动态检查和病害处置

动态检查和病害处置动态检查和病害处置第1页轨道动态检验是铁路轨道检验病害、指导养护维修、保障行车安全主要伎俩。当前，高速线路轨道动态检验以综合检测车(动检车)、轨检车、车载仪及便携式添乘仪等检测设备为主。动态检查和病害处置第2页轨检车检验项目及原理

动态检查和病害处置第3页1.检测原理及项目检测原理：我国GJ-3、GJ-4、GJ-5等形式轨检车高低和轨向检测项目均采取惯性基准测量方法。检测项目主要包含：轨道几何参数、车体加速度参数、钢轨断面参数等。动态检查和病害处置第4页2.轨道几何参数轨距：在轨道同一横截面、钢轨顶面以下16mm

处、左右两根钢轨之间最小内侧距相对于标准轨距值1435mm偏差。高低：指轨道沿钢轨长度方向，在垂向上凸凹不平顺。轨向：指轨顶内侧面沿长度方向横向凸凹不平顺。动态检查和病害处置第5页水平：即轨道同一横截面上左右两轨顶面相对高差。（曲线上是指扣除正常超高值偏差个别；直线上是指扣除一侧钢轨均匀抬高值后偏差值。）三角坑：左右两轨顶面相对于轨道平面扭曲。用相隔一定距离两个横截面水平幅值代数差度量。“一定距离”指“车辆轴距或心盘距”动态检查和病害处置第6页3.各种轨道不平顺主要影响动态检查和病害处置第7页4.高低、水平、轨距示意图动态检查和病害处置第8页5.超高示意图动态检查和病害处置第9页6.曲率示意图动态检查和病害处置第10页曲率测量定义为一定弦长曲线轨道（如30m）对应之园心角θ（度/30米）。度数大、曲率大、半径小。反之，度数小，曲率小，半径大。轨检车经过曲线时（直线亦如此），测量车辆每经过30米后车体方向角改变值，同时测量车体相对两转向架中心连线转角改变值，即可计算出轨检车经过30米曲线后对应圆心角θ改变值。动态检查和病害处置第11页7.三角坑示意图动态检查和病害处置第12页三角坑反应了轨顶平面性。若轨顶abcd四点不在一个平面上，c点到abd三点组成平面垂直距离h为扭曲。三角坑使车辆产生三点支撑一点悬空，尤其是当列车从圆曲线向缓解曲线运行时，因为超高顺坡不良引发三角坑，易造成轮重减载，发生脱轨掉道事故。应引发高度重视和重点监控。动态检查和病害处置第13页8.车体加速度示意图动态检查和病害处置第14页车体振动加速度(垂向、横向加速度)车体振动加速度是一个或各种轨道不平顺引发车辆综合响应，振动加速度大小与人舒适性感觉和行车安全都有亲密关系。因为车体振动加速度不能区分是有何种轨道不平顺引发，而且同一幅值和波长轨道不平顺，在不一样行车速度时引发车体振动加速度大不相同，所以车体振动加速度不能用确切地定量评定轨道平顺状态。动态检查和病害处置第15页车体加速度检测主要性：

众所周知，轨道不平顺引发车辆振动，车辆振动又与轨道不平顺幅值、波长、不平顺种类、不平顺分布相关。因而车辆振动是对轨道综合质量状态反应。车辆振动对行车安全含有直接影响，车体垂直振动所产生附加力时上时下，附加力向下加重轨道负荷，易加剧轨道状态恶化和部件损坏。附加力向上引发车轮减载，易产生脱轨事故。车辆振动对旅客乘座舒适也含有较大影响，车体横向振动会加剧轮轨横向作用力，同时会造成车体蛇行运动。动态检查和病害处置第16页影响车体加速度测量原因：轨道不平顺引发车体不良反应（滚动、摇摆、振动等）；车体垂向、横向加速度是对高低、水平、轨向、三角坑等不平顺项目标综合反应；轴箱加速度是对轨道短波（波磨、表面擦伤、接头、钢轨剥离等）不平顺项目标综合反应；车体加速度测量还与列车运行速度有着必定联络。动态检查和病害处置第17页9.复合不平顺管理标准动态检查和病害处置第18页复合不平顺复合不平顺是由轨向不平顺和水平不平顺复合而成，复合不平顺是派生项目。