GPJ-A01轨道平顺度激光检测仪介绍.doc
GPJ-A01轨道平顺度激光检测仪产品介绍
轨道长波平顺度激光检测仪的研制背景
1、在铁路第六次大提速开行大量动车组和我国确定大规模建设高速客运专线新的运输条件下，车组运行对轨道几何状态提出了更高的要求，尤其是轨向偏差、轨顶高低是导致动车组晃车，人体乘坐舒适度不良的重要原因，也是引发重大行车安全事故的隐患。
2、在客货混跑，重载快速干线，轨道变化快，养护周期短，特别是道岔区段，受到侧向过岔列车冲击的载荷作用，变化的更快，成为动车组晃车的主要矛盾所在。
3、采用传统的弦测法、惯性基准法的轨检车，由于其原理是通过短弦基准测量，再推算十米弦、二十米弦的轨道偏差，引进的误差较大；轨道几何状态测量仪，在原理上虽然是长弦基准测量，但此方法需要通过角度、距离的测量计算出轨道的线性偏差，且在测量时还存在不可避免的调焦运行差，因此测量误差及测量结果的可靠性都有一定的问题。上述测量方法都属于间接测量法，引进的多种误差不可避免，且无法指导线路维护人员现场拨道作业。
4、由于轨道长波偏差无法使用传统的20米弦检测，而采用人工看道，存在误差大，夜间看道更因照明光线在轨道面上反射而无法用肉眼判断，由于没有准确可靠的检测手段，线路养护拨道作业针对性、有效性下降，线路质量越拨越差的情况时有发生，轨道几何状态难以保证。
针对上述，2007年上海铁路局工务处、上海工务段与我公司合作研制一种满足线路养护、现场拨道作业需要的全新轨道长波平顺度激光检测仪。
二、轨道长波平顺度激光检测仪关键性的技术突破
根据上海铁路局工务部门的线路养护情况，提出新产品的技术定位是：
有效检测距离：100米；
轨顶、轨向检测精度：±1mm（示值误差）；
操作简单、检测结果可靠稳定、轻便易携、使用安全；
重点满足夜间作业要求，满足铁路野外施工比较恶劣的环境条件。
1、建立全新的测量原理
为了实现上述技术要求，在测量原理上突破传统的弦测法、惯性基准法依靠被测量的量值、复杂的函数关系计算，再推算出轨道长波平顺性偏差检测方法的弊端，直接在空间建立与轨道平行的一条基准不变的100米长弦，使间接测量法变为直接测量法，才能大大减少测量的累积误差。
拉特激光GPJ-A01的测量原理是建立与轨道的轨顶、轨向平行的一条100m的基准线。以此基准线测量100m范围内各测点的偏差。此方法可以称做“100m直接弦测法”（利用激光检测路轨的方法和装置，发明专利号：200710193823.O），该方法科学、准确、直观、可靠。
GPJ-A01测量原理示意图
上海工务段-----洛社站1#岔08年3月26日现场实际测量数据：
测点编号
26日激光测量拨道量
28日晚激光测量（回检）
备注
1
+1
+2
1#岔尖轨尖前20米处
2
0
+1.5
3
0
0
4
0
+1
5
-1
0
6
-1
0
7
0
0
8
0
0
9
0
0
10
0
+1
11
+2
+3
12
+3
+2
13
-1.5
0
14
0
0
15
+2
0
16
+2.5
0
17
+3
-3
1#尖轨尖
18
+5
-3
19
+6
-2
20
+4
-3
21
+4
-2
1#尖轨跟
22
+4.5
-2
23
+6
-3
24
+6
-3
25
+4
-3
1#岔中
26
+6
-4
27
+6
-3
28
+4.5
-2
29
+5
-2
1#心轨尖
30
+1
-4
31
+3
-4
32
+3
-3.5
33
+3
-3
1#岔岔跟
34
+1
-3
35
0
-3
36
0
-2.5
37
0
-1.5
38
-1
0
39
+1
+1.5
1#岔岔后20米处
上海工务段-----洛社站1#岔现场测量数据波形图
为了实现上述方法，首先要解决激光光束远距离的扩散问题，按传统方法解决光束的扩散是采用调整光学系统的焦距，这又引进了调焦运行差。根据经典实验数据，精度等级为0.5″-1.0″和1.5″-2.0″的全站仪,其望远镜调焦运行误差分别为6.0″和10.0″，在100米处误差为±3mm和±5mm。同样带有调焦的激光光学系统也存在上述调焦运行误差，所以采用调焦方法解决激光光束的扩散问题会带来测量基准的不断变化，因此上述方法不可取。我公司为解决上述问题发明了无衍射激光环栅技术----新型激光空间相位调制器（专利号。实现了长距离测量光学系统不调焦问题，从根本上避免了调焦运行误差，在轨道测量中建立了基准不变的100米长弦，最终实现了直接测量。
无衍射激光环栅是一组明暗相间边界清晰的同心圆环组，如下图：
光源近点处5