轨道检查车检测资料分析与应用

轨道检查车检测资料分析与应用

邱仕辉

广州地铁集团有限公司运营事业总部

摘  要  从当前轨道检查车应用类型、特点、检测标准、检测资料包含内容以及认识波形图等方面展开阐述。通过图表举例详细介绍了应用波形图准确找到设备病害地点以及应用轨道质量指数指导日常维修保养等的方法。

关键词  铁路  轨道检查车  轨道  检测  波形图  分析  应用

1   引言

随着铁路既有干线网提速、高铁建设战略的推进和城市轨道交通蓬勃发展，提升线路设备质量、实时检测轨道状态已成为保障行车安全的首要任务。轨道检查车对线路设备质量情况进行动态检查，是减轻日常静态检查劳动强度、帮助现场找准设备病害点、指导线路设备实行状态维修、提升设备质量的一种最佳方法。但是，如果日常没有充分了解轨道检查车基本原理及没有认真读懂轨检车资料，没有在现场准确进行点对点复查，使一些设备病害得不到有效、彻底地整治，从而造成病害继续发展。因此，如何应用轨道检查车，正确分析应用检测资料找准设备病害源，提高整治效果，是值得我们探讨的技术问题。

2   轨道检查车概述

2.1 概念

轨道检查车是一种在动态情况下检查线路轨道状态的检测设备，通常所说的轨道检查车，有轨检车、动检车。

轨检车是一节独立车厢，自身带有发电功能，仅装有线路轨道检查仪器，检测时需连挂旅客列车或机车车尾的一种检测设备。城市轨道交通行业配备是网检车，除装有线路轨道检查仪器，还装有接触网（轨）供电检查仪器和巡检系统。

动检车是以一整列和谐号动车组进行编组，多节车厢上分别装有不同的检查仪器（如线路轨道检查仪器、接触网供电检查仪器、环境保护监测仪器等），且装有动力学检查仪器的综合性检测设备。

2.2 轨道检查车的发展及类型、特点

我国轨检车发展经历了四代，现在应用较多的第四代（GJ-4型）轨检车（DJ997758和WX999246），是在进口的XGJ-1型轨检车基础上进行改良，增加了地面表识物、车体水平和垂直振动加速度等检测项目，用于评价线路质量状态、指导养护维修等。目前，国内大铁路路网上广泛应用的还有从美国引进的第五代（GJ-5型）轨检车，暂时未能实现国产化。

目前有两种动检车检测线路，它们是：CRH2-010A和CRH5-0。CRH2-010A一般称10号动检车，国产化检测设备，检测速度可达350km/h，它没有轨距、轨向检查项目，极易出现横加三级超限和动力学超限；CRH5-0一般称0号动检车，进口检测设备，检测速度可达250km/h，车体较稳不易出分。

2.3 检测标准

    轨检车、动检车检测标准按运行速度划分为120、160、200、250、350等5档，在不同的检测标准下，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级超限峰值不同，检测标准越高，峰值要求越小。

3   检测后资料包含内容

GJ-4型轨检车软件系统为QNX4系统；GJ-5型轨检车系统为Laserail断面和几何测量系统（LPGMS），能实时提供钢轨断面和轨道几何的模拟图形，LPGMS包括非接触测量总成、VME计算机系统及通用几何Windows软件三个主要部分。

轨（动）检车检测后利用铁科院研发的编辑软件导出波形图GEO（测量）文件夹或STE（转换）文件夹，文件夹中有以下12个数据文件：⑴区段总结表PGP；⑵公里小结表KMSUMMARY；⑶一级超限表CLASS1；⑷二级超限表CLASS2；⑸三、四级超限表CLASS3—4；⑹二级超限长波高低、轨向及变化率表CLASS_OTHER；⑺各项目扣分情况表SECSUMMARY；⑻实测曲线要素表CURVES；⑼质量指数TQI；⑽T值TVALUE；⑾波形图文件GEO或STE；⑿数据库IIC文件。

4   波形图的识别

4.1波形图概念

波形图是一种反映线路轨道在动态情况下实时状态的图形，它具有连续性、准确性、直观性等特点，对指导线路设备养护维修具有积极的意义。波形图中各指标图形围绕中心线振幅越小，表示线路状态越好，反之则差。

4.2 打开波形图

波形图文件格式常见的有两种：GEO文件和STE文件。查看GEO文件（图形中一些参数自己可以调节，如图形比例、通道选择等）图形软件有两种，一种是Ⅴ型车（目前只有WX999287轨检车）使用WinDBC ImageMap Inc软件打开，可以同时打开两个不同时间图形进行对比；另一种是Ⅳ型车使用Wavers China railwayIIC软件打开；查看STE文件（是GEO文件格式转换而成，容量较少，且格式固定、不可以调节，一般在动检车上应用的文件）使用铁科院研发的轨（动）检车专用软件打开。

4.3 认识波形图

波形图上，常见指标有里程、线路标记、轨距、左右高低、左右轨向、70米左右高低、70米左右轨向、超高、曲率、速度、三角坑、水平、横向加速度、垂直加速度。

左轨向和左高低：轨道检查车正向运行，列车前进方向的左边就是左股（左轨向和左高低），右边就是右股（右轨向和右高低），70米左右高低或轨向，均是一样；轨向向左股凸出为正。

