轨道检测技术及其应用20190326

1轨道检测技术及其应用

前言

轨检车是检查轨道病害的大型动态检测设备，也是指导线路维修、保障行车安全、实现轨道科学管理的重要手段。

前言

轨检车检测超限数据

轨检车波形图

一、我国轨道检查车发展

1.第一代轨检车1953年：铁科院研制开发的机械式轨检车，采用弦测法。2.第二代轨检车1962年：简易电气式轨检车，采用弦测法。3.GJ-3型轨检车1986年：铁科院铁建所研制开发的GJ-3型轨检车，采用惯性基准原理。

一、我国轨道检查车发展4.GJ-4型轨检车1987-1995年：通过引进美国ENSCO公司研制开发的XGJ－１型轨检车，研制开发出了GJ-4型轨检车，采用惯性基准原理。吊梁式伺服跟踪轨距梁振动冲击大，存在安全隐患。

一、我国轨道检查车发展惯性基准：就是当轴箱（车体）上下运动很快时，即底座振动频率大大高于系统的自振频率，质量块（车体）不能追随而保持静止的位置。这个静止位置即为质量--弹簧系统的“惯性基准”。惯性基准法的建立是测量基准线，是由质量弹簧系统中质量块（车体）的运动轨迹给出的。轨检车是以车体为质量块。陀螺与车体为基准。

一、我国轨道检查车发展

5.GJ-5型轨检车1999年：通过引进美国ImageMap公司研究开发的激光摄像技术轨检车，惯性基准法。检测梁安装在转向架上，维修成本高，备件供应困难。

一、我国轨道检查车发展

6.GJ-6型轨道检测系统：2009自主研制，激光摄像式，惯性基准法，高速数字摄像机，最高时速400km/h，检测梁组件轻巧，长波检测。

二、线路动态检查

（一）

检测项目正负号定义

1.轨道几何不平顺动态检测项目包括高低、轨向、轨距、水平、三角坑、复合不平顺、轨距变化率、车体垂向振动加速度、车体横向振动加速度等。

二、线路动态检查

（

1）轨距轨道上两股钢轨头部内侧轨顶面下16mm范围内的最短距离称为轨距。轨距（偏差）正负：实际轨距大于标准轨距时轨距偏差为正，反之为负。三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理

二、线路动态检查

（2）轨向不平顺钢轨内侧轨距点垂直于轨道方向偏离轨距点平均位置的偏差。分左、右轨向两种。轨向也称作方向。波长1.5m-42m、1.5-70m。轨向正负：顺轨检车正向，轨向向左为正，向右为负。三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理

二、线路动态检查

（3）高低不平顺钢轨顶面垂直于轨道方向偏离钢轨顶面平均位置的偏差。分左、右高低两种。波长1.5m-42m、1.5-70m。高低正负：高低向上为正，向下为负。三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理

二、线路动态检查

（4）三角坑指在规定距离内（3米基长）两股钢轨交替出现的水平差超过规定值的线路病害。三角坑（扭曲）反映了钢轨顶面的平面性。三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理

二、线路动态检查

（5）水平指轨道上左右两股钢轨面的水平状态。在直线地段，钢轨顶面应保持同一水平，在曲线地段，应满足外轨设置超高的要求。水平正负：顺轨检车正向，左轨高为正，反之为负。三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理

二、线路动态检查

（6）曲率曲率是对线段弯曲度的描述，其量值等于1/R。在轨道检测中用于描述曲线的圆顺度和直线是否直。

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。根据曲率能正确判断曲线正矢连续差和曲线的圆顺度。50×曲率=正矢如：某曲线曲率为0.38，正矢=50×0.38=19mm三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理

二、线路动态检查

（7）水平加速度定义：水平加速度分为直线段水平加速度和曲线上的水平加速度。直线段上的水平加速度就是水平方向上速度的变化和时间的比值。即在相距18米的两点横向加速度的差除以列车通过这段的时间。而在曲线上存在过超高或欠超高，还要考虑离心加速度。

二、线路动态检查

（7）水平加速度

引起车体水平加速度的原因也很多，轨向、轨距、水平、三角坑、钢轨病害等都是水平加速度的原因。

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。

二、线路动态检查

（8）车体垂向加速度定义：可以简单地定义为垂直方向上速度的变化和所用时间的比值。引起垂向加速度的原因也很多，高低、水平、三角坑、钢轨病害等都是出现垂加的原因。车体垂向加速度：垂直于车体地板，向上为正。三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理