当方向不平顺引发车辆横向力和水平不平顺引发车辆横向力作用方向一致时，对列车运行安全极为不利。复合不平顺计算以下：复合不平顺＝|x-1.5y|，式中x---方向不平顺值，y---水平不平顺值。动态检查和病害处置第19页动态检查和病害处置第20页综合检测车(动检车)动态检查和病害处置第21页要确切掌握对高速行车有主要影响轨道不平顺，轨道检验车等检测设备性能必须满足高速条件下要求。㈠对高速铁路轨道平顺状态检测设备基础要求1.可测波长范围高速行车条件下长波不平顺影响已变得不可忽略，所以高速轨检车可测波长必须增大。需要检测波长可依据客车车主振频率和行车速度确定。动态检查和病害处置第22页高速客车车体主振频率多在1HＺ左右，300km/h时易引发车体谐振，使舒适性恶化波长约为80m，所以要求把高速铁路轨道不平顺波长监控管理范围延长到80-100m。2.分辨精度高速行车条件下，幅值微小轨面短波不平顺能使轮轨间产生很大冲击力，所以要求测量短波不平顺分辨精度应不低于0.1mm。对于波长在1m以上中长波轨道不平顺，分辨精度普通都要求为1m。动态检查和病害处置第23页㈡轨道检验车与综合检测车检测项目区分轨道检验车检测基础类同，轨道几何参数包含轨道高低、轨向、水平(超高)、三角坑(扭曲)等。为填补复合不平顺检测，确保行车安全，经过测量客车车体垂向和横向振动加速度监控评价轨道平顺性。综合检测车(动检车)在此基础上，增加了对长波不平顺(70米波长高低、轨向检测)、轮轨作用力(动力学指标)、三率(曲率改变率、轨距改变率、横加改变率)等项目标检测。动态检查和病害处置第24页㈢综合检测车轨道几何状态检测⑴轨距是指两股钢轨轨头顶面下16mm范围内两钢轨作用边之间最小距离。轨距标准值为1435mm。测量范围为-5~+50mm,精度为±0.5mm，分辨率为0.2mm。⑵轨向是指钢轨内侧沿长方向凹凸不平顺。轨向测量选择两种波长空间曲线，即(1.5~25m)、(25~70m)。动态检查和病害处置第25页⑶高低是指钢轨顶面沿长方向垂向凹凸不平顺。高低测量选择两种波长空间曲线，即(1.5~25m)、(25~70m)。⑷水平和超高都是同一横断面上左右轨顶面相对所在水平面高度差，但水平不含曲线上按要求设置超高值及超高顺坡量，水平由超高计算得出。水平和超高测量范围为±225mm,准确度为±1.5mm，分辨率为0.5mm。动态检查和病害处置第26页⑸三角坑(扭曲)是指左右两轨顶面相对轨道平面扭曲，用相距一定基长水平代数差表示。三角坑包含缓解曲线超高顺坡造成扭曲量。三角坑测量范围为±200mm，准确度为±1.5mm(基长2.5m)或±3mm(基长5m和18m),分辨率为0.5mm。⑹复合不平顺是指轨向不平顺值与轨道动态水平值逆相加权和。其计算式以下：复合不平顺=|x-ky|式中x—轨向不平顺值；动态检查和病害处置第27页Y—水平不平顺值；K—系数，早期可选为1.5。⑺曲率曲率定义为一定弦长曲线轨道（取30m）对应圆心角θ。度数大、曲率大，半径小。反之，度数小，曲率小，半径大。轨检车经过曲线时（直线亦是如此），测量轨检车每经过30m后车体方向角改变值，同时测量出车体相对两转向架中心连线转角改变值，即可计算出轨检车经过30m曲线后对应圆心角改变值，即曲率。动态检查和病害处置第28页⑻动力学指标(轮轨作用力)运行列车与轨道组成一个共同力学系统，它们紧密地联络在一起，而且相互作用。检测轮轨相互作用力不但为机车车辆和轨道维修提供依据，更主要是判断列车是否有可能脱轨掉道，对保障列车运行安全非常主要。车轮作用于钢轨垂直力为p,横向力为Q。轨道检验车在运行中连续测量p和Q。依据p和Q测值计算出“脱轨系数(Q/p)”和“减载率(Δp/P)”两个主要参数。