之前，小编曾在文章《这条“宝藏赛道”麻烦激光企业多重视……》中，呼吁大家关注激光检测这条潜藏着万亿级市场空间的赛道。今天，咱们再深入聊聊激光检测细分应用领域中的“重头戏”——激光检测在轨道安全中的应用。

列车、高铁、地铁如今已成为现代交通运输体系的重要支柱，凭借快速、便捷、安全等显著优势，不仅极大地改变了人们的出行方式，更重塑了经济发展的格局。然而，轨道在长期承受列车巨大荷载，以及复杂多变环境因素的“双重夹击”下，自身状态会悄然发生变化。磨损、变形、裂纹等问题如同隐藏的“定时炸弹”，一旦没有及时发现和处理，极有可能引发严重的安全事故，对乘客生命财产安全和铁路运输正常秩序构成巨大威胁。因此，高效、精准地对轨道进行健康检测，成为保障轨道交通安全运行的关键所在。

GTS系列激光跟踪仪

激光检测技术凭借高精度、非接触、快速测量等一系列“硬核”优点，在轨道安全检测领域迅速站稳脚跟，成为现代轨道交通安全检测体系中不可或缺的关键一环，为轨道安全运行提供了坚实有力的技术支撑。毫不夸张地说，在轨道安全检测领域，激光检测技术就是不可或缺的“刚需”！

这还是一个规模超乎想象的激光检测应用市场。根据国家“十四五”规划，到2025年，全国铁路总里程目标设定为16.5万公里，其中高铁里程达5万公里。放眼全球，铁路总里程数更是惊人，国际铁路联盟近年数据显示，全球铁路总里程（涵盖干线铁路、支线铁路、地铁、轻轨等各类铁路）约在130万至150万公里之间。面对如此庞大的应用市场，激光企业难道不应该将其列为重点关注领域吗？

激光检测技术原理与具体应用

激光是一种具有高亮度、高单色性、高相干性和高方向性的特殊光源。激光检测技术主要基于激光与被测物体相互作用后产生的各种光学效应来获取物体的信息。

激光轨道检测系统通常由激光发射器、接收器和数据处理单元共同协作。激光发射器发射出的激光束精准地照射到轨道表面，接收器随即“上阵”，捕捉并分析反射回来的激光信号。通过对这些反射激光的偏移角度等数据进行深度分析，系统就能精确计算出轨距、水平、高低等轨道几何参数，为列车安全、稳定运行保驾护航。

激光轨道检测系统工作原理

在轨道检测工作中，激光测距、激光扫描和激光干涉等技术都是“得力干将”。

激光测距技术的工作原理有点像给轨道“量身高”。它通过测量激光从发射出去，到被物体反射回来接收所经历的时间，再结合光速，就能计算出测量仪器与被测物体表面之间的距离。以脉冲激光测距仪为例，它发射出短脉冲激光，当激光碰到轨道表面，部分激光被反射回来，仪器记录下激光往返的时间，距离值就轻松得出了。这项技术主要用于测量轨道几何参数，在轨距测量、轨道水平测量等工作中发挥着重要作用。

激光扫描技术则更像是给轨道“做3D建模”。它利用激光束在一定范围内进行扫描，获取物体表面多个点的距离信息，从而构建出物体的三维轮廓。凭借这一能力，它可以快速获取大面积的轨道表面数据，无论是检测轨道的整体形状、磨损状况，还是查看扣件状态、高低不平顺等问题，都能轻松胜任。

激光干涉技术的“本事”在于测量微小变化。它基于光的干涉原理，通过分析两束或多束激光干涉条纹的变化，能够精确测量物体的微小位移、变形等物理量。在轨道检测中，它是检测轨道部件微小变形和应力变化的“高手”，像轨道裂纹检测（激光超声检测技术、激光全息干涉技术都是有效的裂纹检测方法）、道床状态检测等工作，都少不了它的参与。

激光检测在轨道安全中的应用优势与挑战

随着轨道网络规模不断扩大，列车运行速度持续提升，对轨道安全检测的实时性与精准性提出了更高要求。传统轨道检测车（TRV）方法虽然检测结果较为精确，但检测频率低，通常每月才进行一次检测，检测周期长，很难及时捕捉到突发性的轨道退化问题，潜在安全隐患容易“漏网”。

相比之下，激光检测技术凭借五大“独家优势”，一跃成为轨道安全检测的“刚需”技术。

优势一：高精度测量

激光检测技术的测量精度堪称“一绝”，能够达到毫米甚至亚毫米级。凭借如此高的精度，它可以准确获取轨道的各种几何参数和表面缺陷信息，为轨道的精细化维护提供可靠的数据支持，让轨道维护工作做到“心中有数”。

优势二：非接触式检测

激光检测无需与被测物体直接接触，这就避免了传统接触式检测方法可能对轨道造成的损伤。而且，它不受轨道表面油污、灰尘等杂质的影响，即使轨道表面“脏兮兮”，也不影响检测的准确性和可靠性。

