CN107264569A - 一种轨道质量状态评定方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种轨道质量状态评定方法及系统，应用于轨道不平顺的评价及线路养护维修计划的制定。其中方法包括：利用轨道检查车获取轨道不平顺检测数据；利用局部不平顺幅值超限评分法测算每公里扣分总数S；利用轨道不平顺质量指数评价法测算T值；根据S和T值对轨道的局部不平顺和平均不平顺程度进行综合评定。本发明实施例的效果有益在于，克服局部不平顺幅值超限评分法难以反映线路实际状态和轨道不平顺质量指数评价法容易忽略轨道局部严重不平顺的缺陷，综合局部不平顺幅值超限评分法和轨道不平顺质量指数评价法的优势，更全面的对轨道质量进行综合评价，以便更客观的对轨道检修计划提供指导依据。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通领域，具体而言，涉及一种轨道质量状态评定方法及系统。。
背景技术
轨道质量状态关系到乘客的舒适性和列车运行的安全性，并且，维修计划的制定主要依据轨道实际质量状态。
我国轨道质量状态评价主要依靠轨检车的检测分析，实际使用的评价方法主要有两种：峰值扣分评价法和轨道质量指数评价法（(Track Quality Index，简称TQI）。
峰值扣分评价法通过测量轨道各参数每个测点的幅值大小来判断其测量值是否超过规定的限界，一般分为四级管理。将不同的超限等级划分为不同的扣分标准，即一级超限扣1分，二级超限扣5分，三级超限扣100分，四级超限扣301分，并将每公里累计扣分多少作为评价轨道质量的主要指标，也就是扣50分以下的公里定为优良公里，扣5-300分的公里定为合格公里，扣300分以上的公里定为失格公里。
每公里扣分总数S计算公式为：
式中，S表示每公里扣分数；Ki表示各级扣分数(l,5,100,301)；Tj表示第j个检测项目的扣分权系数； Cij表示各检测项目各级超限峰值的个数(i=l,2,3,4,j=l,2,…,n)。
峰值扣分评价法可反映轨道局部质量状态，但随着对线路质量均衡性要求的提高,峰值扣分评价法很难客观地反映线路实际状态。
轨道质量指数此方法一般以200m作为一个统计单元区段，通过计算该单元区段内全部测点7项几何参数的标准差之和，作为评价该单元区段轨道平顺性综合质量状态的轨道质量指数。
TQI计算公式为：
式中，σi为单项几何参数标准差，i=1,2,…7；n为单元区段中采样点的个数，200m单元区段中n=800点；xij为各项参数在单元区段中采样点的幅值，j=1,2,…800点； 为各项参数在单元区段中连续点幅值xij的平均值。
将200m区段轨道不平顺质量指数TQI超过管理值的大小作扣分T200值，每公里5个单元区段的扣分数T200值之和，简称“T值”。
理论上TQI是轨道不平顺的一种统计描述，反映的是区段轨道不平顺的波动，但轨道质量指数评价法难以反映轨道局部严重不平顺。
日常使用的峰值扣分评价法和轨道质量指数评价法均有局限性。针对这一问题，目前，尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种轨道质量状态评定方法及系统，更客观全面的对轨道质量进行综合评价，以有效指导线路养护维修计划的制定。
第一方面，本发明提供一种轨道质量状态评定方法及系统，用于评价轨道质量和指导线路养护维修，包括以下步骤：
利用轨道检查车获取轨道不平顺检测数据，包括左、右高低，左、右轨向，轨距，水平，三角坑七项几何参数，车体垂向振动加速度和横向振动加速度两项列车运行动力学参数；
利用局部不平顺幅值超限评分法测算每公里扣分总数S；
利用轨道不平顺质量指数评价法测算T值；
对每公里扣分总数S进行等级划分，对轨道不平顺质量指数评价法测算T值进行等级划分；
根据轨道线路所在S和T值区间等级，对轨道的局部不平顺和平均不平顺程度进行综合评定，并给出线路养护维修指导。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中根据轨道线路所在S和T值区间等级，对轨道的局部不平顺和平均不平顺程度进行综合评定，并给出线路养护维修指导包括：
