关于防止脱轨与增强铁路行车安全的建议

列车脱轨事故的预测预防技术---铁路轨道部分（上）

作者：朱鑫忠
E-mail：www900916@126.com
TEL： 0519--6650053
【摘要】
轮轨式铁路运输方式，经常发生列车运行中自行脱轨的事故。列车脱轨是危害铁路运输安全的严重事故。据统计，1988年10年间，我国全路重大、大事故中，列车脱轨约占总事故的70％，列车脱轨的原因相当复杂，把错综复杂的原因归纳为矛盾的二个方面；即铁路轨道的原因和列车车辆的原因。
本文分二个部分，分别分析铁路轨道造成列车脱轨的原因和破解它的预测预防方法，分别分析列车车辆造成列车脱轨的原因和破解它的预测预防方法。
现代铁路交通运输中，铁路轨道存在着二大安全隐患；其一是；铁路轨道的静态不平顺威胁。火车司机不清楚列车前方铁路轨道静态是否平顺，火车司机犹如黑夜骑瞎马，两眼一抹黑。其二是；铁路轨道的动态不平顺威胁。铁路轨道的动态平顺度既受铁路路基的影响，同时又受列车的载重、速度、气象等等因素影响。使得铁路轨道的动态平顺度变得更为复杂性和随机性，变得更为不可琢磨性和不可确定性。这样，决定了火车司机、管理人员、技术设计人员说不清道不明铁路轨道的动态平顺度，说不清道不明列车的合理承载能力和列车最佳的行驶速度。这样盲目的信息关系，尤其对高速铁路列车的安全运营构成巨大的威胁。
本文通过中国专利“高速铁路轨道安全自动测量监控技术”，来破解这二道铁路轨道平顺性引起的安全隐患难题。中国专利“高速铁路轨道安全自动测量监控技术”，是通过在铁路路基上安装测量基准桩，在测量基准桩上安装位移传感器，用位移传感器来测量铁路轨道的上下位移和横向位移。用位移信息模块传输位移传感器测量得到的铁路轨道位移信息数据。位移信息模块传输的位移信息数据一直传输到列车调度室的终端接收显示器。最后由终端接收显示器显示铁路轨道的静态位移、动态位移数据。用静态位移、动态位移数据来衡量铁路轨道的静态平顺度和动态平顺度。列车调度室可以采用无线或者有线通讯方式，随时将铁路轨道的静态平顺度和动态平顺度的信息告诉列车司机。从而达到预测预防列车脱轨事故发生的目的。静态位移、动态位移数据也是铁路设计、施工、运营、养护的科学依据。
【关键词】
铁路安全列车脱轨静态位移动态位移静态平顺度动态平顺度
一.前言
铁路运输有着全天候、安全、运量大、运费低的优势，铁路运输是国民经济的大动脉，也是陆地运输的最好方式之一。铁路运输的安全与否，直接关系到国民经济建设，直接关系到人民生命财产的安全。影响铁路运输安全的因素很多；
1.内因型事故
列车在运行过程中由于系统内部(轨道和车辆)的某种原因，导致列车脱轨造成事故的发生,在这里我们称之为内因型事故。
2.外因型事故
2.1.列车在运行过程中与轨道上的另外一列列车相撞(追尾或迎头相撞)而造成的事故，这类事故一般是由于行车指挥工作人员的过错而造成的,属于人为的外因型事故。
2.2.列车在运行过程中与穿越轨道的其他车辆相撞而造成的事故，属于人为的外因型事故。
本文讨论的主题是；内因型事故发生的原因和解决方法。
二.轮轨系统列车在运行中自行脱轨的成因
1.先天的原因
目前，铁路运输有二种运营方式，即我们常见的轮轨式铁路运输方式和不久才开始应用的磁浮铁路运输方式。
由于，磁浮铁路系统(例如：德国的TR系统)在构造上采取了避免脱轨的措施，几乎排除了列车脱轨的可能性。除非当车体遭到严重破坏至溃散的程度,车体才有可能从轨道上脱落,而一般的横向力或者撞击是不会导致其脱轨的。因此,从构造上讲, 磁浮铁路的TR系统发生脱轨的可能性是很小。
由于，轮轨式铁路运输方式的轮轨关系的复杂性和随机性，由于轮轨系统构造特点，决定了只要采用这一方式的交通系统，其构造特点、技术特点和运营条件就决定了，会有一定概率发生列车在运行中的自行脱轨。也就是说，这类事故的起因，是由系统本身的特性所决定，在某种意义上说是娘胎里造成，是无法避免的。