当检测“脱轨系数”和“减载率”值大于要求值时，意味着列车有可能脱轨掉道，危及行车安全。动态检查和病害处置第29页如：年10月31日第六次大提速牵引试验中，京广上行线武汉局有7处超出限值(脱轨系数2处、减载率4处、轮轴横向力1处)，其中4处减载率超限在提速区段，其现场复查情况以下：k839+315减载率0.81g，速度199.3km/h,现场检验在K839+316绝缘接头处2米范围内存在有对股6mm高低病害。K903+209减载率0.81g，速度200.4km/h，现场检验在+204米存在暗坑病害(确山站10#岔后长岔枕处西股5块有5mm暗坑)。动态检查和病害处置第30页K859+145减载率0.81g，速度199.4km/h，现场检验在+157米处2米范围内存在有3mm方向，同时在+155米处存在3mm三角坑病害(每间隔一根枕测量水平为0、1、2、2、3、2mm)。K939+516减载率0.86g，速度199.1km/h，现场检验存在连续小碎弯及3mm三角坑病害。注：该处减载率在分析中因当初不清楚造成原因，现场分析仅考虑几何尺寸超限，分析结果是不正确。动态检查和病害处置第31页年部动检车检测中，信阳工务段高速区段检测动力学指标超限计6处。分别是：2月20日上行883.345轮重减载率0.81g,速度206km/h，该处超限在驻马店南岔区，主要原因是超标焊道造成(焊道高)；2月29日上行820.735轮重减载率0.81g,速度151km/h，该处超限在新场南岔区，主要原因是小高低病害造成；3月18日下行853.317轮重减载率0.86g,时速243km/h；该处超限在焦庄北岔，主要原因是小高低病害造成；3月30日上行944.784轮轴横向力50.07,时速200km/h；该处超限在圆曲线内，主要原因是圆曲线正矢连续差不良造成；5月20日上行838.962轮重减载率0.85g,时速250.1km/h；该处超限在西平北岔区，主要原因是小高低及超标焊道造成；8月29日下行1040.054轮重减载率0.84g,时速204km/h；该处超限主要是暗坑造成。动态检查和病害处置第32页轨距改变率及横加改变率轨距改变率是指在一定距离范围内，因顺坡递减不良造成轨距忽大忽小病害。横加改变率主要是因轨向顺坡率不良引发横向加速度所产生病害。动态检查和病害处置第33页轨检车资料应用1、图表识别（1）轨道状态波形图轨道状态波形图是轨检车提供主要检测资料之一，能够直观地反应出各主要检测项目超限幅值大小及病害分布情况。动态检查和病害处置第34页波形图上方印有即时检测时间，轨检车车号，走纸百分比为1：2500，即波形图走纸400mm，相当于地面实际距离1km，或者说，10mm图幅走行距离相当于地面25m钢轨长度。除轨距项目外，各检测项目波形“0”位均在通道中心线上，轨距“0”位在该通道中心线下方10mm处，即中线为1445mm。动态检查和病害处置第35页水平正负：顺轨检车正向，左轨高为正，反之为负；高低向上凸出为正；轨向向左凸出（列车前进方向）为正。曲率正负：顺轨检车正向，右拐曲线曲率为正，左拐曲线曲率为负；车体水平加速度：平行车体地板，垂直于轨道方向，顺轨检车正向，向左为正；车体垂向加速度：垂直于车体地板，向上为正。动态检查和病害处置第36页波形识别(直向过岔)动态检查和病害处置第37页波形识别(侧向过岔)动态检查和病害处置第38页波形识别(侧向超限)动态检查和病害处置第39页波形识别(地面标志物)动态检查和病害处置第40页波形识别(地面标志物)动态检查和病害处置第41页波形识别(地面标志物)动态检查和病害处置第42页波形识别(地面标志物)动态检查和病害处置第43页波形识别(曲线)动态检查和病害处置第44页波形识别(岔区超限)动态检查和病害处置第45页波形识别(异常)动态检查和病害处置第46页波形识别（辅助判断）动态检查和病害处置第47页波形识别（阳光干扰）动态检查和病害处置第48页波形识别（设备故障）动态检查和病害处置第49页波形识别（设备故障）动态检查和病害处置第50页波形识别（设备挂物）动态检查和病害处置第51页左、右高低检测项目波形，最大统计幅值为正负25mm，百分比为1：1。