当轨道不平顺质量指数评价法计算T值位于第一预设区间时，如果每公里轨道线路扣分总数S位于第四预设区间，则所述评定结果为轨道质量优良，近期无需保养或维修；
如果S位于第五预设区间之间，则所述评定结果为轨道质量合格，需列入保养计划或远期维修计划；
否则，则所述评定结果为存在有限个局部超限点但无明显平均不平顺，需列入近期维修计划。
结合第一方面第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中根据轨道线路所在S和T值区间等级，对轨道的局部不平顺和平均不平顺程度进行综合评定，并给出线路养护维修指导包括：
当轨道不平顺质量指数评价法计算T值范围位于第二预设区间时，如果每公里轨道线路扣分总数S位于第四预设区间，则所述评定结果为轨道线路无Ⅱ级以上局部超限，有明显的小幅值波动，需列入保养计划或远期维修计划；
如果S位于第五预设区间之间，则所述评定结果为轨道线路存在有限个局部超限点和明显平均不平顺，需列入近期维修计划；
否则，则所述评定结果为存在严重局部不平顺和明显平均不平顺，需列入优先维修计划。
结合第一方面第一种和第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中根据轨道线路所在S和T值区间等级，对轨道的局部不平顺和平均不平顺程度进行综合评定，并给出线路养护维修指导包括：
当轨道不平顺质量指数评价法计算T值位于第三预设区间时，如果每公里轨道线路扣分总数S位于第四预设区间，则所述评定结果为轨道线路在Ⅰ级容许偏差附近短波波动，需列入近期维修计划；
如果S位于第五预设区间之间，则所述评定结果为轨道线路存在有限局部超限点但明显平均不平顺且幅值较大，需列入优先维修计划；
否则，则所述评定结果为存在严重局部不平顺和严重平均不平顺，需列入优先维修计划。
第二方面，本发明提供了一种轨道质量状态评定系统，包括：
测量单元，用于检测轨道几何参数和列车运行动力学参数，并输出信号至计算单元。轨道几何参数包括左、右高低，左、右轨向，轨距，水平，三角坑七项几何参数，列车运行动力学参数包括车体垂向振动加速度和横向振动加速度两项列车运行动力学参数。
计算单元，测量单元测得的模拟信号转化为数字信号，输入计算机进行初步分析和处理。计算结果包括各检测项目的平均值、标准差、200m区段轨道不平顺质量指数TQI、公里扣分值T、最大超限值、累计超限罚分值S。
评定单元，对计算单元的数据进行轨道质量状态评定分析。根据计算单元的输入，对轨道质量状态进行评定，输出评定结果，并给出线路养护维修建议。
本发明实施例提供的轨道质量状态评定方法及系统，利用轨道检查车获取轨道不平顺检测数据；利用局部不平顺幅值超限评分法测算每公里扣分总数S；利用轨道不平顺质量指数评价法测算T值；对每公里扣分总数S进行等级划分，对轨道不平顺质量指数评价法测算T值进行等级划分；根据轨道线路所在S和T值区间等级，对轨道的局部不平顺和平均不平顺程度进行综合评定。本发明可以克服现有技术局部不平顺幅值超限评分法难以反映线路实际状态，及轨道不平顺质量指数评价法容易忽略轨道局部严重不平顺的缺陷，综合局部不平顺幅值超限评分法和轨道不平顺质量指数评价法的优势，更全面准确的对轨道质量进行综合评价，更科学合理的对轨道保养检修计划的制定提供指导依据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的轨道质量状态评定方法实施例一流程图；
图2是本发明提供的轨道质量状态评定方法实施例二流程图；
图3是本发明提供的轨道质量状态评定方法实施例三流程图；
图4是本发明提供的轨道质量状态评定方法实施例三流程图；
图5是本发明提供的轨道质量状态评定方法实施例三流程图；
图6是本发明提供的轨道质量状态评定系统实施例一示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
方法实施例一：
参见图1，该图为本发明提供的轨道质量状态评定方法实施例一流程图。
本实施例提供一种轨道质量状态评定方法，包括以下步骤 ：
S101：利用轨道检查车获取轨道不平顺检测数据。
所述检测数据包括左、右高低，左、右轨向，轨距，水平，三角坑七项几何参数，车体垂向振动加速度和横向振动加速度两项列车运行动力学参数。
S102：利用局部不平顺幅值超限评分法测算每公里扣分总数S。