本文讨论的内容局限在：分析轮轨系统列车在运行中自行脱轨的成因
2.轨道的原因
2.1.外轨超高设置不当,导致列车车轮对铁路轨道的轮压发生改变。
2.2.轨道顺坡、三角坑、不均匀支承等使车体产生扭曲，从而引起各车轮对铁路轨道的轮压发生改变和加剧横向摇摆。
2.3.轨道横向不平顺、小半径曲线、道岔以及轨缝等局部不平顺引起横向力发生较大的变化。
2.4.设计不合理
由于目前无法得到铁路轨道的静态和动态不平顺度的精确数据，因此，现在的铁路轨道设计工作，基本上是采用“几何 + 经验”的静态模式为主要手段，这种设计方式不免存在着片面性、局限性，这种设计方式显然缺乏科学依据。
另外，在目前，铁路轨道弯道的设计中，在弯道的弧线结束以后通常采用切线方式进入直线路段。这样的结果，在列车从弯道进入直道的时候，轮轨之间的横向力可能会由于列车的惯性大于列车车轮对铁路轨道的轮压，这样就会发生龙甩尾的现象。这就是，我们通常看到的列车运行在弯道里没有发生事故，从弯道进入直道以后反而发生列车自行脱轨的原因。因此，在铁路设计中，弯道弧线结束以后如果采用渐开线方式，增加一段距离作为龙甩尾的阻尼段，消耗一部分龙甩尾的能量，这样，龙甩尾造成的列车自行脱轨的事情就可以避免。
3.车辆的原因
3.1.车辆装载不均衡,旅客或货物偏载严重，从而影响各车轮轮重的分配。空车比重车更容易发生脱轨，更容易发生龙甩尾的现象。
3.2.不同运行速度对车辆脱轨有着不同的影响,当车轮通过曲线时，低速运行比高速运行更容易脱轨。
3.3.反向运行，即机车推进时,车辆之间的车钩作用力是压缩力,使前后转向架侧向力增大,同时有可能使车辆向上撅起,使其轮重减载。
3.4.车辆配置不合理。我们往往把重载车辆放在列车的中前部，而列车尾部往往顺便梢挂一些空车皮。这样更容易发生龙甩尾的事情。
4.自然灾害的原因
强烈的侧风、龙卷风、沙尘暴也是列车发生自行脱轨的一个重要原因。
2007年2月28日凌晨2时05分，一列从新疆乌鲁木齐驶往阿克苏的5807次列车行至南疆线吐鲁番境内珍珠泉车站至红山渠车站间42公里＋300米处，因13级大风造成11节车厢被吹翻，3人死亡，2名旅客重伤，32名旅客轻伤，南疆线被迫中断行车。
其实，13级大风是不至于吹翻静止的5807次列车的，这次13级大风之所以能够吹翻5807次列车11节车厢的根本原因是；列车高速行驶，列车受到来自正前方的空气阻力，由于空气动力的原因，导致列车车轮对铁路轨道的轮压减小。这种现象，在公路上同样会发生，当汽车的速度超过100公里/小时的时候，汽车有飘起来的感觉。为了防止汽车轮胎对道路轮压的减小，一般的轿车，在其尾部都安装有尾翼。这种尾翼在汽车低速行驶的时候，不起什么作用，当汽车高速行驶的时候，尾翼产生向下的作用力，补偿了一部分汽车轮胎对道路的轮压，防止了汽车飘起来，这样，一方面增加了汽车的安全性，另一方面，由于汽车轮胎对道路的轮压恢复，避免了汽车轮胎空转或者打滑，提高了燃油效率。
由于这次5807次列车的高速行驶，在空气动力的作用下，使列车车轮对铁路轨道的轮压减小，当这种轮压小于横向侧风风力的时候，就发生了11节车厢被吹翻的事故。如果当时列车适时减速甚至停车，列车自身的重量使列车车轮恢复对铁路轨道的轮压，就可能逃过此劫。
5.列车自行脱轨的受力分析
列车自行脱轨的受力分析，影响列车自行脱轨的因素有二个：一是车轮对铁路轨道的轮压减小。二是轮轨之间的横向力加大。轮轨之间的横向力大于车轮对铁路轨道轮压的时候，便会发生列车自行脱轨事故。
6.历史的错误
6.1.历史错误的结论
6.1.1.历史错误的结论是；发生列车自行脱轨的原因是轮轨之间的横向力大于车轮轮重造成的。
6.1.2.正确的结论应该是；发生列车自行脱轨的原因是轮轨之间的横向力大于车轮对铁路轨道的轮压造成的。
6.2.造成历史错误的原因
