高速铁路轨道平顺性的高精度检测方法

第一篇：高速铁路轨道平顺性的高精度检测方法

一种高速铁路轨道平顺性的高精度检测方法

张磊，贺文俊，郑阳，王加科，郑建平

（长春理工大学 光电工程学院，吉林 长春 130000）

摘要：提出一种新的高速铁路轨道平顺性的检测方法。采用了双频激光干涉技术，通过比较测量小车沿轨道前进时，测量光路和参考光路中光拍信号的位相差变化，得到锁相测头相对线路中心线的直线度偏差。同时利用激光测距技术测量轨距，经过数据计算处理将锁相测头的直线度偏差转换为左右两轨的直线度偏差，即测得轨道的静态平顺度。该方法在原理上区别于惯性基准法和弦测法等已有的轨道检测技术，利用时间的精准性完成了空间的高精度测量，实现了原理上的创新。

关键词：高速铁路；轨道平顺性；双频激光干涉；比对位相法 中图分类号：U216.3 TH741 文献标识码：A A High-precision Measurement Method of Track Irregularity for High-speed Railway Zhang Lei, He Wen-jun, Zheng Yang, Wang Jia-ke, Zheng Jian-ping(School of Opto-Electronics Engineering ,Changchun University of Science and Technology,Changchun

130022,China)Abstract: A new measurement method of track irregularity for high-speed railway is proposed.Using double-frequency laser interference technique, the linear deviation between the phase-locked gauging head and the center line of the route can be got by comparing the phase difference variation of the light beat signal in the test ray path and the reference ray path when the measuring car is moving forward along the track.While we use laser ranging technique to measure gauge, after calculating data, we will change straightness deviation of phase-lock gauging head into straightness deviation of left-right two tracks, promptly the static irregularity for track.The method is different from the inertial reference method, chord measurement method and such as existing track detection techniques in principle;it utilized accuracy of time to accomplish high-precision measurement of space and achieved principles of innovation.Key words: high-speed railway;track irregularity;double frequency laser interference technique;Phase comparison method

引言

随着我国高速铁路系统的迅速发展，列车的运营速度越来越快，列车与轨道长时间的相互作用以及地质沉降等因素势必会引起轨道几何形位的不断变化。由于轨道不平顺是激发列车振动、增大轮轨动作用力和影响行车平稳性的主要因素之一[1]，为确保高速铁路行车的安全、平稳与舒适，轨道的几何形位必须保持极高的平顺性。

目前轨道平顺性的检测方法主要可分为惯性基准法和弦测法，大型的轨检车普遍采用惯性基准法，通过对列车车体和轴箱的振动加速度信号进行二次积分直接求得位置或位移量，得出惯性基准并测量出轨道的不平顺[2]。其缺点在于测量结果受行车速度的影响，制造和使用成本很高，不便于日常线路检测和维护。便携式轨检车则大多采用弦测法，通过测量短弦矢高来推算长波不平顺，由于以小推大，造成测量误差成倍放大。且普遍认为弦测法传递函数收敛性差，测量值不能真实地反映轨道状态[3]。为了提高长波不平顺的测量精度，利用激光准直法进行长弦测量[4]，但是大气扰动，激光束漂移，光强中心的判读误差以及振动等因素限制了其测量精度的进一步提高。本文将基于双频激光干涉技术，提出一种新的轨道平顺性检测方法。直线度检测原理

如图1所示，测量点表示为G，基准点表示为S1和S2，测量点G到基准点S1的距离表示为L1，测量点G到基准点S2的距离表示为L2，基准点S1和S2的距离表示为2d，测量点G到基准点S1和S2的连线的距离表示为L，测量点G相对基准点S1和S2的中心线的偏移量表示为。由式(3)可知，我们能够通过直接测量测量点G到基准点S1和S2的距离差L，来间接测得测量点G相对两个基准点的中心线的偏移量。若测量点G沿两个基准点的中心线方向移动，则可以得到其移动路径的直线度。