当检测速度小于15KM/H时，无高低波形图输出。左、右轨向检测项目波形，最大统计幅值为正负25mm，百分比为1：1。当检测速度小于24KM/H时，无轨向检测波形输出。水平（超高）检测项目波形，最大统计幅值为正负150mm，百分比为1：6。三角坑检测项目波形，最大统计幅值为正负25mm，百分比为1：1。轨距检测项目波形，最大统计幅值为正35mm，负15mm，百分比为1：1。动态检查和病害处置第52页（2）检测结果汇报表轨检车提供Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级超限汇报表、曲线摘要汇报表、公里小结汇报表、区段总结汇报表、轨道质量指数(TQI)汇报表。动态检查和病害处置第53页2.超限病害查找⑴利用轨道状态波形图查找依据所查线路检测标准，结合公里小结表，按病害超限Ⅲ级、Ⅱ级、Ⅰ级次序在波形图上对应检测项目通道上标识出来，并确定超限详细里程。动态检查和病害处置第54页动态检查和病害处置第55页动态检查和病害处置第56页动态检查和病害处置第57页动态检查和病害处置第58页动态检查和病害处置第59页动态检查和病害处置第60页动态检查和病害处置第61页动态检查和病害处置第62页动态检查和病害处置第63页动态检查和病害处置第64页动态检查和病害处置第65页动态检查和病害处置第66页项目υmax>160km／h正线160km／h≥υmax>120km／h正线υmax≤120km／h正线I级Ⅱ级Ⅲ级Ⅳ级I级Ⅱ级Ⅲ级Ⅳ级I级Ⅱ级Ⅲ级Ⅳ级轨距(mm)+4—3+8—4+12—6+15—8+6—4+10—7+15一8+20—10+8－6+12—8+20一10+24—12水平(mm)58121461014188121822高低(mm)58121561015208122024轨向(mm)5710125812168101620扭曲(三角坑)(mm)(基线2.4m)469125812148101416车体垂向加速度(g)O.10O.15O.20O.25O.10O.15O.20O.250.100.150.200.25车体横向加速度(g)O.06O.10O.15O.20O.06O.10O.15O.200.060.100.15O.20轨道动态质量允许偏差管理值

动态检查和病害处置第67页（2）利用超限报表查找轨检车可即时提供Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级病害超限报表，可直接从报表上查找并确定超限幅值、详细里程位置。动态检查和病害处置第68页（3）振动加速度病害查找振动加速度是对轨道质量综合反应，振动加速度出分通常不但仅是因为某一病害引发，而往往是由几个或各种病害叠加影响而造成。仅以轨道几何尺寸而言，水平加速度可能由轨向、轨距、水平、三角坑几个原因影响而造成，而垂直加速度可能由高低、水平、三角坑几个原因影响而造成。所以在查找加速度这类病害时，可先在轨道状态图上查找。动态检查和病害处置第69页详细方法是：先找到加速度出分位置，沿着此位置在波形图上横断处上下划一条直线，查看横断直线附近各项目标波形和波幅情况，依据波形图提供情况确定振动加速度病害成因。动态检查和病害处置第70页（4）复合病害查找复合病害是指同一地点存在各种病害或相邻地点存在连续几处同一病害。