6.2.1.列车静态与动态状态对铁路轨道的压力不同。
6.2.1.1.列车在静态状态：列车车轮的轮重等于列车车轮对铁路轨道的轮压。
6.2.1.2.列车在动态状态：列车车轮的轮重不等于列车车轮对铁路轨道的轮压。
列车车轮的轮重在列车装载完毕以后，它的轮重就确定了。而列车车轮对轨道的轮压是随着风向、风速、列车的速度等等外因不断变化的。一般情况下，随着列车车速的提高，列车车轮对轨道的轮压会减小，轮轨之间的横向力会增大。
6.3.分析方法的错误
把列车动态状态的轮轨之间的横向力与列车静态状态的车轮轮重进行比较，这种动态作用力和静态作用力的对比，显然有失对等。由于对比条件不对等，当然得出的结论也就不可能正确了。由于把不变的轮重替代变化的轮压，造成了分析错误。轮重与轮压虽然只是一字之差，产生的结果是截然不同的。
6.4.历史错误的危害
由于过去对发生列车自行脱轨原因的认识错误，导致铁路轨道的设计、施工、运营、养护中，种下不安全的隐患。因此，今天我们来纠正错误的历史结论和分析方法，对今后的铁路建设，有着重大的意义。尤其对高速铁路的建设更是关系重大。
三.中国铁路运输中的二大安全隐患
铁路运输虽然有方便、安全、快捷、廉价的优点。但是，中国铁路运输仍然存在着二大安全隐患；
1.铁路轨道的静态不平顺威胁
列车的高速、安全运行依托的条件是；铁路轨道的平顺。铁路轨道如果不平顺，轻则引起列车晃动，重则引起列车脱轨事故的发生。
1.1.造成铁路轨道静态不平顺的原因
1.1.1.铁路路基的原因
1.1.1.1.地震、洪水、泥石流等突发自然灾害造成的铁路路基的受损。
1.1.1.2.铁路路基由于病害造成的铁路轨道发生的沉降、倾斜。
1.1.2.铁路轨道长期受到列车超负荷、高速行驶的冲击，导致铁路轨道、铁路路基的受损。
1.1.3.设计、施工、养护不当。
由于发生铁路轨道的沉降、倾斜位移情况的随机性、复杂性，使人们无法预测铁路轨道的静态不平顺度将会发生的时间、地点及其严重程度。无疑增加了列车高速行驶的危险性和可怕性。
1.2.火车司机依靠肉睛无法观察列车前方铁路轨道的静态平顺程度
以往的列车驾驶，都是依靠司机的肉睛来观察列车前方的情况来操作列车前进的。实际上这种依靠肉睛来观察铁路轨道平顺程度的方法本来是极不可靠的。这是因为，列车在铁路上运行，按照时速120km/h计算，则列车每秒钟前进33m，按照时速300km/h计算，则列车每秒钟前进83m。如果，火车司机打一个哈欠，列车就前进了数百米。这样高速前进的列车，依靠火车司机的肉眼凡胎，来观察列车前方的铁路轨道是否平顺，是根本不可能的，是根本不现实的，是根本不可靠的，简直就是自己欺骗自己。实际上，列车司机的肉睛，一般情况下，只能发现铁路轨道上比较大的障碍物（例如；汽车、水牛等等）和严重的铁路路基塌陷。对铁路轨道一般的静态不平顺度，是根本不能观察得到的。
1.3.由于发生铁路轨道的沉降、倾斜位移情况的随机性、复杂性。而现有的技术，对铁路轨道静态平顺度的测量，一般都是临时的、局部的、静态的。现有的技术，根本不能实现24小时不间断的对铁路轨道在没有列车经过的情况下的铁路轨道平顺度进行有效的监控，尤其对于那些穿越荒山野岭、无人区的铁路轨道的平顺度更是心中无数。我们的火车司机，我们的列车调度室，对铁路的运行状态，哪里发生的铁路轨道沉降、倾斜是根本不清楚的，简直就是黑夜骑瞎马，两眼一抹黑。要想实现安全行车，得要拜托苍天的护佑。
因此，当前我们最最紧缺的技术是；对铁路全线铁路轨道的静态平顺度进行24小时不间断的监测控制，使铁路轨道的任何静态位移变化，掌握得一清二楚。达到对事故隐患及时发现、及时报警，及时预防的目的。这种技术叫：铁路轨道静态位移自动测量监控技术。
2.铁路轨道的动态不平顺威胁
