（批复）某gj-3和gj-4型轨检车轨距轨向检测装置项目可研建议报告（发改委）

高度阀加装防护罩。

转向架部分改造方案中国铁道科学研究院表轨检车转向架更换轨检装置及厂修改造用必换件清单序号配件名称图号数量辆备注构架装置轨检装置改造光电编码器轨检装置改造接地装置轨检装置改造吊梁装置轨检装置改造轴箱缓冲垫厂修改造弹性定位套厂修改造轴箱弹簧厂修改造摩擦套厂修改造轴箱前盖厂修改造轴承国产提速各厂修改造轴箱密封圈厂修改造横向缓冲器厂修改造摇枕吊套各厂修改造摇枕弹簧组厂修改造牵引拉杆装置厂修改造制动梁厂修改造闸瓦厂修改造闸瓦间隙调整装置等厂修改造各圆销衬套厂修改造各紧固件厂修改造型和型轨距轨向检测装置研制中国铁道科学研究院表轨检车转向架更换轨检装置及厂修改造用必换件清单序号配件名称图号数量辆备注构架二位构架轨检装置改造用位构架更换加强型构架，厂修改造用。

光电编码器轨检装置改造接地装置轨检装置改造吊梁装置轨检装置改造轴箱缓冲垫厂修改造橡胶堆定位器厂修改造轴箱弹簧厂修改造导柱厂修改造轴箱前盖厂修改造轴承各厂修改造轴箱密封圈厂修改造横向缓冲器厂修改造摇枕吊厂修改造高度阀调节杆厂修改造锁紧圈厂修改造防尘套厂修改造吊轴厂修改造枕吊堆厂修改造牵引套厂修改造抗侧扭杆装置厂修改造空簧胶囊厂修改造橡胶支承座厂修改造节流阀型厂修改造密封圈厂修改造空簧上胶垫厂修改造旁承摩耗板厂修改造牵引拉杆装置厂修改造转向架部分改造方案中国铁道科学研究院序号配件名称图号数量辆备注单元缸厂修改造金属胶管厂修改造闸片厂修改造制动杠杆吊轴厂修改造各圆销衬套厂修改造速度传感器厂修改造各紧固件厂修改造弹簧托梁厂修改造注除上述必换件外，厂修改造用所需更换其它配件需按部定厂修规程要求执行。

型和型轨距轨向检测装置研制中国铁道科学研究院系统测试与性能检验郑州局轨检车轨距轨向系统改造后，须对整个检测系统性能进行测试和检验。

参照进口新型轨检车验收办法，对郑州局改造后轨检车进行测试和检验共分为三个阶段系统精度检验通过轨检车检出超限数据，到线路上对系统精度和各检测项目间空间位置同步性进行对比，在充分考虑现场动静态差异情况下，验证系统是否达到预期技术指标。

本阶段在郑州局对该轨检车进行试运行期间，于年月进行了系统精度检验。

从轨检车测量结果中选取处不同项目超限，与工务段人员到现场进行现场复核，并进行数据分析和对比。

其比较结果如下表所示序号线别里程超限内容动态值复查值复查人段别陇海上轨距刘良子王玉武赵中灵洛阳陇海上左高洛阳陇海上右高洛阳陇海上轨距洛阳陇海上左轨向洛阳京广下右轨向秦红举安阳陇海下左高低史广焕宝鸡陇海下三角坑王玉民宝鸡陇海上右高低赵永城宝鸡陇海上右高低赵永城宝鸡京广下三角坑翟斌武昌联线左轨向刘良子赵中灵洛阳联线轨距洛阳联线左轨向洛阳联线轨距洛阳京广上左高低候军民漯河京广上水平张学民漯河陇海上右轨向李会杰赵中灵开封陇海上轨距开封陇海上左轨向开封从以上对比结果可以看出，经改造后郑州局轨检车，其轨距左右轨向左右高低水平三角坑等检测项目复核情况良好，动静态误差大部分在之间。

