轨道检测数据在高速铁路维修中的应用

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轨道检测数据在高速铁路维修中的应用 (2010-10-19 11:45:12)

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杂谈

轨道检测数据在高速铁路维修中的应用

摘要：本论文主要针对线路设备动态下的综合检测车、轨检车和静态下的光电式检查小车的检查数据，对高速铁路的线路维修作业进行指导。通过动静态数据对比,达到检测数据的现场精确定位，使动态下轨检车检查结果能直接反映到每米线路上，有效指导作业,同时对如何利用动态资料进行维修养护提出科学性的建议。

关键词：铁道工务 轨道 检测数据 维修

高速铁路的安全运用, 高质量的线路设备是基本保证。线路设备质量的提高，首先要求我们检测方法的加强和维修手段的不断进步。目前我国高速铁路的检测设备已取得显著的成绩，但在数据应用与指导生产上，从基层工务段来讲还有提升的空间。本文主要通过作者的现场实践，探讨在轨道动静态检测数据应用上的一些体会。

1 检测数据介绍

高速铁路轨道检测数据按检查方式可分为动态检测和静态检查。

1.1 动态检测

动态检测主要有部综合检测车检查和线路检查仪检查。

1. 时速200km的部综合检测车有安装在V型车上的0号检查车和安装在II型车上的10号检查车，二者检测项目略有不同，检测周期为每月2～3次。另外在既有线提速段通常每月还有2～3次挂在直达列车上的时速160km的轨道检查车的检查。

2. 线路检查仪分安装在机车（或动车）上的车载仪线路检查仪和人工添乘时携带的便携式线路检查仪两种。

1.2 静态检测

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静态检测主要有轨检仪、静调小车，以及道尺和弦绳等辅助检测工具。静调小车主要应用于无碴轨道测量，其采用全站仪设站精细测量作业，对轨道进行空间精确定位。轨检仪和道尺、弦绳的检测主要是轨道几何尺寸的检测。

2 检测资料应用及分析

2.1 轨检车资料的应用与分析

轨道检查车是检查轨道动态不平顺的主要设备，检查包括轨道动态不平顺和车辆动态响应。检查项目主要包括左右高低、左右轨向、轨距、水平、三角坑，曲率、曲线超高、曲线半径，车体横向和垂直振动加速度、左右轴箱垂直振动加速度、轮重减载率和脱轨系数等。新型轨检车还增加了钢轨断面、波磨、断面磨耗、轨底坡、表面擦伤、道床断面、线路环境监视等项目检测。轨检车根据轨道动态不平顺和车辆动态响应综合评价轨道状态，工务车间和工区主要应用以下方面数据。

1. 轨检车资料应用最多的是轨距、水平和三角坑等偏差的峰值超限，主要是对其I、II、III级偏差的临修指导。

2. 工务部门在月度工作安排中，对T值超限或TQI值较大的处所，安排选择性保养，以实现线路设备状态的均值管理。

3. 目前越来越多的一线工班长，通过对振动加速度的分析，综合判断晃车的形成，其中横向加速度多波振动是造成车体晃车的主要原因。

4. 通过对垂向加速度波形的分析，综合判断钢轨垂磨情况，以便于合理安排大型打磨车作业。

在以上数据尤其是峰值偏差超限处所的应用中，存在的主要问题是检测里程和现场实际里程有一定的偏差，难以精确到“米”或每根轨枕为单位的位置上整治病害。

2.2 线路检查仪的应用

车载式和便携式线路检查仪，通过对车体转向架的感应来检测车体垂向加速度和横向加速度，在0.3～10Hz间滤波得出基本反映线路状态。线路检查仪不能直接反映病害的成因，也不能检测出轨道的几何尺寸，只能针对反映不良处所通过分析轨检车图纸和现场调查，确定整治方案。

2.3 轨检仪资料的应用

轨检仪检测数据包括轨道左右高低、左右轨向、轨距、水平、三角坑，它可以实现每间隔125mm的连续检测。通过对检测数据的处理可以生成经常保养作业报告、临时补修作业报告和作业验收超限报告。同时可进行轨道频谱分析、缺陷统

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计以及图形化分析轨道几何尺寸的特点。轨检仪资料的应用在工区还未能全面展开，基本上是用于以下二个方面。

1. 用于线路设备的检查和作业验收，替代工长手工检查，提高检查效率和连续性。

2. 分析检测数据，对几何尺寸超限处所，及时安排临时补修。

多数工区在对检测结果的轨道频谱分析、缺陷统计以及图形化分析方面还未能展开，同时对数据月度对比方面，由于软件编制原因也未能达到分析和考核的作用。

2.4 轨检车和轨检仪检测资料的对比应用

轨检仪里程相对来讲较为精确，可以精确到“米”甚至于那根轨枕上，这是其与轨检车相比最为关键的优点。而轨检车是动态下的检测结果，对于有碴轨道来讲，其更能真实反映轨道在列车荷载作用下的动态几何形变。如何将二者充分结合起来，达到几何尺寸分析到位、现场病害位置查找精确的目标，将对维修工作带来革命性的变化。通过作者两年多来的实践，我们完全可以通过看图分析，来达到将轨检车动态检测结果和静态轨检仪数据合二为一的效果。

