綠色工程：改善公共鐵路環(huán)境質(zhì)量

　　鐵軌軌道幾何形位

　　軌距是指兩根軌道之間的距離，它讓列車按“正弦曲線”方式運行。這確保了車輪與鐵軌之間的不斷接觸運行，從而減少磨損。地下發(fā)生變化會引起鐵軌傾斜，這些變化會造成列車車身抖動。鐵軌表面不規(guī)則例如車轍和裂洞，也有可能由引起鐵軌傾斜。因此當(dāng)列車進(jìn)出彎道時，有了系統(tǒng)傾斜側(cè)面圖的幫助可以降低對乘客的沖擊力。合適的鐵軌間距可以降低列車高速運行時發(fā)生碰撞的幾率。

　　縱剖面表面圖

　　鐵軌裂縫和破裂均屬于極其危險的不規(guī)則，它們可能造成類似脫軌的慘劇。車轍不規(guī)則變化的典型波長在20-100毫米之間，當(dāng)其振幅超過0.05毫米時，列車運行就會很噪雜，但當(dāng)振幅到達(dá)0.3毫米峰值時，振動就會對列車基座造成極大的損害。車轍往往沿著鐵軌出現(xiàn)，科學(xué)家們對它們的出現(xiàn)也持有不同意見。旋轉(zhuǎn)中或飛馳中的車輪通常會引發(fā)一個個裂洞，它們符合數(shù)理方程多項式的規(guī)律并且會瞬間造成鐵軌的凹凸不平。18米鐵路焊接接口會在一些陳舊鐵路上會造成規(guī)則的突起狀況。

　　橫截面圖

　　新建鐵軌的磁頭幾何結(jié)構(gòu)完全符合接觸面幾何的計算，極大優(yōu)化了車輪在鐵軌交界處的運行。它的形狀由切線和具體半徑組成，使得車輪可以經(jīng)濟(jì)順利地按照安全的水平導(dǎo)引行駛。

　　測量鐵軌

　　有針對性的系統(tǒng)鐵軌維護(hù)的主要要求是對鐵軌的現(xiàn)狀或者電車軌道網(wǎng)絡(luò)幾何十分熟悉(見圖2)。掌握智能的計算策略可以讓我們對此有所了解，這個策略包含擁有準(zhǔn)確GPS定位的里程計算，磁跡幾何，路徑幾何，縱剖面圖以及截面圖。我們使用移動測量設(shè)備獲得了這些參數(shù)，制造完成了測量工具。在最終建造高級分析軟件前，我們會使用模擬儀器Blackfin處理器來初始化并加工測量數(shù)據(jù)，最后，這個軟件可以用來在電子地圖(見圖3)上再分析以及明確定位測量數(shù)據(jù)和缺陷。

　　磁跡幾何

　　使用精確到0.01毫米范圍的非接觸感應(yīng)傳感器原則我們便可測量軌距?；谒惴ㄓ邢廾}沖響應(yīng)低通濾波器抑制了高頻的噪音，而隨后的移動平均濾波器確保了將要不斷持續(xù)的“偽高峰”。

　　對于傾斜感應(yīng)器我們采用了同樣的方法，操作起來像電子水位，正負(fù)10度角度，可精確到0.025度以下。因為物理原理的關(guān)系，測試結(jié)果只在一定頻率范圍，主要是在1赫茲以下準(zhǔn)確可靠。