铁路轨道的静态平顺度，只能代表，铁路轨道在没有列车通过的情况下的铁路轨道的平顺度,只是铁路轨道的表面现象，真正考验铁路轨道平顺度的是；在有列车通过的情况下的铁路轨道的动态平顺度。铁路轨道要承受列车重量的巨大振动和冲击，同时铁路轨道要承受列车高速行驶产生的巨大惯性冲击。影响铁路轨道的动态平顺度的因素相当多，也相当复杂，有铁路路基的因素，有铁路轨道的因素，有列车载重的因素，有列车行驶速度的因素，有天气的因素等等。铁路轨道的动态不平顺度比静态不平顺度更难观察、更难发现、更难琢磨不定的原因是；铁路轨道的动态不平顺度，只有在有列车通过的情况下才能发生。诸多错综复杂的因素，造成铁路轨道的动态平顺度的影响比铁路轨道的静态平顺度更加神秘，更加深奥。这是因为，在没有列车通过的情况下，铁路轨道的动态平顺度是看不见，摸不着的。铁路轨道的动态不平顺犹如大海航行中的暗礁。现在，人们根本无法预测铁路轨道的动态不平顺度发生的时间和地点，也无法准确预测铁路轨道发生的动态不平顺度的严重程度。这样，无疑更加增加了列车高速行驶的危险性和恐惧性。
铁路轨道的动态平顺度是衡量铁路轨道承载能力和它的最佳通行速度的最基本技术指标。只有确保铁路轨道在一定范围之内的动态位移，才能确保列车安全通行。
现有的技术，对铁路轨道、铁路路基的测量大都是临时的、局部的、静态的，少数用测量列车机车车体垂直震动加速度值、水平震动加速度值的动态数据的方法，并不能完全代表整列列车对铁路轨道的影响。也不能完全代表铁路轨道的动态平顺度。现有的技术，不能真实的反映列车通过时，列车对铁路轨道和铁路路基的动态影响，尤其是重载列车高速进入弯道和离开弯道的时候，它的惯性冲击力对铁路轨道、铁路路基的影响力极为巨大，很可能造成对铁路轨道、铁路路基的损坏，极易引发交通事故。
而现有的技术，根本无法在列车高速运行状态下，对铁路轨道全线进行24小时不间断动态跟踪测量。由于，缺乏列车高速运行状态下铁路轨道的动态位移数据，因此，在高速铁路设计建设的时候，由于在理論上的說不清、道不明，往往只能采用“几何 + 经验”的静态模式为主要设计手段。这样，就使铁路交通安全在娘胎里就留下了隐患。同样，由于缺乏列车高速运行状态下铁路轨道的动态位移数据，不能科学的计算列车的装载量，不能科学的调度列车的行驶速度。
因此，当前我们最最紧缺的技术是；对全线铁路轨道的动态平顺度进行24小时不间断的监测控制，使铁路轨道在有列车通过状态下的任何动态位移变化，掌握得一清二楚。达到科学设计、科学施工、科学运营、科学养护的目的。这种技术叫：铁路轨道动态位移自动测量监控技术。
四.现有的铁路轨道测量技术
1.最原始、最简单的铁路轨道测量技术
用“轨距水平测量仪” 测量二根钢轨之间的距离和水平度，用“激光水平测量仪” 测量整个轨道的水平度。
2.最新的专利技术
2.1.专利号01246092.3，专利名称为“铁路路基检测车” 的专利技术，该技术是一种可在铁路轨道上快速运行的铁路路基检测车，它主要由地质雷达和静力触探仪组成，地质雷达和静力触探仪装备在铁路路基检测车上，地质雷达包括地质雷达控制装置、计算机和地质雷达天线，静力触探仪包括量测装置和探头。该专利技术不但可以快速、连续、高效、无损地检测道碴脏污程度、湿度，而且可以检测基床、路基病害和评估路基状态，为工务维修和养护提供准确、可靠和实用的依据。
2.2.专利号：200420016443.1，专利名称为“铁路路基面真位移测试桩” 的专利技术，该技术是一种铁路路基面真位移测试桩，它由固定基准桩、外护管、电阻应变式位移计组成，固定基准桩为一钢管，固定基准桩置入路基的竖直孔中，在固定基准桩的下部周围浇注有混凝土，固定基准桩的上端露出路基面；外护管套在固定基准桩外，其下端与混凝土留有间隙，其上端与路基面平齐，外护管与路基竖直孔密贴在一起；电阻应变式位移计通过角钢牛腿固定在固定基准桩顶端，电阻应变式位移计的触头与路基面垂直接触，在接触面设有光滑平板。该专利技术的有益效果是它能够连续、准确地测试路基面的真实位移，精度可达0.01mm，为研究铁路路基面的刚度、弹性模量、填筑质量提供重要参数，确保铁路路基的稳定性和耐久性，从而保证铁路运输的安全。