222L1=L+dL2L1L2L1=4d222L2=L+dLLL2L1214d由于Ld,L2L12L令L2L1=LLL2d

图1 直线度检测原理图 系统的整体结构

图2 测量系统整体结构简图

如图2所示，该系统主要包含基准标杆、测量小车和光学基准站三大部分。基准标杆作为测量的基准，A型标杆上安装一个球棱镜，B型标杆沿铅垂方向安装有两个球棱镜，形成上下两个基准点。A型标杆和B型标杆对称于线路中心线，每隔120米设置一对，可以利用一对CPⅢ控制点作为A型标杆上的基准点和B型标杆的下基准点，B型标杆的上基准点可以利用CPⅢ高程控制网通过大地测量设置标定，使其与下基准点构成的连线铅垂，且连线的中心与垂向锁相测头大致在同一高程面。要求基准标杆上的基准点的安放精度较高，安装后联合CPⅢ控制网进行平差。

测量小车上包含两个在铅垂方向上有一定间隔的锁相测头，横向锁相测头以基准标杆A型的基准点和基准标杆B型的下基准点为测量基准，通过测量横向锁相测头到两者的距离差来计算测头相对线路中心线的水平偏移量，同时测量小车通过激光测距技术来得到轨距值以及锁相测头到左右两轨的水平距离，用以将锁相测头的水平偏移数据转换为左右两轨的水平偏移数据，垂向锁相测头则以基准标杆B型的上下两个基准点作为测量基准，来测量左右两轨相对线路中心线的垂向偏移量。

光学基准站每隔120米设置一个，埋设在线路中心线下方，且在A型标杆的基准点与B型标杆的下基准点的连线上，配合测量小车上的基准提取装置使用。光学基准站上的基准点通过大地测量标定固死，或者固定GPS装置实时测量其大地坐标信息。测量开始前使测量小车位于光学基准站的上方，基准提取装置对准光学基准站的基准点，提取到基准点的大地坐标信息后，以该点作为测量的起始点。测量小车沿轨道前进，锁相测头到其对应的测量基准点的距离差，随着小车前进不断变化，即式(1)中的L变化。同时L也是变化的，相邻两个光学基准站之间的距离是已知的，测量小车上的里程计记录其前进的距离，那么测量小车在任意里程处，锁相测头到其对应的测量基准点连线的距离L就能够求得。从而可以解算出测量小车前进轨迹的二维直线度，通过数据处理计算就能合成轨道的平顺性曲线。锁相测头工作原理

锁相测头是测量小车的核心部件，用以测量到其对应的测量基准点的距离差L，其工作原理见图3。

图3 锁相测头工作原理图

SJD-5T型横向赛曼双频激光器发出两束振动方向相互垂直、频率差为243.6kHz的线偏振光，稳频精度为10-7，频差稳定性为0.5kHz/10h。采用低频差的双频激光器的好处在于有利于位相测量，能获得很高的测量精度[5]。从激光器出射的两束相互正交的线偏振光一部分经分束镜反射，通过45°偏振片后，由雪崩管D1接收光拍信号形成参考光路；另一部分光透射后经过准直扩束系统，然后由偏振分束棱镜分光作为测量光路。振动方向平行纸面的激光(频率为f1)透射，经过快轴呈45°安装的1/4波片后变成右旋圆偏振光，经反射镜反射，再经过分光棱镜分光后一部光反射出去，照准基准标杆上的球棱镜后沿原路返回，再次经过快轴呈45°安装的1/4波片，振动方向变为垂直纸面，被偏振分束棱镜反射进入等腰直角棱镜;振动方向垂直纸面的激光(频率为f2)反射，经过快轴呈45°安装的1/4波片后变成左旋圆偏振光，经反射镜反射，再经过分光棱镜分光后一部光透射出去，照准基准标杆上的球棱镜后沿原路返回，再次经过快轴呈45°安装的1/4波片，振动方向变为平行纸面，从偏振分束棱镜透射进入等腰直角棱镜。于是频率为f1和f2的两束光经过透镜会聚，透过45°偏振片后，由雪崩管D2接收光拍信号。图4中的两个反射镜分别安装在转台上，用传动带连接，由电机驱动转台，实现双光束的共点对称扫描和跟踪，使测量小车前进过程中，锁相测头始终能接收到基准标杆上的球棱镜反射回来的激光。设频率为f1和f2的激光束在测量光路中的光场分别为：

E1Acos(k1Z1t)(2)EAcos(kZt)2222式中A为两光束的振幅，t为时间，1和

kk2分别为两光束的波数，和2分别为两光束的角频率，Z1和Z2Z1=2L，Z22L2，又L2L1L，所分别为两光束的光程，由于光束经过基准标杆上的球棱镜的反射，故以式(2)可改写为：