1. 培养熟练识别车检车图纸的能力。每次轨检车过后，必须全面浏览一遍检测图纸，通过“全面看、找重点”的方式，确定轨检车检测需要整修的病害。基本确定后将每屏设成200m长度进行详细分析，确保动态下偏差超限处所分析透彻。查找出单项病害后，逐条线进行审图。

1) 除注重单项峰值病害外，要注意左右轨向、左右高低线是否同向趋势。左右轨向相同则线路中心线形成轨向，易引起车体横向晃车；左右股高低线形成对高或对低，则易引起车辆上下跳跃，都行车都具用破坏性。

2) 重点关注横向、垂向车体振动加速度是否呈显连续多波性，这些病害的存在严重影响行车平稳性。连续多波水加线基本对线路检查仪报警位置相对应。

3) 对轨距线重点在变化率和峰值超限上进行关注。

4) 对超高、曲率线重点关注逆向变化。防止出现大半径的反超高曲线，这种形式下极易引起晃车。

5) 重点关注轨向和水平的逆向复合变化不平顺，其是车辆动态考核的关键指标。

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2. 轨检仪检测资料的应用

离开动态轨检车检测资料来看轨检仪资料，缺乏动态指导的依据。而在动态资料指导下，回过头来看轨检仪资料，可以使作业人员心中豁然开朗。在轨检车资料我们掌握了线路设备在动态下的不良处所，带着问题来分析轨检仪资料，利用轨检仪资料位置精确的特点，我们可以实现把动态检测结果实现精细定位到每根轨枕上的要求。

1) 通览“轨检仪线路检查记录”，尤其是对轨检车检测偏差处所重点关注。通过对轨检仪检测数值的观察，判断病害的大约实际位置。

2) 确定位置后，通过轨检仪软件，浏览间隔125mm的测量数据，结合轨检车各项指标检测线的趋势，综合分析偏差对应基本位置。

3) 基本确定动态下的病害范围后，通过轨检车软件，认真偏差项目的线型图，对比此图和轨检车图型的变化趋势，可以精确判断出动态偏差点对应轨检仪病害的位置，从而达到精确定位偏差的目的。

4) 轨检车和轨检仪轨向数据的对比（京广下行线K366+000～K366+200）

（1） 8月10日轨检仪检测数据左右轨向线型

（2） 8月11日轨检车检测数据左右轨向线型

由于动静态检测结果的差异，需要我们在全面分析的基础上，依靠一定的经验才能做出正确的判断。譬如轨向线要结合轨距，三角坑病害要结合水平等。建立在大量读图和现场实践基础上，我们就能熟练应用二者数据，更好地为生产服务。 3 检测资料的精确定位

为了实现检测资料的精确定位，我们需要在检测及分析中，掌握以下方法，提高检测和分析偏差位置精度的能力。

3.1 轨检仪资料的精确定位

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轨检仪的检测定位，关键在检测过程中的及时校正里程，对曲线、桥涵等设备进行认真标定，确保每公里误差范围缩小在500mm以内。同时要对误差进行记录，采取均差的方式实现对病害的精确定位。

3.2 线路检测仪的精确定位

线路检测仪二项指标是通过车体来感觉线路设备的整体状态，其反映有个基本的过程。除了严重超限的单项病害外，目前高速条件下的晃车基本上是由多波病害引起的。其报警里程和病害的位置一般有如下关系。

1. 车载式线路检查仪的报警，在LKJ数据准确、信号机位置正确的基础上（且两个信号机间无长短链），垂加病害自报警点向车尾方向20m后开始向后找20m左右的单项病害或100米范围内的2～3波高低病害，水加病害自报警点向车尾方向20m后开始向后找80m范围内的多波病害为主。

2. 便携式线路检查仪，受GPS卫星定位的影响，里程精度难以确定。其精确定位要依靠对车载数据的综合分析，以及看轨检车图形中的垂加和横加两条线来判断。

3.3 轨检车资料的精确定位

1. 通过轨检车图上分析，我们可以借助地面辅助标志，桥梁挠度和接头不平顺，以及曲线头尾和长度等资料，将在区间病害定位误差不大于3米。对于岔区我们可以依靠叉心有害空间、尖轨尖段轨距两项，将病害精确定位在1m范围之内。

2. 结合轨检仪的数据分析，我们确定轨检车检测的偏差后，我们可以将二者合二为一，综合判断出区间病害在500mm范围内的位置。在岔区我们可以判断出在那根轨枕上的病害位置。

4 运用动静态检测资料进行精调作业的方法

我们完成了病害的精确定位之后，我们就可以进行精细整修了。高速线路的维修养护作业，必须坚持“讲科学、高标准、零误差”。科学养护对于高速来讲，必须坚持线路的高平顺性。通过对线路的精调、优化，在轨检车和轨检仪等检测数据的指导下，完成线路的精细养护。我们通过分析要以判断出轨道几何尺寸病害的精确位置，针对水平、轨距、三角坑、高低和轨向等病害进行精调作业，以提高行车平稳性