2.3.专利号：CN91224250.7, 专利名称为“高智能轨道动态检查仪” 的专利技术，该技术是一种由主机、加速度传感器、测速传感器和ＰＣ机组成的高智能轨道动态检查仪，如图１所示。该检查仪中设有微机通讯接口，可将测量数据传送给ＰＣ机及其它增容机进行统计分析和存档。本实用新型可用来检测垂直、水平两个方向的列车振动加速度。适合铁路工务部门用于检查轨道状态、监察线路质量及指导线路维修养护作业。特别适合统计人员用作线路质量分析的重要依据。
2.4.由山西世恒高科技有限公司开发研制的ＣＧＤＪ－１型机车车载式轨道动态监测装置，该专利技术采用高精度传感器和智能存储控制系统，通过采集车体运行当中产生的震动加速度，利用机车监控装置提供的线路坐标和机车速度等信息，叠加后纪录到存储单元中，经智能化处理后，可及时发现危及行车安全严重的处所，实时向机车乘务员发出语音报警信息；实现了无人工干预下对线路平顺状态的自动监测，为线路安全和维修养护提供了客观依据，对维修线路起到积极的指导作用。
（待续）

脱轨事故的预测预防技术------轨道部分（下）

作者：朱鑫忠
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五.对现有技术的评价
以上现有技术，显然不能实现对铁路轨道进行有效的24小时不间断的静态、动态监测，不能有效预防铁路交通事故的发生。
利用测量车体垂直震动加速度值、水平震动加速度值的方法，确实可以测量到列车机车晃动的动态数据，但是，仍旧存在着以下瑕疵：
1.名不符实
1.1.测量的是列车机车的晃动数据
机车车载轨道动态监测装置，按照它的名称解释，它的任务应该是监测铁路轨道的动态变化。而实际上监测的则是列车机车晃动情况，根本不是铁路轨道的动态变化数据。当然，测量得到的列车机车晃动数据，可以反映一点铁路轨道的动态变化，但是，应该说这种方式得到的数据是间接的、不确切的、不全面的、是模糊的。
1.2.测量的是列车机车的晃动数据，不是测量的整列列车晃动数据
机车车载轨道动态监测装置是安装在列车的机车上的，测量得到的是机车车体垂直震动加速度值、水平震动加速度值。这些加速度值，仅仅只能代表列车的机车的晃动情况，并不能体现整列列车的晃动情况。在列车的实际运行中，真正对铁路轨道动态影响最大的应该不仅仅是列车的机车。因此，这种机车车载轨道动态监测装置，测量得到的是机车车体垂直震动加速度值、水平震动加速度值的动态数据，并不能完全代表整列列车对铁路轨道影响的动态变化。
2.不能说明列车晃动的真实原因
这种机车车载轨道动态监测装置，测量得到的数据仅仅只能反映列车机车发生晃动的时间、地点、晃动的类型、晃动的级别。恰不能说明列车晃动的真实原因。这是因为，引起列车发生晃动的原因有；
2.1.铁路轨道的原因；铁路轨道的不平顺状态引起的列车晃动。
2.2.列车的原因；列车配载不合理、行驶速度不合理、强烈侧风引起的列车晃动。
3.列车低速行驶状态的测量加速度的数据是不准确
依据测量震动加速度的工作原理，在列车低速行驶状态，测量出来的数据是不准确的。这是因为，此时可能已经不存在加速度或者加速度极小，这样，也就无法测量得到机车车体的垂直震动加速度值、水平震动加速度值了。
由于机车车载轨道动态监测装置，真正测量得到的是列车机车晃动的动态数据。所得到的数据仅仅只代表列车的机车的晃动，这种晃动，可以局部体现一点铁路轨道的动态变化，但是，并不能真正代表铁路轨道真实的动态变化状态及其引起变化的原因，因此说，这种机车车载轨道动态监测装置起的名字有点不确切。
4.机车车载轨道动态监测装置的最大优点
