前言

铁路路基在运营过程中，由于自然作用和其他因素影响会产生路基病害，因此路基状态需要定期检查。既有线路基病害调查目前大多采用人工勘探方法，效率低、费用高、不安全，无法实现全路路基病害的普查。新建线路路基工程质量检测也主要靠人工方法，劳动强度大、时间长、影响工期。铁路车载探地雷达系统检测路基具有很大的优势：全断面连续检测使得效率大大提高；速度快，能够实现既有线路基病害普查，新建线路路基也能在很短时间内完成全线检测。未来的几十年内，铁路将快速发展，铁路车载探地雷达路基检测技术对确保铁路运输安全有着重大意义，在铁路路基维护、科学管理方面将会发挥重要的作用。

我从2002年开始研究铁路车载探地雷达系统和检测技术，先后承担过原铁道部三个有关铁路车载探地雷达方面的科技研究课题，研制出第一代、第二代和第三代铁路车载探地雷达系统。2006年研制出我国第一台铁路提速区段路基状态检查车，即第一代铁路车载探地雷达系统，该系统有三个相互独立的通道，检测速度为45km/h。2008年研制出多通道高速扫描探地雷达系统以及数据采集软件和数据处理软件，即第二代铁路车载探地雷达系统，该系统仍为三个相互独立的通道，测试速度最高可达175km/h。2013年研制出铁路隧道衬砌检测车载探地雷达系统，即第三代铁路车载探地雷达系统，该系统具有六组天线，安装在客车连接体外中上部，天线底面不超过机车车辆界限，检测速度为80～175km/h，荣获国际隧道与地下空间协会（ITA）2015年“年度技术创新奖”。

探地雷达检测结果是探地雷达图像。与医学X片和超声波图像需要有经验的专业人员识别图像一样，车载探地雷达采集的巨量数据所形成的大量图像也需要大量的专业人员从事判图工作。经过十多年的研究，我积累了一些车载探地雷达检测路基方面的判图经验，本书的目的就是为专业人员提供这方面的参考。

本书主要介绍第一代和第二代车载探地雷达系统和检测技术。

本书共分13章，介绍车载探地雷达检测路基病害的基本原理；铁路车载探地雷达的技术条件；探地雷达路基检测各系统包括探地雷达子系统、定位子系统、路面图像采集子系统、雷达数据自动采集子系统等；铁路车载探地雷达系统的检定方法；探地雷达数据处理方法的数学基础；探地雷达图像识别的基础知识；铁路路基病害雷达检测数值模拟；铁路路基病害雷达检测现场模拟试验；铁路车载探地雷达的数据处理及其资料解释；铁路车载探地雷达路基检测技术的应用，以及高速铁路无砟轨道结构和路基检测的研究。

本书大部分内容是课题组的研究成果和我与西安交通大学章锡元教授、廖红建教授、张安学教授指导研究生取得的成果。我们的研究工作主要是铁路车载探地雷达系统和现场试验，侧重于技术的研究。为了使读者能够了解国内外这方面的最新研究成果和探地雷达的原理，引用了一部分国内外公开发表的文献和探地雷达方面书籍的部分内容。由于商业技术保密的原因，本书探地雷达系统方面的电路图都是一般的原理图和示意图，请读者给予理解。

我与西安交通大学章锡元教授、汪文秉教授、张安学教授合作十多年，章锡元教授、张安学教授、昝碧磊工程师分别在车载探地雷达系统的硬件和软件方面做出了重要贡献。西安交通大学汪文秉教授给了我很大的鼓励和帮助。我原来的工作单位西安铁路局科学技术研究所提供了必要的研究条件，徐智远助工、魏文涛工程师长期与我一同试验。原铁道部科技司徐勇处长、张志方处长对我们的研究给予具体的指导和建议。中国铁道出版社时博副编审为本书的编排和校核付出了大量的心血。在此，对他们的辛勤付出表示衷心的感谢！

本书在编写过程中得到西南交通大学高速铁路运营安全空间信息技术国家地方联合工程实验室、教育部轨道交通安全协同创新中心（2011项目）的支持，一并表示感谢。

由于作者工作环境所限，本书若有不当之处，敬请各位专家及广大读者批评指正，候机修订。

昝月稳

2017年6月