二、线路动态检查

（9）轨距变化率定义：动检车（轨检车）检测的轨距变化率是以3米的基长内轨距测量差值与基长的比值。

二、线路动态检查

二、线路动态检查

（10）复合不平顺在轨道同一位置上，垂向和横向不平顺共存时称为轨道复合不平顺。目前主要指轨向不平顺与水平不平顺组合的逆向不平顺。复合不平顺的计算如下：复合不平顺＝X-1.5Y式中:X为轨向不平顺值；Y为水平不平顺值。三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理二、线路动态检查

二、线路动态检查

2.轨检车检测方向正向：检测梁位于轨检车二位端，定义二位端至一位端方向为轨检车正向，轨检车行使方向与轨检车正向一致时为正向检测，反之为反向检测。

二、线路动态检查

2.轨检车检测方向

二、线路动态检查

（二）轨道检查车运用规定。1.检测周期检测周期根据运量和线路状态确定。（1）中国铁路总公司轨道检查车，对允许速度大于120km／h线路及其他主要繁忙干线进行定期检查。

二、线路动态检查

（2）铁路局集团公司轨道检查车，对允许速度大于120km/h线路每月检查不少于2遍（含中国铁路总公司轨道检查车检查），对年通过总质量不小于80Mt的正线15～30天检查1遍，对年通过总质量为25～80Mt以内的正线每月检查1遍，对年通过总质量小于25Mt的正线每季检查1遍，对状态较差的线路可适当增加检查遍数。

二、线路动态检查

（三）检测报告1.中国铁路总公司轨道检查车检查发现的Ⅲ级及以上偏差，应及时通知铁路局集团公司工务部，其中Ⅳ级偏差和重复Ⅲ级偏差应及时上报中国铁路总公司，工务部应在24小时内将复核结果和处理情况上传铁路基础设施检测中心。铁路基础设施检测中心应于每月10日前向中国铁路总公司提交上月中国铁路总公司轨道检查车检查分析报告。

一、线路动态检查

（三）检测报告2.铁路局集团公司轨道检查车检查中发现的Ⅲ级及以上偏差，应及时通知工务段并上报铁路局集团公司工务部，工务段应及时将复核结果和处理情况上报铁路局集团公司工务部。

一、线路动态检查

（三）检测报告

3.对轨道检查车查出的Ⅲ级偏差处所应及时处理，对查出的Ⅳ级偏差处所，或Ⅲ级偏差且车辆动力学指标超限处所立即限制行车速度并处理。

二、线路动态检查

（四）应重视以下轨道不平顺判别，并及时处理：1.连续三波及多波的轨道不平顺中，幅值为10mm的轨向不平顺、12mm的水平不平顺、14mm的高低不平顺。2.50m范围内有3处大于以下幅值的轨道不平顺：12mm的轨向不平顺、12mm的水平不平顺、16mm的高低不平顺。3.轨向、水平逆向复合不平顺。4.允许速度大于160km/h区段，高低、轨向的波长在30m以上的长波不平顺，当轨道检查车检查其高低幅值达到11mm或轨向幅值达到8mm时。二、线路动态检查

三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理

（二）轨道动态几何不平顺容许偏差

轨道动态几何不平顺容许偏差是指动态条件下轨道几何不平顺值与标准值的偏差，主要通过轨道检查车或综合检测列车进行检测，按线路允许速度进行评价。动态几何不平顺容许偏差管理分为局部峰值管理和区段均值管理。

三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理

三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理

（一）局部峰值管理

1.局部峰值动态评价采用四级管理：Ⅰ级为日常保持标准，Ⅱ级为计划维修标准，Ⅲ级为临时补修标准，Ⅳ级为限速标准。

项目160km/h＜υmax正线120km/h＜υmax≤160km/h正线80km/h＜υmax≤120km/h正线υmax≤80km/h正线Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级Ⅳ级（限速160km/h）Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级Ⅳ级（限速120km/h）Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级Ⅳ级（限速80km/h）Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级Ⅳ级（限速45km/h）高低(mm)1.5～42m58121561015208122024121624261.5～70m61015—————————————轨向(mm)1.5～42m5710125812168101620101420231.5～70m6812—————————————轨距(mm)+4-3+8-4+12-6+15-8+6-4+10-7+15-8+20-10+8-6+12-8+20-10+23-11+12-6+16-8+23-11+25-12轨距变化率(基长3m)（‰）1.21.5——1.52.0——2.02.5——2.02.5——水平(mm)5812146101418812182212162225三角坑(基长3m)（mm）46912581214810141610121618复合不平顺（mm）79——810——————————车体垂向振动加速度（m/s2）1.01.52.02.51.01.52.02.51.01.52.02.51.01.52.02.5车体横向振动加速度（m/s2）0.60.91.52.00.60.91.52.00.60.91.52.00.60.91.52.02.轨道动态几何不平顺容许偏差管理值

