第四章 轨道的动态检测
【主要内容】 轨道动态检测的方法，添乘仪的组成、安装和使用，便携式添乘仪的类型和特点，车载式线路检查仪的工作原理，GJ-3、GJ-4、GJ-5型轨道检查车的结构和工作原理。
【重点掌握】添乘仪的组成、安装和使用，GJ-5型轨道检查车的工作原理。
轨道的动态检测是指在列车动荷载作用下，使用专用仪器和线路检测车，对轨道状态进行定期的系统检测，检测轨道发生的轨距、水平、方向、高低等轨道变形，用以反映轨道状态，分析轨道病害。
轨道动态检测的设备有添乘仪、车载式线路检查仪和轨道检查车。
第一节 添乘仪
一、轨道智能添乘仪 （一）添乘仪发展概述
线路几何尺寸超限，会导致列车在动力作用下晃车，传统的方法是工务段派添乘人员登乘守车，并在晃车处洒石灰水、丢石灰包，但同一晃车处所，判断的结果往往因人而异。
为了提高轨道管理水平，改变人们凭经验感觉判断晃车程度的落后状况，80年代，沈阳研究制成了TG-85型铁路工务添乘仪，国家地震局地球物理所研制了GJY-Ⅱ型轨道检查仪，这两种仪器都是利用车体振动的垂直和水平加速度值来判断轨道的晃车等级、病害等级。仪器设有打印里程标记装置，能准确查找病害处所。
GJY-Ⅱ型轨道检查仪由安装在列车底架上的传感器和安装在车轴上的磁感应器组成，车轴每转一周产生一个信号脉冲，同步记录可调节千米圈拨码盘，根据车轮轮径大小预置数，一般每千米转数为350―360圈，在列车运行中可随时进行核对和消除出现的误差，每一千米由电脑打印一个速度值。
以上两种仪器，虽然有使用简单、携带方便、判断准确的特点，但在使用过程中要人为录入一些技术资料，特别是TG-85型铁路工务添乘仪检测线路时，一般需要2人，一人负责了望千米标、道岔、曲线、道口、桥梁等，并按动标记开关，另一人监视仪器工作状态，在记录纸上书写必要的文字，如检测年月日、检测区间、车次、千米数、道岔等。为解决设备存在的不足，目前由北京三岭基业科技发展有限公司生产的智能添乘仪ZT系列已在铁路上广泛应用。
轨道智能添乘仪是一种轨道动态检测仪器，以记录图纸显示的峰值大小确定轨道上存在的病害类型及等级。检测记录纸分为水平振动、垂直振动和里程标记三条基线。水平振动主要反映轨道方向和轨距，垂直振动主要反映轨道高低、水平和三角坑等病害，里程标记轨道公里、半公里、曲线、道口、桥头等位置里程，根据里程换算，能够准确定出记录图纸显示的病害位置。
（二）轨道智能添乘仪的作用 用添乘仪检测车检测轨道，是工务段动态检测轨道质量的主要手段。《铁路轨道修理规则》第8．2．8条 规定“工务段段长（或副段长）、指导主任和轨道车间主
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任对管内正线每月用添乘仪至少检测一遍。发现超限处所和不良地段，应及时通知轨道车间或工区进行整修，并在添乘检测记录簿上登记。”
轨道智能添乘仪被称为是“铁路线路检测专家”，它是通过检测运行中的列车所产生振动加速度来诊断轨道状态的一种高科技检测设备。对于及时准确地检测轨道病害处所和病害等级、预防轨道病害蔓延、降低检修成本、缩短检修工时、提高养修工效、保证轨道质量、确保铁路行车安全起着积极的作用。通过检测，对了解与掌握轨道质量状态，研究和改善轨道养护维修工作都具有十分重要的意义。
（三）轨道智能添乘仪的使用状况
目前，正在全路使用的轨道智能添乘仪是由北京三岭基业科技发展有限公司生产的ZT-3、ZT-4、ZT- 5、ZT-6、ZT-6B型,其中使用面最广的是ZT-5型轨道智能添乘仪，ZT-6B型添乘仪除具有ZT-6型优点的同时，还采用了先进的检测技术，检测数据更具有准确性和实时性，有其良好的发展前景。本节将对ZT-4、ZT- 5、ZT-6型和ZT-6B型轨道智能添乘仪予以介绍，其中重点介绍ZT- 5型、ZT-6B轨道智能添乘仪的使用和数据处理。
（四）ZT-5型轨道智能添乘仪 1. ZT-5型轨道智能添乘仪的特点
（1）ZT—5型轨道智能添乘仪采用GPS（全球定位系统），实现测速与自动计程定位。
（2） 存储全程检测数据，轨道编号、走行方向、里程、加速度、车速和计程误差信息。
（3）实时显示和打印轨道病害处所的里程位置、加速度值和瞬时车速。根据轨道状况，选择二级或三级超限标准。
（4）计算机实时监测：
将添乘仪与笔记本电脑相连，可在添乘过程中实现实时监测功能。电脑上可实时显示以下内容：
①图形显示水平、垂直加速度测量值；并可分别显示全程和当前一公里的加速度测量值。
②列表显示水平、垂直加速度测量值和车速；