根据轨距、水平、高低、轨向、三角坑、车体垂向振动加速度和横向振动加速度共七项评定项目的实测值与容许偏差等级管理值进行对照扣分。Ⅰ级为保养标准，每处扣1分；Ⅱ级为舒适度标准，每处扣5分；Ⅲ级为临时补修标准，每处扣100分；Ⅳ级为限速标准，每处扣301分；
将七项评定项目的扣分加和得到扣分总数S。
S103：利用轨道不平顺质量指数评价法测算T值。
以200m轨道区段作为单元区段，计算单元区段内左、右高低，左、右轨向，轨距，水平，三角坑七项几何参数的标准差之和得到TQI值；
根据200m区段轨道不平顺质量指数TQI超过管理值的大小计算扣分T200值；
计算每公里5个200m单元区段的扣分数T200值之和，得到T值。
S104：根据S和T值对轨道的局部不平顺和平均不平顺程度进行综合评定。
所述评定结果包括：轨道质量优良，轨道质量合格，存在有限个局部超限点但无明显平均不平顺，无Ⅱ级以上局部超限但有明显的小幅值波动，存在有限个局部超限点和明显平均不平顺，同时存在严重局部不平顺和明显平均不平顺，在Ⅰ级容许偏差附近短波波动，存在有限局部超限点但明显平均不平顺且幅值较大，存在严重局部不平顺和严重平均不平顺。
目前，国内实际应用的轨道不平顺常用的方法主要是局部不平顺幅值超限评分法和轨道质量指数评价法。局部不平顺幅值超限评分法评价标准为：扣分总数在50分及以内为优良；扣分总数在51～300分为合格; 扣分总数在300分以上则为失格，存在的缺陷有：当线路总体平顺，而发现有一处Ⅳ级超限时，线路扣分300分以上，评定为失格，传递的是局部不平顺的严重程度；当线路存在周期不平顺，幅值不大时，线路扣分很小，不能反映轨道质量的均衡性。轨道质量指数评价法根据T值的大小评价每公里轨道状态质量，以均衡、计划、优先三种方式来制定养路或轨道综合维修计划，可反映线路总体不平顺状态，但存在有限个局部幅值超限点而总体平顺的时候，TQI则将幅值均衡掉，容易忽略超限点。
本发明综合局部不平顺幅值超限评分法和轨道不平顺质量指数评价法的优势，同时引入局部不平顺幅值超限评分法和TQI的评分结果，更全面准确的对轨道质量进行综合评价。
方法实施例二：
现有技术中，局部不平顺幅值超限评分法和TQI的评价结果均有片面性，为了更全面真实的反映轨道质量状态，本实施例提供一种轨道质量状态评定方法。
参见图2，该图为本发明提供的轨道质量状态评定方法实施例二流程图。
本实施例提供的轨道质量状态评定方法包括如下步骤：
S201：对轨道不平顺质量指数评价法测算T值进行等级划分。
依据T值反映的轨道线路质量状态，将T值划分为不同的管理区间。
所述管理区间可以根据实际需要来设置，例如第一预设区间，T=0；第二预设区间，0＜T≤100；第三预设区间，T＞100。
可以理解的是，T值反映轨道线路平均不平顺状态，T值越大，说明轨道线路波动越显著，平均不平顺越严重。
S202：对每公里扣分总数S进行等级划分。
依据S反映的轨道线路超限状态，将S划分为不同的管理区间。
所述管理区间可以根据实际需要来设置，例如第四预设区间，S≤50；第五预设区间，50＜S≤300；第六预设区间，S＞300。
可以理解的是，扣分总数S反映轨道线路局部不平顺状态，S值越大，表明局部不平顺点越多，超限幅值越大。
S203：根据轨道线路所在S和T值区间等级，对轨道的局部不平顺和平均不平顺程度进行综合评定。
根据线路所在的T区间和S区间，判定轨道线路的局部不平顺和平均不平顺状态，给出综合评定结果。
所述评定结果包括：轨道质量优良，轨道质量合格，存在有限个局部超限点但无明显平均不平顺，无Ⅱ级以上局部超限但有明显的小幅值波动，存在有限个局部超限点和明显平均不平顺，同时存在严重局部不平顺和明显平均不平顺，在Ⅰ级容许偏差附近短波波动，存在有限局部超限点但明显平均不平顺且幅值较大，存在严重局部不平顺和严重平均不平顺。
本发明的评定既包含轨道的局部超限情况，也涵盖轨道的平均质量状态，评定结果更全面。利用本发明的评定结果进行线路养护维修，轨道保养检修计划的制定更科学合理，可提高乘客舒适度。
方法实施例三：
为了更详细的说明根据轨道线路所在S和T值区间等级，对轨道的局部不平顺和平均不平顺程度进行综合评定的方法，参见图3—图5。
301：如果轨道不平顺质量指数评价法计算T值位于第一预设区间；