三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理

注：①表中各种偏差限值为实际幅值的半峰值；

三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理

注：②水平限值不包含曲线按规定设置的超高值及超高顺坡量；

三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理

注：③高低和轨向采用对应波长的空间曲线；

三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理

注：④复合不平顺特指轨向和水平逆向复合不平顺；

三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理

注：⑤三角坑限值包含缓和曲线超高顺坡造成的扭曲量；

缓和曲线超高顺坡率为2‰

，ZH点H=0相隔2.5M=2.5×2=5mm即在两点水平差都为0mm，自然三角坑是5mm。

如两点间水平差超过3mm，三角坑就会达到8mm。

三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理

注：⑥固定型辙叉的有害空间部分不检查轨距、轨向，其他检查项目及检查标准与线路相同；⑦车体垂向振动加速度采用20Hz低通滤波，车体横向振动加速度采用0.5～10Hz带通滤波和10Hz低通滤波。

三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理3.局部峰值评价采用扣分法各项目偏差扣分标准：Ⅰ级每处扣1分，Ⅱ级每处扣5分，Ⅲ级每处扣100分，Ⅳ级每处扣301分。

三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理

三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理

三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理

三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理

三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理

三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理

（3）局部峰值评价采用扣分法。局部峰值评价以整公里为单位，每公里扣分总数为各级、各项偏差扣分总和。每公里线路局部峰值动态评定标准：优良——总扣分在50分及以内；合格——总扣分在51～300分；失格——总扣分在300分以上。

三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理

2.区段均值管理。

（1）区段均值评价指标为轨道质量指数（TQI）。速度等级左高低mm右高低mm左轨向mm右轨向mm轨距mm水平mm三角坑mmTQI值V≤80km/h2.2~2.52.2~2.51.8~2.21.8~2.21.4~1.61.7~1.91.9~2.113~1580km/h＜υmax≤120km/h1.8~2.21.8~2.21.4~1.91.4~1.91.3~1.41.6~1.71.7~1.911~13120km/h＜υmax≤160km/h1.5~1.81.5~1.81.1~1.41.1~1.41.1~1.31.3~1.61.4~1.79~11160km/h＜υmax1.1~1.51.1~1.50.9~1.10.9~1.10.9~1.11.1~1.31~1.47~9

二、轨道动态几何不平顺容许偏差管理

2.区段均值管理

（2）区段均值评价采用扣分法。区段均值评价以整公里为单位，每公里扣分总数为5个计算区段的TQI扣分值之和。

三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理

单个TQI计算单元扣分标准：小于等于管理值扣0分；大于管理值而不大于“超过10％”管理值扣40分；大于“超过10％”而不大于“超过20％”管理值扣50分；大于“超过20％”管理值扣61分。

三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理

（3）每公里线路区段均值评定标准每公里线路区段均值评定标准划分为：均衡——代表线路质量均衡，不需要维修；计划——代表应列入维修计划，适时进行修理；优先——代表应优先列入维修计划，尽快安排修理。

三、轨道动态几何不平顺容许偏差管理

3.轨检车检测数据分析

（1）01-月份轨检车超限报告

（2）02-月份轨检车数据分线、车间、工区统计表

（3）03-月份轨检车公里扣分二级、二级重复等分析表

（4）04-月份轨检车优先公里及T200分析表

（5）05-月份轨检车合格公里汇总表

（6）06-月份轨检车环比同比数据对比分析

（7）07-2月份轨检车TQI值分析四、Wavers软件使用1.检测项目通道设置四、Wavers软件使用1.检测项目通道设置四、Wavers软件使用1.检测项目通道设置四、Wavers软件使用2.打开几何数据文件在弹出的“查找范围”对话框中选择Geo图形文件，双击打开图形。四、Wavers软件使用3.查看峰值四、Wavers软件使用3.查看峰值四、Wavers软件使用3.查看峰值四、Wavers软件使用4.图形对比四、Wavers软件使用4.图形对比五、轨检车波形图识图方法1.确定行别和走行方向五、轨检车波形图识图方法2.确定检测项目在图上的位置五、轨检车波形图识图方法3.确定各单项振幅比值五、轨检车波形图识图方法4.确定里程走纸比值

1000÷220＝4.545m/mm即每毫米代表4.545米。五、轨检车波形图识图方法4.确定里程走纸比值

1000÷220＝4.545m/mm即每毫米代表4.545米。走纸长度应根据图中打印出的公里标记或百米标记算出。五、轨检车波形图识图方法4.确定里程走纸比值

1000÷220＝4.545m/mm即每毫米代表4.545米。走纸长度应根据图中打印出的公里标记或百米标记算出。五、轨检车波形图识图方法5.参照物识别五、轨检车波形图识图方法5.参照物识别（道岔）五