对于这类病害要引发高度重视，尤其是在高速区段，提议将这类病害等级进行升级考虑，即一级病害按二级及以上进行考虑；二级病害按三级及以上进行考虑。动态检查和病害处置第71页查找时，先在波形图上对各项目按检验标准划出一、二、三级病害门限值线，对于同一地点有2处及以上病害或50米范围内有连续3处同一病害时，即为复合病害并进行升级处理，尤其要重视同一地点水平与轨向逆相位复合病害。动态检查和病害处置第72页（5）三类应予重视轨道不平顺①周期性连续三涉及多波轨道不平顺中，轨向、水平、高低不平顺。②2米以内短波不平顺。③轨向、水平逆向复合不平顺。以上三类轨道不平顺共同特点是，连续性多波不平顺轻易引发激振，有造成脱轨系数增大、行车严重不平稳甚至脱线危险。周期性连续不平顺引发共振危险性更大。轨向、水平逆向复合不平顺，有反超高特征。这类不平顺可能是脱轨事故主要诱因。动态检查和病害处置第73页轨道病害分析动态检查和病害处置第74页1、高低（1）高低超限波长与病害对应关系众所周知，轨道高低不平顺（简称高低）会增加列车经过时冲击动力，加速轨道结构和道床变形，对车辆设备、列车行车安全造成危害，其危害大小与高低幅值、改变率成正比，与高低波长成反比。动态检查和病害处置第75页对车辆影响较大高低有三种：第一个：波长在2m以内高低，其特征幅值小、波长较短，改变率较大（主要表现为严重不良焊缝、接头错牙、严重波浪形磨耗、接头、道岔区短波不平顺），对车轮作用力较大。第二种：波长在10m(20)左右高低，现场比较常见。其特征幅值较大、波长较长，能使车体产生沉浮和点头振动。第三种：波长在20m-100m高低，这种波长易引发车体谐振，使舒适性恶化。动态检查和病害处置第76页（2）人工检测高低是采取10m弦进行测量，而惯性准轨道不平顺检测装置采取惯性基准法来测量轨道高低偏差时，检测出来高低偏差波长是不定。所以要求在现场检验时，一定要充分利用轨检车资料，尤其是要仔细分析波形图中该病害波型，认真调查该地段是否有暗坑、空吊板，对各种情况进行综合研究，才能准确地在现场测量出病害实际超限峰值。动态检查和病害处置第77页路基沉陷，道床捣固不良，扣件不紧，枕木失效，钢轨磨耗，加之存在暗坑、空吊板等原因，也会产生不均匀下沉，而造成轨面高低不平顺。在道岔、路桥及路涵结合部经常会出现下沉或严重空吊板等情况，它是轨道高低出现大病害主要处所，这些地段在养护维修工作中要给予高度重视。动态检查和病害处置第78页路基软硬不匀地段，是高低偏差轻易出现处所。如桥梁、涵渠两端，路堤、路堑结合处，成段更换钢轨后钢轨接头部位等。道床脏污、排水不良，在雨季翻浆冒泥，也是造成轨面高低不良原因，能够依据道床脏污情况安排清筛。高接头与低接头是造成轨道短波高低主要原因，它们会增加机车车辆对轨道冲击力，对线路破坏很大。动态检查和病害处置第79页2、轨向轨向检测项目是评价直线轨道平直度和曲线轨道圆顺度。轨向病害过大会使车轮受到横向冲击，引发车辆左右晃动和车体摇摆振动，对列车平稳度和舒适度产生较大影响，加速轨道结构和道床变形。动态检查和病害处置第80页（1）轨向不良大多数是因为钢轨存在硬弯、碎弯造成。（2）轨距连续扩充或缩小，顺坡率大于1‰，高速区段大于0.5‰，接头支嘴等病害都会造成轨向不良。（3）长久使用简易拨道法拨道，只将正矢误差均开，轻易造成曲线半径改变，形成轨向不良。（4）曲线超高设置与行车速度不适合不但会造成晃车，而且因为侧压力增大，也轻易造成曲线变形，加速钢轨磨耗，从而产生轨向不良。动态检查和病害处置第81页轨向连续误差，必定强制车轮产生蛇形运动，使车体左右晃动，造成车体倾斜。一侧车轮荷载加大，另一侧车轮荷载减轻，有脱轨危险，对行车安全非常不利。