机车车载轨道动态监测装置，可以对铁路轨道的动态变化起一定的监测作用，但是，它是间接的、不确切的、不全面的、是模糊的。在没有其他新的手段之前，机车车载轨道动态监测装置还是唯一的测量铁路轨道动态变化的手段。
机车车载轨道动态监测装置的最大优点是；实施方便、简单。
六.针对二大安全隐患的破解方法
要破解铁路轨道的静态平顺度和铁路轨道的动态平顺度二道难题，消除铁路轨道的静态不平顺度和铁路轨道的动态不平顺度二大安全隐患，必须引入中国专利技术：“高速铁路轨道安全自动测量监控技术”。
中国专利技术：“高速铁路轨道安全自动测量监控技术”。是铁路轨道静态、动态位移的自动测量监控技术，是用一套测试装置，同时测量铁路轨道静态位移和动态位移的技术。也就是说，用一套测试装置，同时测量铁路轨道的静态平顺度和铁路轨道的动态平顺度的技术。
中国专利“高速铁路轨道安全自动测量监控技术”，由测量基准桩、位移传感器、位移信息模块、终端接收显示器组成。
中国专利“高速铁路轨道安全自动测量监控技术”的基本工作原理是：
1.建立测量基准
对任何物体的位移测量，都需要一个测量基准点，才能测量到这个物体与测量基准点之间的相对位移信息数据。在铁路上测量铁路轨道的沉降、倾斜位移，同样需要一个相对稳定、可靠的测量基准。最简单的办法是：在铁路路基上，垂直打下测量基准桩。这样，铁路轨道位移的测量基准就是测量基准桩。测量基准桩可以采用钢材、水泥等多种材质制造，测量基准桩的结构和打入深度，根据不同的环境和地质条件决定。
测量基准桩的基本技术要求是：在铁路路基受到列车动力剧烈冲击、振动和洪水、泥石流等水文、气温变化的时候，测量基准桩的相对位置应该没有变化或者变化甚微，可以忽略不计。
为了对铁路全线的轨道进行监控，需要在铁路全线安装测量铁路轨道沉降、倾斜位移的测量基准桩。每个测量点的间隔距离，视铁路的不同情况决定，当然间隔距离愈小，得到的位移信息数据愈多，愈详细。但也需要考虑施工成本和施工复杂程度，一般间隔距离为数米——数十米比较妥当，对铁路路基地质、水文条件比较复杂的路段、弯道的间隔距离应该适当小一些。
2.安装位移传感器
铁路轨道的位移信息数据，是依靠安装在测量基准桩上的位移传感器A、位移传感器B、位移传感器C、位移传感器D测量得到的。是依靠位移传感器来测量铁路轨道与测量基准桩之间的相对位移，来判断铁路轨道的沉降、倾斜程度的。
2.1.位移传感器的安装方法
2.1.1.位移传感器A安装固定在测量基准桩上，位移传感器A测量左铁轨上下位移信息，得到位移数码信息A。
2.1.2.位移传感器B安装固定在测量基准桩上，位移传感器B测量左铁轨横向位移信息，得到位移数码信息B。
2.1.3.位移传感器C安装固定在测量基准桩上，位移传感器C测量右铁轨上下位移信息，得到位移数码信息C。
2.1.4.位移传感器D安装固定在测量基准桩上，位移传感器D测量右铁轨横向位移信息，得到位移数码信息D。
2.2.位移传感器的基本技术要求：
2.2.1.要能够适应复杂、恶劣的自然环境。位移传感器安装在铁路上，要能够确保高温酷暑、天寒地冻、风、雨、雪、冰雹、沙尘暴的条件下正常工作。
2.2.2.要具备防盗、防破坏功能。位移传感器安装在铁路上，是小偷盗窃的目标。因此，应该有必要的防盗、防破坏措施。
2.2.3.应该选择质量可靠、安装、使用方便的免维护或者少维护的位移传感器。
2.2.4.应该选择性价比高的位移传感器。位移传感器每隔数米或者数十米就要安装四个，如果所有铁路都进行安装，使用的数量相当大，所以制造成本也是必须考虑的问题。
3.位移信息模块
3.1.位移信息模块里的随机存储器的任务
3.1.1.传输前方位移信息模块传输过来的位移信息数据
位移信息模块里有一个随机存储器。随机存储器接收、存储前方位移信息模块传输过来的位移信息数据。然后，向后方位移信息模块传输刚刚接收、存储的位移信息数据。位移信息数据按照先进先出的原则，以串行接收、存储，串行读出的模式工作的。在这里，我们称这种工作方式为：位移信息模块的直通传输模式。