考虑检测动静态差异以及手工测量中弦测法与轨检车惯性基准法原理上系统测试与性能试验中国铁道科学研究院差异，我们认为改造后郑州局轨检车已达到了预期技术指标要求。

完全可以用其指导工务现场，对线路进行养护和维修。

系统重复性检验在同条线路上使轨检车以不同方向重复运行，比较同向运行和正反向运行检测系统输出波形重复性情况。

年月，郑州局轨检车于北京承德间进行了系统重复性试验。

试验结果如图所示这里使用了安装于该轨检车上最新波形图绘制和对比软件。

经波形图重叠对比，该轨检车同方向和正反向对比，其结果重复性和不同检测项目同步性良好，完全满足预期技术指标要求，取得令人满意效果。

图同向对比波形图型和型轨距轨向检测装置研制中国铁道科学研究院图同向对比波形图图同向对比波形图系统测试与性能试验中国铁道科学研究院图正向运行波形图图反向运行波形图型和型轨距轨向检测装置物方平面直角坐标系与物方坐标系之间关系如图所示。

，与，之间关系下图图由式，和式，得代入式，得在式，中，是像点在像平面坐标系中坐标，可从图像中提取。

，是对应物点在物方坐标系轨道坐标系中坐标，是我们要求参数。

包含八个参数这些参数决定于近景摄影内方位元素和外方位元素。

如果这些方位元素已知，要确定这八个参数必须列出八个方程，也就是说必须利用四对控制点已知坐标。

当控制点数大于型和型轨距轨向检测检测装置研制中国铁道科学研究院时，采用最小二乘法，选择最佳控制点。

亮带细化亮带细化目是找出亮带中心线。

有两种方法是二值图像细线化算法，包括细线化题。

同时随着列车运行速度提高，维护检测精度难度增加，维修工作量大大增加，在快速线路检查中，经常出现因来不及维修而出现漏检现象。

因此，有必要采用新技术对原有装备进行改造，以提高轨道检测系统可靠性，满足铁路提速后对线路质量状况监测要求。

中国铁道科学研究院国外轨检车轨距轨向检测系统上世纪年代以来，通常采用维光电位移传感器，为满足测量系统定位要求，安装基准般选择在以轮对为刚体结构上。

如美国公司系列轨检车德国轨检车等，从测量原理角度来看，测量链简捷有助于提高测量系统精度。

但是，随着检测速度提高，轮轨作用力增大，轴箱振动随之增大，工作环境恶劣束缚了检测系统性能。

随着传感器技术及计算机技术发展，开始采用二维光电位移传感器，如面阵芯片等。

较为典型系统如美国公司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测量获得轨距轨向测量值。

后者采用线型激光光源二维敏感器件信号处理系统，通过系统结构确定几何关系获得到被测点测量值。

因此，上世纪年代末期，满足于更高精度和检测速度激光和摄像技术获得应用并逐步取代了原有其他检测系统。

目前，当今世界高速铁路发达国家，激光和摄像检测技术获得了广泛应用，而且，已成为目前世界上轨道检测系统主流。

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。

型和型轨距轨向检测装置研制中国铁道科学研究院轨距轨向检测装置研制必要性与实现目标鉴于型和型轨检车轨距轨向系统安全性缺陷和其较高故障率，该检测子系统更新换代成为当务之急。

本项目主要研究目标采用国产轨距轨向子系统集成到现有国内大量使用型和型轨检车检测系统中。

借鉴国外先进经验，研制出摄像方式轨距轨向测量系统。

同时，随着现代社会数据处理手段和信息化程度不断提高，原有型和型轨检车数据处理系统已无法适应当前铁路提速高速重载和信息化要求。

具体表现如下由于型轨检车检测系统采用热敏绘图仪输出检测波形，热敏绘图仪属进口产品，维修成本很高，很难提供及时零配件供应热敏绘图纸成本远远高于普通复印纸，而且用绘图纸记录检测波形，工作人员在查找线路病害进行两次数据对比，以及对检测波形图进行保存等方面很不方便。

