命题中存在的问题也得以全面地反映。由此可见，玩转当前的 “小数据”对现实的教学有益，也是迎接大数据时代到来的一种准备。

大数据时代教师需具备的三种基本能力：第一种能力是获取及整合学生、学校数据的能力，第二是探索数据背后价值和制定精确教育教学行动计划的能力，第三是把这些计划快速实时地应用于教育教学工作中的能力，应用于课堂的能力。要实现这些能力的提升一方面有赖于学校及教育主管部门对教师的培训，另一方面当然依靠我们老师自身与时俱进的学习。日益强大的互联网、多媒体及概念软件、开源软件等为师生提供了更加自由、灵活的学习和探索空间，求知的视野被极大拓宽。学习与生活、教育与社会不再被孤立，学生、学校与现实生活的体验更为接近，学生学习兴趣、学校办学动力将被大大激发。

大数据的应用在教学管理方面，较之传统的教学，更加高效、开放和多元，教学活动参与者之间的沟通更加通畅，互动更加深入，教师的备课、作业批改、教学评价等更加智能化。大数据时代的到来，可以通过技术层面来评价、分析并进而提升教学活动。