E1Acos(2k1L1t)(3)E2Acos[2k2(L1L)2t]偏振片与两正交的线偏振光呈45°放置，合成光场况下的光照特性具有平方律性质，即输出光电流为

EE1cos45E2cos45。雪崩管在输入光强较弱情IKE2=KE1cos45E2cos452KA2[1cos4L1km2Lk22mtcos4L1k2Lk22t(4)211cos4L1k121tcos4L1k24Lk222t]22kkkk22式中km12，k12，m1，1，K为常数

2222由式(4)可知，在输出信号中除直流分量外，在交变分量中包含向赛曼双频激光器出射的双频激光频差很小，故

2m、2、21和22等四个谐波成分。横

比较小，该谐波成分处于雪崩管

2m122f1f2的上限截止频率之内。其余三项属于高频项，其频率远远超出通频带之外，所以雪崩管能够单独分离出差频信号分量。于是式(4)可以简化为

KA2I1cos4L1km2Lk22mt(5)2由式(5)可知，雪崩管的输出信号是一个频率为

2m2f1f2的时变信号。实际上测量小车在前进过程中，L1和L都不断变化，但是4km4k1k2443243.6100.0102f1f28L2c310，即1变化628米才使电信号的位相变化一个周期，所以

L1的变化对测量结果的影响可以忽略。

KA2I01cos2kmZ02mtZ2同理可求的参考光路中雪崩管的输出光电流，其中0为定值。将参考信号和测量信号送入鉴相器进行位相比较，测量小车前进时L的变化必然引起参考信号和测量信号位相差的改变，那么就可以通过测量参考信号和测量信号的位相差变化，来测量锁相测头到其对应的测量基准点的距离差L的变化，最终实现轨道平顺性的高精度检测。4 理论精度分析

以设计时速为350km/h的双线高速铁路为例，双线距为5米，总路基宽11米。假设基准标杆A型的基准点到基准标杆B型的下基准点的距离为么可以由下式计算L的测量精度：

2d110m，基准标杆B型的上基准点和下基准点的间距为2d21m，取L120m，采用SJD-5T型横向赛曼双频激光器，取波长2632.8nm。鉴相器的鉴相精度一般为0.5°，那

0.5o2k2L=2360o(6)k222L21440632.80.44nm(7)1440结合式(7)可求得： 横向不平顺测量精度：1L120L0.44nm5.28nm 2d110L120L0.44nm52.8nm 2d21垂向不平顺测量精度：25 结论

本文提出了一种新的高速铁路轨道平顺性检测方法，实现了原理上的创新。利用双频激光进行外差式测量，消除了激光器稳定性对测量结果的影响，抗大气扰动能力相对提高。通过测量差频信号的位相变化，间接得到测量小车前进时锁相测头的二维直线度，最终完成轨道平顺性的测量。理论精度达到纳米级，且差频检测具有灵敏度高、输出信噪比高等优点。且该方法可广泛应用于高精度超长轨道直线度测量，地铁轨道的维护和检测等精密测量领域，具有广阔的应用前景。

参考文献：

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第二篇：轨道平顺性论文：高速铁路轨道平顺性测量相关技术问题的研究

轨道平顺性论文：高速铁路轨道平顺性测量相关技术问题的研究

【中文摘要】目前,中国已投入运营的高速铁路里程已达到7000多公里,同时还有1万余公里高速铁路(时速250公里以上)在建。高速铁路行车速度快,要求轨道的平顺性好。为了确保轨道的平顺性满足高速行车的要求,目前的通用方法是在精测网的控制下,通过轨检小车实测轨道平顺性的各项参数,并与设计参数进行比较,再通过轨道精调使轨道的平顺性各项参数满足设计要求。衡量轨道平顺性的参数有哪些,以及如何测量与计算,是轨检小车设计与制造的关键技术。因此,本文针对轨道平顺性测量的相关技术进行研究,具有现实的意义。本文首先研究传统轨道平顺性各项参数的测量原理与计算方法,接着详细研讨现代轨道平顺性各项参数的测量方法和计算模型,主要包括德国和中国对轨向及高低这两个重要参数的评价标准和计算方法。最后根据所推导的数学模型和计算方法计算了一段轨道实测数据,并与某轨检小车的计算结果进行比对,以验证所推导数学模型和计算方法的正确性和可行性。本文的主要学术贡献在于以下两点：1)介绍了如何通过CPⅢ控制网下的实测坐标关联轨道的设计里程及其设计参数,以及如何根据轨道的实测坐标计算轨道中心线的坐标；2)通过比较德国和中国轨向和高低的计算方法与结果,认为两种方法具有各自的优势,可以互补,为了充分真实地反映轨道的轨向和高低,轨检时应该使用两种方法进行评价与分析。