4.1 水平的精调技术

水平的精调，一是采用调换胶垫、更换垫板的技术来实现，二是采用可塑性轨道调高材料，通过注塑进行精确调整。后者一般应用于固体道床上。前者的应用主要有以下几方面。

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1. 在标准胶垫的基础上，生产部分7mm、9mm不同厚度的标准材料做成的胶垫。通过更换胶垫的方式进行水平的调整。

2. 生产0.5mm、1mm、2mm、3mm、5mm等高精度的尼龙垫板，通过垫板作业提高水平精度。

3. 螺栓扭矩务必在规定范围内且左右螺栓扭矩保持一致，确保胶垫在轨底的平展性。

4.2 轨距的精调技术

轨距的精调，应该一是卡控轨距变化率，二是通过调整尼龙底座，把轨距控制在一个范围值内。建议以左右股轨向对称为前提，确保线路中心线顺直后再卡轨距。精调注意以下几点。

2. 保证钢轨两侧立螺栓的扭矩基本一致。

3. 轨距值的卡控，应该结合轨向和钢轨自身的应力，把轨距控制在-1～2mm间即可。具体原因见轨向的精调技术的介绍。

4. 对于岔区的轨距，必须从动态平顺性出发，建议结合尖轨类型进行重新定义。设计中模拟车轮通过道岔的状态，对尖轨处轨距进行优化。理论依据是通过直股尖轨时的车轮，着力点从尖轨驶入端开始自轮缘向外过渡，过渡到40mm左右后再过渡回来（如图所示）。当岔距尤其是尖轨处，轨距依然保持在1435mm或者更小时，如下图所示，则更容易引起晃车。优化后的轨距，可类似于以下设计。

4.3 轨向的精调技术

轨向的调整，主要是指轨距不以一个值为前提，而以轨向对正为前提。轨向最终的表达形式，应该形成如下图所示的结局，最终轨向取中线后，线路中心线尽量保持直的状态。由于工区在日常作业中，多以轨距为基准。造成线路轨距是一个值，却形成左、右轨向，线路中心线不直。在2007年以前，当轨距未执行零误差时，轨距和轨向的关系如左图所示。线路轨向峰值较大，但波长较长。一般峰值在3～5mm，波长在12～20m间。

自2007年开始对轨距执行“零误差”标准后，尤其是2008年换轨大修期间，轨距的严格控制，造成如下图所示的情况。这样的结果是轨向峰值变小，一般在1~2mm间，但波长也随之变短，轨道波长在6~8m间。这样的维修结果是轨道结构几何尺寸从静态下检查非常好，但从行车的平稳性上来讲，却容易造成车体的共振。

综上所述，建议对轨向的整正必须结合轨距进行。左右对称进行作业，不要以单纯的轨距进行作业的卡控。只有这样才能保证行车的平稳性。而其主要原因是由于车轮的结构所决定的。车轮是一个锥形踏面，列车在运行过程中，通过锥形踏

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面的自动调整而保持车辆的稳定。从踏面图上分析可以看出，车轮在沿轮缘处运行和外侧运行时，水平差约6mm。当轨距固定形成轨向，车辆运行时，外轨沿车轮轮缘运行，内轨沿车轮外侧运行，形成1～4mm水平的变化。

4.4 高低的精调技术

线路高低的精调技术，主要靠调整轨下胶垫或垫片来实现。其调整的主要依据是轨检车图纸。每次轨检车过后，认真分析轨检车图纸。对动态下高低数值较大的处所，精确定位到哪根轨枕上，尤其是岔区的岔枕上。本着“撤高就低”的原则对高点进行调整。

4.5 轨面打磨作业

轨面打磨作业是必须坚持的工作，通过从轨检车图上分析垂加线型或现场调查，确定轨面不良处所，全面安排采用仿型机进行打磨。打磨精度作业面以不超过0.2mm为限，作用边以车轮是否用擦痕为前提，尽量减少打磨的工作量。

通过以上分析，主要是就如何熟练分析应用动态下的轨检车资料和静态下轨检仪的数据，使二者有机的结合在一起，更好地服务于工务一线。具体还需要在实践中探索，愿能通过这篇文章，强化工务部门应用各种检测数据指导生产的目的。

参考文献

1. 《铁路线路修理规则》. 北京. 铁道部办公厅. 2006年

2. 《铁路线路修理规则杂文说明》. 北京. 中国铁道出版社 2008年

3. 《常用道岔主要参数手册》. 北京.中国铁道出版社.2007年

4. 罗林 《轮轨系统轨道平顺状态的控制》. 北京.中国铁道出版社.2006年

5. 佐藤吉彦 《新轨道力学》. 北京.中国铁道出版社.2001年

6. 圣小珍 雷晓燕 《现代轨道理论研究》 北京 中国铁道出版社 2006年

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/px14.html