可以理解的是，T值反映轨道线路平均不平顺状态，T值越大，说明轨道线路波动越显著，平均不平顺越严重。
第一预设区间根据实际需要进行设置，例如设置第一预设区间，T=0。可以理解的是，根据T值定义，T=0说明公里线路内无超过管理值的区段。
302：判断每公里轨道线路扣分总数S是否位于第四预设区间，如果是，执行306，否则执行303。
可以理解的是，扣分总数S反映轨道线路局部不平顺状态，S值越大，表明局部不平顺点越多，超限幅值越大。
第四预设区间根据实际需要进行设置，例如设置第四预设区间，S≤50。
303：判断每公里轨道线路扣分总数S是否位于第五预设区间，如果是，执行305，否则执行304。
第五预设区间根据实际需要进行设置，例如设置第五预设区间，50＜S≤300。
304：轨道质量状态评定为存在有限个局部超限点但无明显平均不平顺，需列入近期维修计划。
305：轨道质量状态评定为合格，需列入保养计划或远期维修计划。
306：轨道质量状态评定为优良。
401：如果轨道不平顺质量指数评价法计算T值位于第二预设区间；
第二预设区间根据实际需要进行设置，例如设置第二预设区间，0＜T≤100。
402：判断每公里轨道线路扣分总数S是否位于第四预设区间，如果是，执行406，否则执行403。
第四预设区间根据实际需要进行设置，例如设置第四预设区间，S≤50。
403：判断每公里轨道线路扣分总数S是否位于第五预设区间，如果是，执行405，否则执行404。
第五预设区间根据实际需要进行设置，例如设置第五预设区间，50＜S≤300。
404：轨道质量状态评定为存在严重局部不平顺和明显平均不平顺，需列入优先维修计划。
405：轨道质量状态评定为轨道线路存在有限个局部超限点和明显平均不平顺，需列入近期维修计划。
406：轨道质量状态评定为轨道线路无Ⅱ级以上局部超限，有明显的小幅值波动，需列入保养计划或远期维修计划。
501：如果轨道不平顺质量指数评价法计算T值位于第三预设区间；
第三预设区间根据实际需要进行设置，例如设置第三预设区间，T＞100。
502：判断每公里轨道线路扣分总数S是否位于第四预设区间，如果是，执行506，否则执行503。
第四预设区间根据实际需要进行设置，例如设置第四预设区间，S≤50。
503：判断每公里轨道线路扣分总数S是否位于第五预设区间，如果是，执行505，否则执行504。
第五预设区间根据实际需要进行设置，例如设置第五预设区间，50＜S≤300。
504：轨道质量状态评定为存在严重局部不平顺和严重平均不平顺，需列入优先维修计划。
505：轨道质量状态评定为轨道线路存在有限局部超限点但明显平均不平顺且幅值较大，需列入优先维修计划。
506：轨道质量状态评定为轨道线路在Ⅰ级容许偏差附近短波波动，需列入近期维修计划。
现有技术中，局部不平顺幅值超限评分法和TQI的评价结果均有片面性，本实施例提供一种轨道质量状态评定方法，评定结果更全面真实的反映轨道质量状态，并给出相应的保养维修建议。
系统实施例一：
参见图 6，该图为本发明提供的轨道质量状态评定系统实施例一示意图。
本实施例提供的轨道质量状态评定系统，包括：测量单元601、计算单元602和评定单元603。
测量单元601，用于检测轨道几何参数和列车运行动力学参数，并输出信号至计算单元。
轨道几何参数包括左、右高低，左、右轨向，轨距，水平，三角坑七项几何参数，列车运行动力学参数包括车体垂向振动加速度和横向振动加速度两项列车运行动力学参数。
计算单元602，测量单元测得的模拟信号转化为数字信号，输入计算机进行初步分析和处理。
计算结果包括各检测项目的平均值、标准差、200m区段轨道不平顺质量指数TQI、公里扣分值T、最大超限值、累计超限罚分值S。
评定单元603，对计算单元的数据进行轨道质量状态评定分析。
根据计算单元的输入，对轨道质量状态进行评定，输出评定结果，并给出线路养护维修建议。
所述计算单元的输入包括公里扣分值T和累计超限罚分值S。
所述对轨道质量状态进行评定包括，依据T值反映的轨道线路质量状态，将T值划分为不同的管理区间。依据S反映的轨道线路超限状态，将S划分为不同的管理区间。根据线路所在的T区间和S区间，判定轨道线路的局部不平顺和平均不平顺状态，给出综合评定结果。