【英文摘要】At present, China having been put into operation high-speed railway mileage has reached more than 7000km, as well as ten thousand kilometers of high-speed railway(250km per hour or more)under construction.High-speed railway traffic speed, requiring Track Regularity better.In order to ensure that the ride track meet the demands of high speed traffic, currently is the general way in precision measuring network control, by track inspection car track ride the parameters measured, and compare to design parameters and fine tuning makes the track by track by ride the parameters meet the design requirements.Measuring rail ride what are parameters? How these parameters and the definition of measurement and calculation? Is key to design and manufacture of rail detecting car technology, therefore this article related to rail ride comfort measurement technique to study with real-world significance.This first study on the traditional track measuring principle and calculation method of ride comfort parameters, Went on to discuss in detail modern rail ride comfort measurement method of ride comfort and track various parameters of the calculation model, Rail that is involved in important parameters both high and low orbit and to ride Germany’s standard and calculation methods and

standards in China and its calculation method, The last calculated based on the mathematical model and calculation method for the derivation of the parameters of the section of track test track ride, And than on the results of a calculation of track inspection car, to verify the correctness and the feasibility of the mathematical model and calculation method of derivation.Main scholarly contribution is this article the following two points:1)Describes how to CPIII measured under control network coordinates associated with mileage of track design and its design parameters, and how the track measured coordinates calculation of coordinates of the track centre line;2)By comparing Germany and alignment and high and low calculation method and results in China, the two methods have their own advantages, can complement one another, in order to fully truly reflect the track alignment and high and low, track inspection should be used for evaluation and analysis of two methods.【关键词】轨道平顺性 轨检小车 高速铁路 精度

【英文关键词】Track Regularity Railway Inspection Instruments High-speed railway Accuracy 【目录】高速铁路轨道平顺性测量相关技术问题的研究6-7Abstract7

第1章 绪论10-16

摘要

1.1 引言

101.2 轨道平顺性测量发展概况10-111.3 无砟轨道平顺性测量现状11-1313-14

1.4 轨道控制网(CPⅢ网)简介

第2章 2.1 1.5 本文的主要研究内容及意义14-16

16-26轨道平顺性各项参数的定义及其传统的测量方法轨距16-1718-20程22

2.2 水平/超高17-182.4 高低20-21

2.3 正矢/轨向

2.6 里

2.5 扭曲21-22

222.7 线路中线的三维坐标

22-26

2.8 轨检车测量轨道的各项平顺性参数第3章 轨检小车测量轨道平顺性3.1 轨检小车的工作流程参数的原理研究26-432626-433.2 轨检小车检测轨道平顺性各项参数的原理3.2.1 轨距的检测原理26-27

3.2.2 水平/超高的检测原理27-2929-32

3.2.3 轨向的中波和长波不平顺检测原理

3.2.5 扭曲的检

3.2.7 线3.2.4 高低的检测原理32-33测原理33-363.2.6 线路里程的测量原理36路中线点三维坐标测量原理36-43平顺性各项参数的相关数据计算及分析点坐标计算与分析44-46

43-44

第4章 轨检小车测量轨道43-54

4.1 线路中线

4.2 轨距和轨距变化率计算与分析

46-47

4.4 轨向德国4.5 高低

4.6 4.3 水平/超高计算与分析检测方法的计算及其与中国检测方法的比较47-50德国检测方法的计算及其与中国检测方法的比较扭曲计算与分析52-5455-56

结论与展望

54-55

50-52

致谢参考文献56-60攻读硕士学位期间发表的论文

60-61附表一 线路中线坐标对比情况表61-64附表二

水平/超高比较表64-67附表三 本文计算模型计算的轨向和

附表四 轨附表五 本SGJ-T-CEC-I型轨检小车计算的轨向结果表67-71向德国检测方法和中国检测方法计算结果表71-84文计算模型计算的高低和SGJ-T-CEC-I型轨检小车计算的高低结果表84-88表88-96附表六 高低德国检测方法和中国检测方法计算结果附表七 扭曲比较表96-98