水平正负：顺轨道检查车正向，左轨高为正，右轨高为负；

轨距变化率由相隔2.5m的两点实际测量的轨距除以2.5m得到。

曲率定义：以列车走行单位距离轨道的方向角变化表示，顺轨道检查车正向，右拐曲线曲率为正，左拐曲线曲率为负。

车体水平加速度即横向加速度：平行车体地板，垂直于轨道方向，顺轨道检查车正向，向左为正，向右为负；

车体垂直加速度：垂直于车体地板，向上为正，向下为负。

    判断波形图内轨道检查车是否是正向运行或哪一根钢轨是左股，最为简便的办法是看波形图上曲线超高线是否在正值位置，在正值位置的那根钢轨就是左股，同时这根钢轨处于左侧的方向就是顺车正向方向。

超限病害长度：对单独一个病害，超限长度是当轨检信号连续三个采样点超过一级界限以后，直到信号落回一级超限界限内（算作一次超限），这段累计超限的采样点数就是超限长度。简单来讲，就是一个病害波峰或者波谷，第一次达到一级超限后又第一次回到一级超限内的长度（见图1）。

图1  超限病害图例

①一级超限；②二级超限；③三级超限；①处一级超限的长度L=A1；②处二级超限的长度L=A1+B1+A2；③处三级超限长度L=A1+B1+C1+B2+A2

              表1    各种轨道不平顺的主要影响表                     

动力学指标（脱轨系数）：轨道存在垂直、横向和纵向三个方面的荷载。纵向荷载主要由温度力、列车牵引力与制动力组成。垂向轮轨作用力主要由两个部分组成：一是垂直动力荷载，在进行脱轨分析时，轨道上承受的垂直动力荷载应只考虑速度影响；二是偏载，指列车在运行时各种因素引起的偏载，包括曲线上未被平衡的过超高、欠超高、货物装载偏心等引起的轨道偏载。

脱轨系数限界值Q/P（max）：优良0.6、良好0.8、合格0.9、不合格1.2。各种轨道不平顺的主要影响见表1。

5   分析应用检测资料指导现场维修养护

5.1  使用波形图查找线路病害

使用波形图查找线路病害，关键是要找准病害位置。波形图上的检查里程是通过卫星GPS定位的，往往与现场里程相差较大，这时就要通过查看线路标识，主要有道岔标识、桥梁标识、公里标、百米标标识以及曲线有关直缓点、缓圆点、圆缓点、缓直点等关键点标识，从这些标识点所对应里程再推算出病害点里程，才能准确找出病害位置。

5.2 如何在波形图上查找对应病害

在波形图上查找对病病害，多种方法可穿插交替使用，主要有三种方法：

（1）直接复核法。根据轨道状态波形图、二级或三级及以上超限报表等检测信息资料所提供的超限病害信息可直接到现场进行检查复核。

（2）参照复核法。在现场复核超限病害时，可先找幅值较大的、明显的、比较容易确定的病害点（如高低、方向等），再在状态波形图上根据病害点之间的相对位置，在地面上查找复核其他病害。如图2所示，在三角坑通道上有数处超限，先在现场查找相对较大的三角坑超限A点，然后再根据超限各点之间相对位置核查出B点、C点三角坑超限。

图2    参照复核法图例

（3）特征点复核法：利用轨道状态波形图提供的公里标、道岔、道口、桥梁、轨距拉杆等特征，推算出与需复核超限病害的相对距离，然后到现场进行复核。如下图3所示给出的检测波形图，在三角坑检测通道上圈点A、B两处三角坑超限，根据波形图中给出的具体道岔位置，以此为特征点，在图上第一、二组道岔间找出A点超限相对位置。同样，在第四组道岔附近可找出B点相对位置。

图3    特征点复核法图例

5.3 分析检测资料找出病害点

线路质量的好坏，取决于两方面：轨道平面和纵面的平顺情况。提高线路质量，要根据轻重缓急的原则，分析轨检车资料要全面，现场检查处理要做细，标准要高。分析处理轨检车检测情况，一般分以下几步骤：

（1）跟随轨检车技术人员应注意线路设备是否存在三、四级扣分，分析三、四级出分项目，及时通知到车间（分部）主任及班组工班长到现场检查或登乘机车复核，视病害程度做出是否限速的决定，当天晚上封锁时予以整治。

（2）根据轨检车资料找出二级超限表class2及变化率表CLASS_OTHER，打开波形图，在波形图找出病害位置，且查看是否存在其他方面病害，并在图上圈出引起超限的病害原因。

（3）校对二级超限地段里程，在波形图上标出线路标识并打印，如有曲线的，根据现场实际曲线里程标出ZH、HY、YH、HZ点，有道岔的标出道岔编号，有桥梁的标出桥梁南北端里程，然后对照标识推算出二级超限地段的实际里程。