3.1.2.传输本位移信息模块产生的位移信息数据
位移信息模块的另一种工作方式叫：位移信息模块的插入传输模式。插入传输模式就是让位移信息模块暂时停止直通传输模式的工作状态，暂时停止传输前方传输过来的位移信息数据，改为传输本位移信息模块产生的位移信息数据。
直通传输模式与插入传输模式，在同一位移信息模块里是交替工作的，是受位移信息模块里的中央处理器控制的。当位移信息模块进入插入传输模式工作状态的时候，随机存储器则进入暂时停止读出位移信息数据的状态，但是，随机存储器仍然继续随机接收、存储前方位移信息模块传输过来的位移信息数据，这样做的目的是：为了防止前方位移信息数据的丢失。当位移信息模块恢复直通传输模式的工作状态的时候，随机存储器存储的位移信息数据继续向后方位移信息模块传输。
3.2.位移信息模块里的只读存储器的任务
位移信息模块里有一个只读存储器。只读存储器的作用是：只读存储这个位移信息模块安装位置的地理位置数码信息数据。这个地理位置数码信息数据，便于在终端接收显示器里确定铁路轨道发生位移的地点。
3.3.位移信息模块里的中央处理器的任务
3.3.1.控制和转换位移信息模块的工作状态。控制和转换位移信息模块从直通传输模式状态转换为插入传输模式状态。或反之。
3.3.2.给只读存储器的地理位置数码信息数据前面增加一个地址码，给四个位移传感器产生的位移数码信息前面各增加一个地址码。
中央处理器给只读存储器的地理位置数码信息数据前面增加一个地址码1，成为（地址码1 + 地理位置数码信息）。每个位移信息模块里的地址码1是相同的。
中央处理器给位移数码信息A前面增加一个地址码2，成为（地址码2 + 位移数码信息A），每个位移信息模块里的地址码2是相同的。
中央处理器给位移数码信息B前面增加一个地址码3，成为（地址码3 + 位移数码信息B），每个位移信息模块里的地址码3是相同的。
中央处理器给位移数码信息C前面增加一个地址码4，成为（地址码4 + 位移数码信息C），每个位移信息模块里的地址码4是相同的。
中央处理器给位移数码信息D前面增加一个地址码5，成为（地址码5 + 位移数码信息D），每个位移信息模块里的地址码5是相同的。
（地址码1 + 地理位置数码信息）、（地址码2 + 位移数码信息A）、（地址码3 + 位移数码信息B）、（地址码4 + 位移数码信息C）、（地址码5 + 位移数码信息D）是并行排列在中央处理器里的。
单只位移信息模块里的地址码1、地址码2、地址码3、地址码4、地址码5是不相同的。地址码的作用：起到地理位置数码信息、位移数码信息A、位移数码信息B、位移数码信息C、位移数码信息D互相不要混淆的作用，便于数码信息的比较和应用。
3.3.3.本位移信息模块产生的位移信息的输出
本位移信息模块产生的位移信息需要通过后方的位移信息模块传输到列车调度室的终端接收显示器里。因此，必须使本位移信息模块进入插入传输模式的工作状态。
使本位移信息模块进入插入传输模式工作状态的技术条件是：
中央处理器不断的对位移传感器产生的位移数码信息A、位移数码信息B、位移数码信息C、位移数码信息D的数据进行监测比较，只要任何一个位移数码信息数据发生变化，中央处理器立即改变本位移信息模块的工作状态，使位移信息模块进入插入传输模式状态，中央处理器串行读出（地址码1 + 地理位置数码信息）+（地址码2 + 位移数码信息A）+（地址码3 + 位移数码信息B）+（地址码4 + 位移数码信息C）+（地址码5 + 位移数码信息D）组成的位移数码信息。把这个位移信息模块的地理位置数码信息、这个位移信息模块产生的位移数码信息，一同传输到后方的位移信息模块。当这个位移信息模块的所有位移传感器产生的位移数码信息数据都不发生变化的时候，中央处理器立即改变本位移信息模块的工作状态，使位移信息模块立即进入直通传输模式状态。