第三篇：高速铁路采用哪些措施来提高平顺性

高速铁路采用哪些措施来提高平顺性

高速铁路轨道结构和普通铁路轨道结构一样，由钢轨、轨枕、扣件、道床、道岔等部分组成。这些力学性质绝然不同的材料承受来自车轮作用力，它们的工作是紧密相关的。任何一个轨道零部件的性能、强度和结构的变化都会影响所有其他零部件的工作条件，并对列车运行质量产生直接的影响，因此轨道结构是一个系统，要用系统论的观点和方法进行研究。钢轨直接承受由机车车辆传来的巨大动力，并传向轨枕；轨枕承受钢轨传来的竖向垂直力、横向和纵向水平力后再将其分布于道床，并保持钢轨正常的几何位置；轮轨间的各种作用力通过轨枕和扣件的隔振、减振和衰减后传递给道床，使道碴重新排列，并将作用力扩散传递于路基。由于列车速度的提高给轨道结构的作用力与速度的n次方成正比，因此高速铁路的轨道必然要比普通线路具有更高的安全性、可靠性和平顺性，高速铁路的轨道结构要求具有高平顺性。为使轨道结构的平顺性持久、稳定，需要在设计、施工、管理各个环节进行严格控制

1交通运输是人类生存和社会发展的重要条件之一。交通运输方式的进步主要休现在提高运输速率上。1964年，世界上第一条高速铁路在日本诞生，开创了铁路高速行车实用化的历史。至今世界已形成近5000km的高速铁路网。预计高速铁路在21世纪必将有更大、更快的发展。

我国高速铁路已起步，开工建设的秦沈客运专线实际上就是一条高速铁路，它的最高速度超过250km/h，部分地段可达300km/h。2020年正在规划、建设的有京沪、津秦、沈哈、京广等段高速铁路。

高速铁路不仅体现了桥路轨道、机车车辆、牵引供电、通信信号、运输指挥、运营管理等专业技术的最高水平，同时对其安全性提出更高的要求[1]。而作为高速铁路行车基础——轨道结构，其管理水平和目标起着关键性的作用。日本东海道新干线花费的运营开支最少却能实现大量高速列车安全运行的秘密，关键在于建立了较科学的轨道不平顺管理系统。法国TGV高度铁路的成功经验也证明，若提高和保持轨道结构的平顺性便可以满足300km/h高速行车对线路的要求。因此，笔者根据高速铁路轨道结构特点，分析轨道安全管理所需检测方法、管理内容及手段，并提出一种改进思路，即应建立在各种异常情况下的处理机制。高速铁路轨道结构的平顺性特征

2．1 高速铁路轨道必须具有高平顺性[2]

轨道不平顺是引起轮轨作用力增大的主要原因。焊缝不平顺，轨面剥离、擦伤、波形磨耗等原因，造成短波不平顺幅值虽然很小，但是，在高速行车条件下，就可引起很大的轮轨作用力和冲击振动。例如：一个0.2mm的微小焊缝迎轮台阶形不平顺，当车速高达300km/h时，所引起的高频动作用力可达722kN，低频轮轨力可达321kN，使道碴破碎、道床路基产生不均沉陷，从而形成较大的中长波不平顺，并能引起很大的噪音，严重情况时，还可能引发钢轨、轮、轴断裂，导致恶性脱轨事故。

2．2 严格控制钢轨的平直性和焊缝的平顺性

要求轨道结构具有高平顺性，对钢轨而言，其主要尺寸公差、平直度指标和焊接接头的平直度是钢轨重点关注的指标。无论是钢轨主要尺寸公差，还是钢轨焊接接头的几何尺寸公差，我国目前的标准与运行高速铁路国家的标准相比都有较大的差距[3]。

2．3 一次铺成跨区间无缝线路

一次铺成跨区间无缝线路，是提高轨道结构连续性、均匀性的重要措施，可最大限度减少钢轨接缝引起的轮轨冲击作用和由此引发的一些接头病害；还可控制初始不平顺，提高轨道平顺性，减少维修工作量，降低运营成本，且效果显著。

2．4 高精度的轨道铺设及维修标准[4]

