轨道检查车又叫轨道检测车或轨道检查仪，简称轨检车。利用轨检车检查轨道几何状态是确保铁路行车安全的一个重要环节。轨检车检测轨道变形的主要内容包括轨距，高低，轨向，水平，三角坑，振动加速度等。其中轨道不平顺状态是线路方面直接制约列车速度提高的关键因素。轨道不平顺(track irregularity) 指的是两根钢轨在高低和左右方向与钢轨理想位置几何尺寸的偏差。轨道不平顺有四种类型：1轨道前后高低不平顺。它是指实际的轨道中心线与理想的轨道中心线沿长度方向的垂向几何位置偏差。2轨道水平不平顺。它是指左右钢轨沿长度方向的垂向高度差。3轨道方向(轨向)不平顺。它是指实际的轨道中心线与理想的轨道中心线沿长度方向的水平几何位置偏差。4轨距不平顺。它是指实际的轨距与名义轨距的偏差。

图 1 轨向不平顺示意图

     轨道不平顺可分为周期性轨道不平顺、随机不平顺和局部不平顺。周期性轨道不平顺是由于轨道接缝形成的以轨长为波长的不平顺。随机不平顺是由于轨道的铺设、维护保养产生的误差和轮轨磨耗所产生的不平顺，它因时因地而有所不同。局部不平顺是由于线路的特定结构(如道岔、转让线、侧线、缓和曲线、分岔线、桥梁等)或偶然地点(如线路的局部病害)产生的不平顺。轨道不平顺造成大的轮轨动作用力，一方面对轨道结构本身起破坏作用，另一方面又直接影响或危及高速行车的安全。轨道不平顺对机车车辆系统是一种外部激扰，是产生机车车辆系统震动的主要根源。轨道不平顺随机变化规律的函数描述，是机车车辆与轨道系统动力分析的重要基础资料，这种动力分析是现代机车车辆和轨道设计、养护和质量评估的重要手段。

     本文主要讨论轨道不平顺中的轨道方向不平顺(见图 1)。轨道方向不平顺由铺轨施工和大修作业的轨道中心线定位偏差、轨排横向残余变形积累和轨头侧面磨耗不均匀、扣件失效、轨道横向弹性不一致等原因造成。

对轨道方向平顺状态的检测主要有两种方法：

1. 惯性基准法，

2. 短弦弦测法。

     惯性基准法是基于惯性导航的原理描绘轨道的轨迹，从而确定轨道几何状态的轨道测量方法。该方法需要使用高精度捷联惯导系统，通常使用于高速轨道检查车。其原理与捷联惯导系统相同，详情可以参考捷联惯导系统的相关文献。该系统使用时通常需要初始对准，确定地理坐标系和载体坐标系之间的方向矩阵，然后开始导航演算。惯性基准法检测轨道状况的优点是测量迅速，缺点是价格昂贵。

     弦测法是更为早期的一种轨道方向平顺状态测量方法，该方法通常使用于轨道检测小车。其中以基于光纤陀螺仪(FOG)的轨向不平顺检测技术是目前弦测法中最为先进的一种轨道检测手段。利用陀螺仪测量轨向的核心问题是精密测角，在此基础上建立轨检仪角度变化与轨向之间的传递函数关系，并从中提取出轨向不平顺信息。

     轨道不平顺的测量是以几种弦长来进行的，比如10m弦、20m弦、30m弦、70m弦、300m弦等，这也被称为波长，每种波长有对应的轨道不平顺允许偏差。短波长的偏差对于低速行车影响较大，而长波长的偏差对于高速行车的影响大。

     本文将重点介绍以基于光纤陀螺仪的弦测法为基本测量方法的轨道平顺状态检测。