鐵路線路平順性的檢測

符東虎

摘 要：鐵路軌道是鐵路行車的基礎，在設計和檢測當中應當保證鐵路軌道具有平順性。無論是有碴軌道還是無碴軌道，平順性都是保證行車平穩(wěn)的關鍵。而軌道出現(xiàn)高低不平的現(xiàn)象則會造成車輪走形、改變輪軌作用力，威脅行車安全性。本文對目前鐵路軌道高低不平現(xiàn)象進行綜合論述，并借助目前常見的軌檢車檢測方式對鐵路平順情況進行檢測，從中發(fā)現(xiàn)鐵路存在的問題，再結合模型方式，對鐵軌不平順偏差進行修正。

關鍵詞：鐵軌平順；行車安全；五型軌檢車；預期模型

中圖分類號：U239.5 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）23-0088-02

為了能夠使軌道的幾何狀態(tài)和高低不平狀況反應出來，并得到解決，在目前的技術當中，通常會利用軌檢車的方式進行檢測。根據(jù)發(fā)展，軌檢車也存在著更新和迭代，并以數(shù)字一型、二型、三型等作為每一代的命名。其中，一二三型軌檢車所用的檢驗方法為弦測法，四型軌檢車采用慣性基準法，本文所選擇的五星軌檢車則使用激光攝像系統(tǒng)，而六型軌檢車則使用激光高速攝像系統(tǒng)。

1 鐵路線路高低不平概述

1.1 高低不平的影響

本文所主要研究和針對的道路高低不平情況是指鐵路軌道環(huán)境，對于鐵路軌道來說，可以根據(jù)其設計施工特點分為有碴軌道和無碴軌道兩種類型，無論是那種類型的軌道，都是車輪運行固定線性的保障，是列車行車的基礎。列車最理想的行車狀態(tài)是在平順的軌道上運行，通過走形路線的設定，使得列車更加平穩(wěn)。而當鐵路軌道無法達到設計要求的平順的時候，在列車運行過程中，很容易造成車輪因走形線路的變化引發(fā)作用力變化，同時深刻作用于車輛振動以及輪軌之間，造成對行車穩(wěn)定性的影響，除了會發(fā)生一定的顛簸，對于客運來說，這種高低狀況的道路情況還容易引起乘客的不適應感，威脅生命安全。對于鐵路來說，鐵路軌道的壽命也因為存在高低的行車而逐漸縮短，并造成高低不平現(xiàn)象繼續(xù)惡化的惡性循環(huán)[1]。

1.2 存在高低不平時包含的特征

在鐵路線路出現(xiàn)高低不平情況時，最先會出現(xiàn)一定幅度的異常值。在鐵路施工方面，通常會利用軌檢車對軌道進行檢驗，在檢驗的過程中，軌檢車需要通過信號的搜集、數(shù)據(jù)的測量以及記錄等方式，對軌道情況進行探究。在這一過程中，一旦發(fā)現(xiàn)信號記錄存在虛假值，那么檢測的時間歷程波形圖就會出現(xiàn)過高或者過低的突出點，據(jù)此可以判斷該路段道路存在不平順的可能；此外，在檢測過程中，由于檢測的數(shù)據(jù)量十分龐大，一般會隨機選取某一個路段利用現(xiàn)代譜分析法進行信號平穩(wěn)性的檢測，通過這種方法可以對信號平穩(wěn)的特征進行初步判斷，進而推斷出該路段整體的平穩(wěn)狀態(tài)。

2 軌檢車檢測

2.1 判斷三角坑、高低、水平

本文所采用的軌檢車是五型軌檢車，這一類型的軌檢車是通過激光攝像以及高速圖像處理來完成對軌道信息的搜集。該原理繼承了四型軌檢車的慣性基準原理，并加入了非接觸式的測量方法，利用攝像頭獲取鋼軌紅外激光點，并通過計算機方式進行信號處理，從而得出判斷。在目前的軌道不平順研究中，道岔區(qū)段的三角坑、高低以及水平是最常出現(xiàn)不平順的區(qū)域。本文所研究的某軌道路段，在設計之初存留有有害空間，這使得軌檢車經過道岔的過程中，攝像點取點落在有害空間上時，會出現(xiàn)虛假超限。因此在進行檢測時需要額外針對這一情況，避免鬼檢測取點落在有害空間中。在一般的軌檢車實踐過程中，軌道與軌道連接的縫隙也有可能成為有害空間，也需要操作者可以規(guī)避。

2.2 判斷有軌距加寬

在《鐵路線路修理規(guī)則》當中，對于鐵路的小半徑曲線有明確規(guī)定。規(guī)定當中，小于300m的半徑曲線，可有15mm加寬；在300m-350m之間的半徑曲線，則可以有5mm加寬[2]，但在軌檢車作業(yè)的過程中，一般會由于波形圖顯示，出現(xiàn)大軌距與小軌距的錯誤扣分或者現(xiàn)場實際軌距的大軌距扣分，這主要是由于工區(qū)作業(yè)使得實際半徑與計劃半徑存在誤差，導致正矢不順。為了避免扣分，施工作業(yè)應當格外注重這一部分。