要保持轨道的高平顺性，首先要求铺设的精度要高，其次日常要保证高标准、高质量的维修及管理。

设计时采用高标准，施工时严格控制质量，在投入运营后应随时监测掌握不平顺发展变化情况，进行轨道的安全管理，发现超限的处所需立即处理。高速铁路轨道的安全管理

3．1 建立安全确认车检查制度

高速铁路是客运专线，采用白天行车、晚上固定“天窗”养护作业方式。在每天早晨开行第一趟列车之前，无论法国还是日本都利用安全确认车进行线路检查，其目的是检查线路是否在夜间遭到破坏，或者夜间施工有无机具遗漏在线路上，侵入限界，影响行车安全。其检测技术是通过在司机室内设置的摄像机拍摄前方图像，通过计算机对图像进行处理，检查扣件有无松动，道床的路肩宽度有无变化，提供对保障行车安全有用的数据资料。

3．2 轨道不平顺管理

轨道的几何形位在列车运行过程中，发生各种各样的变化。为保障行车安全，对轨道几何形位进行控制，超出某一限值时进行养护维修。由于轨道动态检测更能反映轨道几何形位实际变化情况，世界各国都采用轨检车进行检测

高速铁路维修管理目标分5个层次：

（1）作业验收质量目标管理，即维修作业或施工后，按照作业验收标准进行的目标管理。

（2）经常保养目标管理，即按照保养标准对线路进行日常养护，保持线路质量均衡所进行的目标管理。

（3）预防性计划维修管理（平衡舒适度目标管理），即按管理区段轨道质量指数标准，在轨道状态恶化之前进行预防性维修。

（4）临时补修管理，即当时轨道局部不平顺达到或超过临时补修管理标准时，在规定的时间内安排临时补修计划，并予以消除。

（5）限速管理，即当轨道局部不平顺达到或超过限速管理标准时，必须降低列车运行速度，并立即予以消除。

3．3 列车振动加速度管理

根据国际振动环境标准ISO2631的规定，振动频率为1~2Hz，累计持续时间为4H的车体振动环境，保持舒适度不减退的允许加速度：横向为0.17m/s2，垂向为034~0.49m/s2。列车振动加速度利用晃车仪等设备检测，发现异常情况，通过沿线的电缆传输到中央调度台的工务调度及相关养护部门，由调度向养护部门下达调查和处置命令，对于超出一定限值的列车采用限速措施

3．4 钢轨踏面及伤损管理

钢轨的伤损主要包括轨头磨耗（垂直磨耗、侧面磨耗、波磨）、表面凹凸不平顺、焊缝不平顺、表面擦伤、剥离及内部的核伤和裂缝。对钢轨状态管理分为踏面及伤损管理。

3．4．1 钢轨踏面管理

对于钢轨踏面的检测需利用先进的激光技术、计算机技术、图像技术、进行快速、无接触的检测。经过图像处理后，比较钢轨标准截面和实际截面的形状，可得到钢轨表面状态。

在高速铁路上，实行钢轨踏面管理，其目的有二：一是为降低噪声和振动，减少轮重的变化；二是防止钢轨表面伤损纵向方向的发展。对钢轨踏面管理的方法：开通前用磨轨列车打磨钢轨；运行过程中进行周期性打磨。

打磨钢轨，去除钢轨在轧制和运行过程中造成的不平顺，进一步提高焊头的平顺性，已被国外的高速铁路的实践证明是一项技术经济效益显著的成功经验。

3．4．2 钢轨探伤管理

钢轨内部的核伤和裂纹可用探伤车来检测；探伤的种类有如下两种：

（1）周期性探伤。根据探伤作业计划，每隔一定周期，在“天窗”时间内，钢轨探车以30~40km/h的速度边向钢轨洒水，边向钢轨发射2500Hz、2MHz的超声波，根据各种反射波来判断钢轨内部的伤损。超声波探头单侧装有4个，发射角度分别为0°和37°各一个，70°的有两个。探伤结果有多种表示方法。

（2）精密探伤。使用钢轨探伤车对全线进行探伤，找出伤损钢轨的处所和部位，再由探伤工使用各种小型精密探伤仪，逐处进行精密探伤，对照伤损判别标准，确定伤损等级，采取相应措施。