③列表显示二、三级病害处所的里程、加速度值和车速。
（5）由于实时存储了计程误差信息，通过软件处理，可消除计程误差，实现更准确的病害处所定位。
（6）系统除提供客车二、三级超限标准外，可提供东风11、韶山3、韶山8、东风4和东风4D等五种机车的二、三级超限标准参考值、便于工务段添乘机车。添乘客车与添乘机车所得的结果，有一定的互补性。
（7）通过软件处理全程数据，给出病害报告，公里小结报告和段总结报告，便于评判各段轨道状况，特设的两种加速度指数报告，协助确定重点维修轨道段。
（8）各种报告可生成word、excel、txt等文件格式，便于用户上网交流与传递。 （9）所有的超限标准均为开放式，允许用户选择并根据车况进行修改。 （10）在添乘现场条件不方便时，主机可单独工作。
2.GPS 简介
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GPS即全球定位系统（Global Positioning System）。简单地说，这是一个由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统。这个系统可以保证在任意时刻，地球上任意一点都可以同时观测到4颗卫星，以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度，以便实现导航、定位、授时等功能。这项技术可以用来引导飞机、船舶、车辆以及个人，安全、准确地沿着选定的路线，准时到达目的地。
全球定位系统(GPS)是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统 。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、 全天候和全球性的导航服务。经过20余年的研究实验，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。
GPS全球卫星定位系统由三部分组成:空间部分—GPS星座;地面控制部分—地面监控系统; 用户设备部分—GPS 信号接收机。
图4-1-1 GPS全球卫星定位系统模型ZT—5型轨道智能添乘仪采用GPS（全球定位系统）的目的是实现测速与自动计程定位，即测定列车的时速和确定列车的位置（里程）。
全球卫星定位系统信号的接收，有时会受到地形条件（如：山区、通过隧道等）的限制，使计程定位受到影响。ZT-5型添乘仪由于采用了独创性的GPS数据处理技术，有效地克服了上述局限性，在不利的地形条件下，仍能准确地计程和定位。
GPS数据传输采用无线方式，车外的GPS接收装置将数据以无线方式传送至车内的主机，不必打开车窗引线，使用起来也很方便。
3.轨道智能添乘仪的组成系统 （1）硬件
ZT-5型轨道智能添乘仪的硬件部分，由主机、传感器、充电器、GPS无线发射机、笔记本电脑和彩色喷墨打印机组成，硬件组成见图4-1-2。
图4-1-2 ZT—5型轨道智能添乘仪硬件组成
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（2）软件
软件部分为随机配置的数据分析处理系统如图4-1-3所示。
图4-1-3 ZT—5型轨道智能添乘仪随机配置的数据分析处理系统 软件分析功能强大，可给出最详尽的分析报告 4.整机结构 （1）主机
主机式样见图4-1-4、图4-1-5
图4-1-4 ZT—5型轨道智能添乘仪主机图
图4-1-5 ZT—5型轨道智能添乘仪侧面
添乘仪主机采用背光显示屏和触摸键，即使在黑暗情况下仍可清楚地显示里程、车速、GPS接收状态和超限处所的里程、加速度和车速；将以往的数字码盘式改为
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触摸键盘式，操作更加直观、可靠。
图4-1-6 ZT—5型轨道智能添乘仪显示屏和触摸键
图4-1-7 ZT—5型轨道智能添乘仪传感器及充电器
（2）传感器及充电器
（3）手动采标线：见图4-1-8 （4）无线发射机：见图4-1-9 （5）软件安装光盘 （6）打印纸
（7）连接线：连接线有： 信号连接线、监测数据线、数据通讯串口线、发射机充电线、电源线各一根，见图4-1-10
（8）手提箱：见图4-1-11
图4-1- 8 手动采标线
图4-1-9 ZT—5型轨道智能添乘仪无线发射机
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