3.4.位移信息模块的连接方式
每个铁路轨道位移信息测量点，安装一个位移信息模块，每个测量点的位移信息模块是采用有线串联连接的，这种接力赛跑的传输方式将位移数码信息数据一直传输到列车调度室的终端接收显示器里。
4.终端接收显示器
位移数码信息数据传输到列车调度室的终端接收显示器里，经过终端接收显示器的中央处理器运算处理，达到以下用途：
4.1.存储全部位移数码信息数据，作为铁路设计、施工、运营、养护、事故处理的科学依据。
4.2.显示或者打印铁路轨道动态位移、静态位移的大小程度和发生铁路轨道位移的地点和时间。作为监控铁路运营的手段。
4.3.铁路轨道动态位移、静态位移的数值超过正常允许范围时，自动发出报警信号。
4.4.地理位置数码信息的用途
4.4.1.根据地理位置数码信息的变化来判断位移信息的性质
4.4.1.1.地理位置数码信息不断变化的情况下，得到的位移信息是有列车通过的情况下铁路轨道的动态位移信息。
4.4.1.2.地理位置数码信息不发生变化的情况下，得到的位移信息是铁路轨道发生沉降、倾斜，或者是列车到站、列车临时停车造成的。
4.4.2.根据不同的地理位置数码信息出现的时间，计算和记录列车行驶的速度。作为列车违章超速行驶的处理依据。
4.4.3.根据地理位置数码信息确定列车行驶的精确位置，有效减小同方向列车之间的间隔距离，提高铁路运行效率。
4.4.4.根据地理位置数码信息确定铁路发生轨道沉降、倾斜的精确位置。便于及时组织人员抢修。
4.4.5.根据地理位置数码信息确定铁路发生事故的精确位置。便于及时组织人员抢险。
4.5.位移信息数据相互之间的比较
通过同一地理位置数码信息的（地址码2 + 位移数码信息A）与（地址码4 + 位移数码信息C）的计算比较，得到铁路轨道该路段的倾斜方向，倾斜度数据。
4.6.位移数据与历史记录数据之间的比较
4.6.1.通过同一地理位置数码信息的（地址码2 + 位移数码信息A）和（地址码4 + 位移数码信息C）数据与列车调度室的终端接收显示器保存的该路段的历史数据比较，得到该路段铁路轨道沉降数据。
4.6.2.通过同一地理位置数码信息的（地址码3 + 位移数码信息B）和（地址码5 + 位移数码信息D）数据与列车调度室的终端接收显示器保存的该路段的历史记录数据比较，得到该路段铁路轨道横向位移数据。
七.结论
中国专利“高速铁路轨道安全自动测量监控技术” 破解了长期困扰我们的铁路轨道的静态平顺度和动态平顺度难题。其中，解决的铁路轨道的动态平顺度难题，尤其对高速铁路设计、施工、运行、养护有着重大意义。其中，解决的铁路轨道的静态平顺度难题，为铁路安全运行提供了可靠的技术保障，为铁路轨道和铁路路基的养护提供了科学依据，该技术，尤其对穿越荒山野岭、无人区的铁路安全运行有着重大意义。

参考文献
1.关于高速轨道交通系统安全性的探讨------俎保峰 , 刘万明<<四川建筑 >>2005年06期
http://www.china1435.com/lunwen/chenggui/6382_2.html
2.关于防止脱轨与增强铁路行车安全的建议------防止脱轨事故及确保客车安全学术研讨会
http://www.tdaq.org/safety/aqtt/2.htm
3.机车车载轨道动态监测装置
http://www.tdaq.org/shiheng/2.html
4.国外铁路行车安全技术装备发展趋势
http://www.chinairn.com/doc/70280/7649.html
5.提高自主创新能力　铺设一流轨道结构------铁道部高速铁路建设专家组　卢祖文?
http://www.tdbsb.com/showart.asp?id=60
6.中国专利“高速铁路轨道安全自动测量监控技术”申请号：200710084848.7