3．5 无缝线路管理

无缝线路最致命的事故是“胀轨跑道”和“钢轨折断”。产生该事故的原因主要是钢轨内部的温度力，而钢轨最小抗弯强度与钢轨横向刚度、道床横向阻力、轨排弯曲刚度有关。

因此，在无缝线路管理时应做到：

（1）正确设定钢轨锁定轨温并严格检测；

（2）严格按章作业，确保道床横向阻力；

（3）控制钢轨的异常伸缩、爬行；

（4）异常高温时，增加巡道班次，观察线路方向，必要时采取慢行措施。异常情况下的处理对策

异常情况是指列车运行时，遇到不可抗拒的自然灾害或突发事件，其管理体制标准优先级别最高。

4．1 降暴雨时处理对策

在高速铁路沿线布置雨量计，收集沿线降雨情况，并将相关数据传输到管理室。当雨量超过限值时，一方面加强线路巡视，启动相应的救援体系，另一方面对列车进行限速。当降雨结束后，解除限速，逐级提速，恢复原有行车速度。

4．2 振动超限时处理对策

当司机报告有振动超限时，通过该区段的列车采取慢行措施，进行现场调查，以决定是否能解除慢行。此外，对轨道不平顺中高低、方向超限时，也采取慢行措施。

4．3 地震、强风、大雨雪时处理对策

高速铁路线路走向不同，地质状况不同，采取措施也有不同。东海道新干线沿海而建，地震频繁，而在东北新干线，降雨雪对行车的影响也需考虑。

第四篇：轨道结构材料检测

轨道结构材料检测

科标检测作为国内一流的高分子材料检测机构，主要根据国内外被广泛接受的标准进行高分子材料分析测试，并依据强大的技术实力，可以根据客户的特殊要求帮助开发新的检测方法并进行相关的研究分析。

铁路轨道结构中，扣件的挡板座是保护轨枕挡肩、绝缘、保持轨距的重要部件。要求其材料耐低温、抗冲击。制备这种部件选择高强度的增韧塑料材料是合适的。

钢轨绝缘件是铁路轨道线路的绝缘部分，为保证轨道信号准确无误，钢轨连接要求具有良好的绝缘性和高的压缩强度。现在多采用尼龙(PA)、超韧PA、纤维增强塑料(FRP)等材料制作。为适应高速铁路的要求，设计了新型的提速道岔，并采用了混凝土岔枕，岔枕中配置了塑料套管。该套管要求具备高抗拔力、绝缘、强韧性等性能，现在多采用高强增韧PA材料制作。此外，塑料材料还用作可变垫板、电热垫板、轨道填充材料、弹性枕木等零部件；

检测范围

橡胶垫板、聚酯垫板、HDPE轨下小阻力垫板、轨下常阻力垫板、板下常阻力垫板、风挡、客车门窗玻璃、钢轨橡胶垫板机车车辆门窗用密材料、内燃机车用橡胶密封件机车、动车前窗玻璃、综合护套、铝护套信号电缆、绝缘电缆、高分子材料钢轨绝缘件、机车司机室座椅机车、动车空气管路用橡胶软管、动车组乘客座椅、机车用刮雨器、机车转向架构架等。检测项目 客车门窗玻璃 TB1243-1982 机车车辆门窗用密封材料TB/T 1422-2013 内燃机车用橡胶密封件TB/T 1444-2002 机车、动车前窗玻璃TB/T 1451-2007 综合护套、铝护套信号电缆TB1472-1983

机车车辆电缆 第1部分：额定电压3kV及以下标准壁厚绝缘电缆 TB/T 1484.1-2010 机车车辆电缆 第2部分：薄壁绝缘电缆TB/T 1484.2-2010

机车车辆电缆 第3部分：30kV乙丙橡皮绝缘单相电力电缆TB/T 1484.3-2010

高分子材料钢轨绝缘件TB/T 2927-2015 机车司机室座椅TB/T 2961-1999

机车车辆风挡 TB/T 3094-2015

机车、动车空气管路用橡胶软管TB/T 3261-2011

动车组乘客座椅TB/T 3263-2011 机车用刮雨器TB/T 3265-2011 机车转向架构架TB/T 3312-2013

第五篇：轨道检测数据在高速铁路维修中的应用（写写帮推荐）

轨道检测数据在高速铁路维修中的应用

(2010-10-19 11:45:12)转载 标签：

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。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 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。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。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 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。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。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