轨道交通激光检测

优势三：快速高效

激光检测系统的工作效率非常高，它可以在列车运行过程中“见缝插针”，快速完成对轨道的检测工作。一些先进的激光检测设备更是“给力”，能在短时间内对数公里甚至数十公里的轨道进行全面检测，及时揪出潜在问题，大大提高了轨道检测的效率。

优势四：数据丰富且直观

激光检测技术就像一个“数据收集大师”，能够获取大量的轨道检测数据。这些数据经过计算机软件处理和分析后，会生成直观的图表、图像和报告。对于轨道维护人员来说，这些可视化的数据结果就像“说明书”，便于他们理解和分析轨道状态，从而制定出合理的维护计划。

优势五：实时监测

激光检测技术还能实时“盯着”轨道状态，及时发现轨道的动态变化情况。当它与列车运行控制系统“联手”时，一旦轨道出现异常，就能迅速发出警报，为保障列车运行安全争取到宝贵的反应时间。

不过，激光检测技术在轨道安全检测应用中也并非一帆风顺，还面临着诸多挑战。轨道所处的环境复杂多变，强风、暴雨、沙尘等恶劣天气，以及周围的电磁干扰等，都可能对激光检测信号产生影响，导致检测精度和可靠性下降。而且，激光检测设备价格普遍昂贵，设备的维护和校准不仅需要专业技术人员，还得配备特定的设备，这无疑增加了检测成本与维护成本。如何降低设备成本，提高设备的稳定性和使用寿命，成为推广激光检测技术必须攻克的难题。另外，面对海量的检测数据，如何开发出能够快速、准确处理和分析数据，并提取有价值信息的激光检测系统，也是一个极具挑战性的任务。

更关键的是，目前针对激光检测技术在轨道安全检测中的应用，相关的行业标准和规范还不够完善。不同厂家的检测设备和方法存在差异，导致检测结果缺乏可比性。因此，建立统一、科学的标准和规范，对于保障激光检测技术的正确应用和检测结果的可靠性至关重要。

激光检测在轨道安全检测中的未来趋势

目前，国内已经有一些激光企业“快人一步”，通过艰苦研发推出了解决方案或相关产品，并在市场上占据了一定份额。

无锡亮源激光早在2011年，就与铁路行业的高科技企业开展了列车在线检测项目合作。经过与合作伙伴三年的艰苦研发和反复试验，他们确立了一套列车在线检测的行业标准。这套标准不仅为我国铁路安全运行提供了一种高效、稳定的检测方法，也奠定了公司在铁路检测领域的产品技术优势地位。

凯普林推出的单管半导体激光器-空间光产品系列（包括K915FD2WN-12.00WN0N和K808FD2WN-10.00WN0N等型号），为激光轨道检测系统提供了高效、稳定的激光光源。有了这个“光源利器”，轨道几何参数的无接触高效精准测量得以实现，就像是为轨道交通装上了一双敏锐的“超级眼”，拥有超远的视野和强大的数据捕捉能力，成为维护轨道交通安全的得力助手……

但面对未来的挑战，激光检测技术还有很大的提升空间。小编推测，未来的激光检测技术将向着多技术融合、智能化、微型化、集成化等趋势发展。

在多技术融合方面，激光检测技术或将与声学检测、电磁检测等其他检测技术深度“牵手”，充分发挥各种技术的优势，实现对高铁轨道更加全面、准确的检测。不久前，清华大学的科研团队就带来了一项“黑科技”——基于激光干涉测量与现有电信光纤网络的分布式振动传感系统。这个系统把高铁电缆槽内的光纤变成了实时监测工具，通过分析列车通过时产生的振动信号，利用平均功率谱密度（A-PSD）作为健康指标，成功实现了对轨道基础设施的长期稳定性评估。在长达14个月的实验观测中，4类典型轨道结构（有砟轨道桥梁、无砟轨道桥梁、有砟轨道路基、无砟轨道路基）的A-PSD保持稳定，充分验证了系统的可靠性。而且，该系统还能灵敏检测出3毫米级的轨道蠕变变形，在轨道维护后，也能迅速反映出状态改善情况。随着技术不断迭代和数据持续积累，这一系统有望成为智能高铁运维的核心工具。

清华大学研究团队进行的实验轨道段布局（覆盖有砟/无砟轨道桥梁与路基，光纤沿电缆槽部署并形成环路）

在智能化发展方面，随着人工智能、大数据、云计算等技术的飞速发展，激光检测技术或将引入深度学习算法，实现对激光检测数据的自动分析和诊断，从而达到轨道病害智能识别和预警的效果。同时，借助大数据技术对历史检测数据进行深度挖掘和分析，还能预测轨道状态的发展趋势，为轨道维护提供更科学、更精准的决策依据。

在微型化与集成化方面，为了更方便地将检测设备安装在列车或轨道旁的监测设施上，实现对轨道的分布式、实时监测，同时降低设备功耗，提高设备的便携性和易用性，更加小型化、集成化的激光检测设备将成为未来研发的必然方向。

此外，随着技术的不断进步，除了现有的轨道几何参数测量、表面缺陷检测等应用领域，激光检测技术还将在轨道材料性能检测、轨道结构应力监测等方面进一步拓展应用范围，为高铁轨道的全生命周期管理提供更加全面、更加完善的技术支持。