2.3 波形圖分析

五型軌檢車擁有同時打開兩個波形圖的功能，在這兩個波形圖中，既可以調節(jié)里程，又能夠對兩次檢測結果進行對比。利用這些功能，管理人員可以實現(xiàn)對重復病害、工區(qū)作業(yè)效果的判斷，為了避免數(shù)據(jù)偏差，可以適當選取道岔數(shù)據(jù)或者曲線數(shù)據(jù)，通過地面標志進行對比研究。在某些不良地段，波形圖會出現(xiàn)各項超限扣分，這就要求波形圖應該能夠輸出詳細的扣分報表，以數(shù)據(jù)的形式為現(xiàn)場作業(yè)提供支持。例如可以利用波形圖，將區(qū)段內每米設置4個軌距值，使波形圖能夠根據(jù)軌距值導出超限數(shù)據(jù)，從而判斷超限扣分情況。

3 高低不平偏差修正

3.1 高低不平狀態(tài)預測模型

在利用系統(tǒng)開展高低不平狀態(tài)預測之前，首先應當有針對性的對具體區(qū)段的高低特征產生條件進行分析。一種是在正常情況之下，鐵路軌道沒有接受修理施工，那么車輪和鋼軌之間經過不斷的摩擦就會形成輪軌力，在受到車輛軸重、行駛速度等因素的影響下，輪軌力不斷增大，造成鐵路軌道出現(xiàn)高低不平順，并逐漸劣化；此外，維修策略、機械設備、人員誤操作也可能造成鐵路軌道的高低不平順；同時，惡劣的自然環(huán)境和自然災害，如洪水、地震等都會促進軌道劣化。

為了實現(xiàn)對某一段鐵路軌道進行高低不平順狀態(tài)的預測，應當確定對象，建立起有針對性的空間位置點，并通過模型的方式對不同的空降位置點進行描述。再結合軌道高低不平劣化所具有的傳遞性和記憶性對具體的軌道空間進行評價，使綜合考量的外界情況得到量化，實現(xiàn)預測。在受到自然災害威脅可能性較小的地段，在沒有維修作業(yè)的情況下，單元區(qū)段的不平順狀態(tài)不會在短時間內出現(xiàn)較大的變化量，因此其變化規(guī)律可以歸結為變化平緩的曲線，且該曲線可導；而在受到自然災害威脅或者錯誤維修時，其不平順劣化則呈現(xiàn)非線性特征，變化量不斷增加，形成近似于直線的劣化過程，且在短時間間隔內，向直線劣化逼近。

3.2 修正里程偏差

檢測的數(shù)據(jù)結果經過了專業(yè)人員利用TGM文件分割方式進行了處理，切割為數(shù)百公里單位的TGM-C[3]。并采用采樣先后的順序，將TGM-C進行了數(shù)字編號，建立起TGM-BMEC模型。在模型當中，可以對相鄰兩次檢測的數(shù)據(jù)之間存在里程偏差進行模擬，同時總結出里程偏差和里程變化這兩個變量之間的非線性關系，從而得出在一個軌道區(qū)間內，兩次檢測的里程偏差數(shù)據(jù)并非常數(shù)，而是擁有非線性變化特性的。

3.3 區(qū)段整體高低不平狀態(tài)誤差

在單元區(qū)段中，針對100m與200m預測的軌距單項指數(shù)與實際軌距單項指數(shù)所形成的波形圖進行疊加，并利用疊加區(qū)間對單項指數(shù)存在的誤差進行統(tǒng)計，從而得出具體的區(qū)段各項誤差量。通過具體的統(tǒng)計可以發(fā)現(xiàn)，在軌道的軌距幅值計算過程中，軌距的單項指數(shù)與實際軌距單項指數(shù)之間所存在的誤差都不大，及時在ME和SD這兩個區(qū)間出現(xiàn)了最大誤差，也都控制在0.05mm之內，屬于允許區(qū)間，且據(jù)測算，實際軌距的單項指數(shù)有極大可能性落在預測軌距單項指數(shù)的0.15mm區(qū)間之內。這表明，預測規(guī)矩單項指數(shù)的波形與實際軌距單項指數(shù)的波形十分相似，在軌檢車的檢驗過程中，各采樣點的幅值與實際幅值誤差較小，作為周期預測，這一結果可以保證不平順超限的分析具有一定的真實性，能夠準確地對各長度區(qū)間的高低不平狀態(tài)指數(shù)進行預測，使軌道不平順狀態(tài)的管理有了更加詳細真實的數(shù)據(jù)支持，同時在精細化管理的過程中，這些數(shù)據(jù)和周期預測也起到了十分積極的影響作用。

4 結語

綜上所述，對于現(xiàn)代鐵路交通的軌道設計部分來說，軌道高低不平順受到諸多外界條件的影響，并且會反作用于行車，對行車安全造成威脅，也使軌道壽命有所縮短。對于這一現(xiàn)象，通常會在具體路段的行車過程中，利用車尾安裝軌檢車，完成路段檢測。管理人員利用檢測所得的數(shù)據(jù)波形圖對該路段進行分析，從而得到路段特征，并結合模型研究，可以對路段今后發(fā)展做出預測，實現(xiàn)精細化管理。

參考文獻

[1]徐鵬.鐵路軌檢車檢測數(shù)據(jù)里程偏差修正模型及軌道不平順狀態(tài)預測模型研究[D].北京交通大學，2012.

[2]王慶偉.4G型軌檢車與5型軌檢車檢測原理的對比分析[J].上海鐵道科技，2012，（04）：49-51.endprint