（4）以书面整改单形式及时将二级超限处所通知到车间（分部）及工班，要求工班及时进行整改，车间（分部）必须派干部跟踪检查。进行检查整治时，一定要带弦线、道尺等工具测量（注意吊板），整治完毕二级超限后，必须反馈检查处理情况，并做好记录。

（5）车间（分部）组织干部，对工区处理的二级超限地段进行抽查（对三角坑、高低等常规病害必须复查），并做好记录，及时将检查处理情况反馈到技术室，做好统计和分析。

（6）车间（分部）技术人员在分析完毕二级超限后，打开一级超限表class1,找出三角坑、高低、轨向、水平、轨距、轨距变化率等常规几何尺寸一级超限，并重点筛出峰值接近二级超限的地段，根据以上方法，在波形图上找出，下发到各工班予以整治。

（7）重视高扣分公里地段，打开公里小结表KMSUMMARY，从公里小结表筛选出公里扣分50分及以上地段里程，分析高扣分公里的扣分结构——高低、轨向、轨距……横加变化率、轨距变化率等12个项目扣分分布情况。

（8）扣除已整治的二级超限，重新计算出分主要集中在哪个项目上。如曲率变化率方面扣分较多，则打开此公里波形图，查看曲线地段不平顺情况，并全面检查曲线正矢，予以整治；如横加及横加变化率方面扣分较多，分析是否存在欠或过超高过大，或顺坡长度过短等，再进行调整超高。

6   轨道质量指数概念及应用

6.1 认识TQI：

TQI概念。TQI是指左右高低、左右轨向、轨距、水平和三角坑等七项几何不平顺在200米区段的标准差之和，TQI值的大小与轨道状态平顺性密切相关，表明200m区段轨道状态离散的程度，即数值越大表明轨道的平顺度越差，波动性也越大。

TQI管理值。目前国铁TQI管理值分为六个层次，具体数值见表2，广州地铁TQI管理值分为三个层次，具体数值见表3。

                        表2   国铁TQI管理值（单位为毫米）                       

6.2  T值与TQI关系：

将200m区段轨道不平顺质量指数TQI超过管理值作为扣分T200值，每公里5个单元区段的扣分数T200之和，简称“T”值，每公里“T”值大小可有效地指导线路养护维修和制定维修计划。

优先公里：是指T>100的线路，应优先安排维修计划；计划公里：是指0＜T≤100的线路，应统筹兼顾；根据T200值的大小，合理安排线路保养，适时对线路进行维修，对T=0的线路应避免成段扰动道床，只对超限峰值处所进行整修。

6.3  TQI以及T值的应用

（1）每次轨检车检查后，应及时打开TQI数据文件，检查T值；然后打开TVALUE计划公里数据文件，找出“优先”公里和“计划”公里，T值从高分到低分筛出。

（2）再进一步分析，打开TQI文件，找出相应“优先”和“计划”公里；然后从TQI文件“优先”或“计划”公里的五小段中，查找五个200m区段中超限区段。             

（3）找出公里的五个200m区段中超限区段后，再找出“左高低、右高低、左轨向、右轨向、轨距、水平和三角坑”7个项目中TQI峰值较大的项目，这说明在这200m区段中，扣分主要由这此项目引起出分。这样，工班就可以做到由面到线，再到点，进行综合维修。

6.4实例说明

打开“TVALUE”文件：K96、K97公里，T值分别为223和183，此两公里属于优先公里，应优先安排维修计划（见表4）。

表4   公里T值评价表

打开TQI”文件，找出K96、K97公里（见表5）。从表5可以看出：K96公里为 “K96+000-+200，K96+400-+600,K96+600-+800”三区段超限，其中 “K96+000-+200”区段中，轨距和左轨向“TQI”值分别为5.12和4.98，这可以指导工区在此段维修中重点维修轨距和轨向方面。

表5  TQI值小结表

7   结束语

目前应用的轨道检查车在反应轨道几何状态质量方面收效较好，使用轨道检测车能够及时发现设备病害，检测数据能够为现场设备维修保养工作计划提供参考，但仍存在较多不尽人意的地方，例如设备进口难以改良、现场静态找不出分析报告中提供的病害原因、传感器不能准确识别现场（如竖曲线与缓和曲线重叠、磁感应器设备、渡线S型短曲线、道岔导曲线等）及里程误差有时较大等，需要今后积极探索提高。只要不断提高检测水平，降低失真因素，改良检测设备，补充钢轨波浪磨耗、曲线钢轨侧垂磨耗和轮轨作用力模拟成图等量测，轨道检查车才能更好地为我们服务，相信不久的将来会采用轨检车、动检车检测线路设备方式代替传统静态量测方式，减轻劳动强度，根据检测资料来合理安排设备日常维修养护、实行设备状态修，从而稳步提高线路设备质量。

参考文献

[1]黄红东《轨道检查车GJ-3型检测系统应用》，1998年《铁道工务》中国铁道出版社出版

作者介绍：                                  

姓    名：邱仕辉

工作单位：广州地铁集团有限公司运营事业总部运营二中心行车设备维保二部桥隧线路六分部

职    务：工程师、副主任

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