由于现有型轨检车数据处理系统采用操作系统为，采用命令行进行超限编辑，用数据文件对检测数据进行存储。

用户在操作和维护等方面存在很多不便，同时也很难对其数据进行查询分析和再利用。

大大束缚了利用轨检车数据进行综合分析，从而科学有效指导养护维修线路能力。

因此，为提高轨检车数据处理水平，提高轨检行业信息化程度，拟对轨检车系统进行如下改进工作在系统下编写波形图显示打印软件，实现功能包括用计算机实时存储显示打印波形图，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，综合比较分析轨道变化原因等功能，取代原有热敏波形绘图仪。

在系统下编写超限编辑软件，实现原有型轨检车所有功能，如超限编辑和报表输出。

同时将轨道检测相关数据存储在轨道管理数据库中进行管理和利用，并保证各种型号轨检车数据库格式统。

改造后轨检车超限数据库采用通用数据库方式，便于检测数据再利用并与新型轨检车致，可下载到检测中心正在建设检测数据中心数据库，打印表格规范统。

型和型轨距轨向检测检测装置研制中国铁道科学研究院基本原理轨距检测系统基本原理该装置采用图像测量技术，由摄像传感器获取钢轨断面轮廓图像，对该图像进行实时处理，从而得到钢轨上被测点空间位置信号。

该方案又分为机器视觉方案和激光测方案两种。

激光测距方案成本高，技术难度大。

我们采用机器视觉方案并配备套带状结构光源照明系统，所以又称为光取断面法。

其结构原理如图所示图在理想情况下，用光源照亮被测物体断面轮廓线，用摄像机采集断面垂直方向图像，即可提取断面轮廓图像。

但这种理想情况是无法实现首先，被测物体表面被照亮部分不是厚度为零亮线，而是有定厚度亮带。

其次，由于现场安装条件所限，不可能在断面垂直方向安装摄像机，只能从斜侧方向采集图像。

因而我们必须解决两大问题是必须找到亮带中心线，二是对图像进行几何矫正。

钢轨断面检测系统光机配置如图所示，系统工作原理框图如图所示。

各方框功能介绍如下图像采集调用图像卡库函数，将视频图像采集到计算机内存。

轨向加速度计激光光源摄像头型和型轨距轨向检测装置研制中国铁道科学研究院图图亮带搜索亮带图像只占视频图像部分。

为提高处理速度，应根据亮带些特征，提取出亮带图像上下左右边界，用窗口套住亮带图像，只处理窗口内图像，不处理窗口外图像。

图像处理包括低通滤波，中值滤波，灰度校正，直方图均衡，二值化，分区标号等。

型和型轨距轨向检测检测装置研制中国铁道科学研究院亮带细化目是找出亮带中心线。

有两种方法是二值图像细线化算法，包括细线化，消除短枝和间隙等。

二是灰度图像细化算法。

坐标变换目是对图像进行几何校正。

数据处理和数据库将实测轮廓线与标准轮廓线进行比较，并测量其左右轨距偏差值。

图像库压缩存储视频图像。

系统标定在亮带细化和坐标变换中，通常有八个参数需要确定，系统标定就是要得到这些参数。

为了在工作中参数保持不变，光源与摄像机应安装在个坚固构件上，使其相对几何位置保持不变。

光源照射平面应与钢轨纵轴保持垂直。

作到上述两点，既能保证标定参数不变。

坐标变换摄像传感器物像共轭关系如图所示，为物平面地平面，为像平面系统精度检验通过轨检车检出超限数据，到线路上对系统精度和各检测项目间空间位置同步性进行对比，在充分考虑现场动静态差异情况下，验证系统是