轨向不良是造成车体振动加速度（晃车）主要原因，也是妨碍高速行车主要病害。动态检查和病害处置第82页3、轨距（1）轨距扩充主要原因①轨枕连续失效。②轨底坡度未调整到位，行车时钢轨外倾，在曲线上钢轨小反。③混凝土枕扣件失效，扣板爬上轨底失去固定轨距作用。另外，用错轨距挡板等人为原因也会造成轨距扩充。④钢轨硬弯，接头错口或焊接钢轨时轨头位置没有对正，严重时一端轨距大，一端轨距小。动态检查和病害处置第83页⑤线路一侧有暗坑，没有及时整改，列车长久经过时加大钢轨横向压力，造成了轨距扩充。⑥小半径曲线，轨道加强设备不足，尤其是超高设备不妥，正矢不良受列车车轮冲向压力时，轨距就轻易扩充。⑦小半径曲线外股钢轨侧磨。动态检查和病害处置第84页（2）轨距缩小主要原因①轨顶磨耗、压溃。②曲线外股钢轨侧磨严重，在现场经过改道作业使轨道轨头以下16mm处轨距等于1435mm，但因为轨检车检测时检测点会落在16mm以下地方，因而造成检测出轨距数值小。动态检查和病害处置第85页4、水平水平病害偏差值过大将使车辆产生倾斜和侧滚振动，引发轮轨作用力改变。产生水平偏差主要有以下原因：（1）静态：习惯作法-----现场作业人员习惯将轨道做成一股高，人为造成水平偏差。（2）动态：当列车经过时，两股钢轨下沉量不一致；一股钢轨有空吊板、暗坑现象。（3）缓解曲线超高顺坡不良。动态检查和病害处置第86页5、三角坑三角坑是引发轮轨作用力改变，影响行车平稳性主要原因。检验三角坑就是检测在相距一定距离水平相差程度，整改三角坑病害，实质上也就是整改水平不良延伸。轨道检验车采取三角坑基长为2.4米，该值靠近客车转向架轮对轴距。同时，采取三角坑基长为2.4米，还能够准确反应道岔养护不良所产生短波三角坑和其它地段对行车危害极大短波三角坑。动态检查和病害处置第87页6、车体振动加速度车体振动加速度（垂直振动加速度、水平振动加速度）偏差值除了与车辆结构相关外，还与列车速度、轨道结构状态、轨道各种不平顺幅值、波长、分布及改变率等相关，是轨道质量状态综合反应。影响车体振动加速度主要有以下原因：（1）轨道几何状态不良（如高低不平顺、轨面波浪磨耗等）、接头综合状态不良（如错牙、大轨缝、动态检查和病害处置第88页掉块、鞍磨、焊接接头高低等）、道床弹性不良（如板结、翻浆、线桥、线道、线隧、新老路基结合部等）及各种病害叠加对垂直振动加速度偏差值影响较大。（2）曲线、道岔区连续小方向（硬弯）、轨距递增不良、钢轨直线区段交替不均匀磨耗、逆向复合不平顺（如水平、轨向）、曲线超高设置与即时速度不匹配（如欠超高、过超高）及各种病害叠加等对水平振动加速度偏差值影响较大。动态检查和病害处置第89页车载及便携式晃车仪检验动态检查和病害处置第90页以前，对铁路线路动态检测监控伎俩，主要依赖于轨道动态检验车，辅助于智能添乘仪及人工添乘等方式。轨道动态检验车检验项目齐全，准确度高，但因为线路长，检验次数有限，无法真正表达动态监控指导线路维涵养护作用。又因受车型、仪器设置及人为原因等方面影响，使用智能添乘仪及人工添乘存在着许多不足。为此，线路动态检验引进了山西世恒科技开发企业研制GC-III型车载轨道动态监测装置。动态检查和病害处置第91页1.车载及便携式轨道动态监测装置工作原理车载式轨道动态监测装置，由监测单元、转储器和处理分析软件三个别组成。监测单元是安装在机车上，对轨道状态进行动态检验监测安全设备，硬件规格及软件通信协议符合TAX2要求。作为TAX2一个组成个别，在机车运行过程中，经过固定机车车体上加速度传感器，采集车体垂向、横向振动加速度值，经分析处理后得出车体晃动等级。其作用能够量化反应轨道线路平顺状态，同时共享利用机车监控装置线路坐标定位信息和运行速度信息，在无人干预下综合