所述评定结果包括：轨道质量优良，轨道质量合格，存在有限个局部超限点但无明显平均不平顺，无Ⅱ级以上局部超限但有明显的小幅值波动，存在有限个局部超限点和明显平均不平顺，同时存在严重局部不平顺和明显平均不平顺，在Ⅰ级容许偏差附近短波波动，存在有限局部超限点但明显平均不平顺且幅值较大，存在严重局部不平顺和严重平均不平顺。
所述线路养护维修建议包括近期无需保养或维修，保养计划或远期维修计划，近期维修计划，优先维修计划。
另外，本发明实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种轨道质量状态评定方法，其特征在于，包括：
利用局部不平顺幅值超限评分法测算每公里轨道线路扣分总数S；
利用轨道不平顺质量指数评价法测算T值；
根据S和T值对轨道的局部不平顺和平均不平顺程度进行综合评定，输出轨道质量状态；
根据轨道质量状态，给出保养和维修计划建议。
2.根据权利要求1所述的轨道质量状态评定方法，其特征在于，
对每公里扣分总数S进行等级划分；
对轨道不平顺质量指数评价法测算T值进行等级划分；
根据轨道线路所在S和T值区间等级，对轨道的局部不平顺和平均不平顺程度进行综合评定，输出对应的轨道质量状态评定结果。
3.根据权利要求1所述的轨道质量状态评定方法，其特征在于，轨道质量状态包括：
轨道质量优良，轨道质量合格，存在有限个局部超限点但无明显平均不平顺，无Ⅱ级以上局部超限但有明显的小幅值波动，存在有限个局部超限点和明显平均不平顺，同时存在严重局部不平顺和明显平均不平顺，在Ⅰ级容许偏差附近短波波动，存在有限局部超限点但明显平均不平顺且幅值较大，存在严重局部不平顺和严重平均不平顺。
4.根据权利要求1所述的轨道质量状态评定方法，其特征在于，轨道保养和维修计划建议包括：
近期无需保养或维修，保养计划或远期维修计划，近期维修计划，优先维修计划。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
当轨道不平顺质量指数评价法测算T值位于第一预设区间时，如果每公里轨道线路扣分总数S位于第四预设区间，则所述评定结果为轨道质量优良，近期无需保养或维修；
如果S位于第五预设区间之间，则所述评定结果为轨道质量合格，需列入保养计划或远期维修计划；
否则，所述评定结果为存在有限个局部超限点但无明显平均不平顺，需列入近期维修计划。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
当轨道不平顺质量指数评价法测算T值范围位于第二预设区间时，如果每公里轨道线路扣分总数S位于第四预设区间，则所述评定结果为轨道线路无Ⅱ级以上局部超限，有明显的小幅值波动，需列入保养计划或远期维修计划；
如果S位于第五预设区间之间，则所述评定结果为轨道线路存在有限个局部超限点和明显平均不平顺，需列入近期维修计划；
否则，则所述评定结果为存在严重局部不平顺和明显平均不平顺，需列入优先维修计划。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
当轨道不平顺质量指数评价法测算T值位于第三预设区间时，如果每公里轨道线路扣分总数S位于第四预设区间，则所述评定结果为轨道线路在Ⅰ级容许偏差附近短波波动，需列入近期维修计划；
如果S位于第五预设区间之间，则所述评定结果为轨道线路存在有限局部超限点但明显平均不平顺且幅值较大，需列入优先维修计划；
否则，则所述评定结果为存在严重局部不平顺和严重平均不平顺，需列入优先维修计划。
8.一种轨道质量状态评定系统，其特征在于，包括：
测量单元，用于检测轨道几何参数和列车运行动力学参数，并输出信号至计算单元；
计算单元，测量单元测得的模拟信号转化为数字信号，输入计算机进行初步分析和处理，并将计算结果输出至评定单元；
评定单元，对计算单元的数据进行轨道质量状态评定分析。
9.根据权利要求8所述的轨道质量状态评定系统，其特征在于，所述的测量单元测量的参数包括：
左、右高低，左、右轨向，轨距，水平，三角坑七项几何参数，车体垂向振动加速度和横向振动加速度两项列车运行动力学参数。
10.根据权利要求8所述的轨道质量状态评定系统，其特征在于，所述的计算单元：
计算各检测项目的平均值、标准差、200m区段轨道不平顺质量指数TQI、公里扣分值T、最大超限值、累计超限罚分值S；
输出至评定单元的计算结果包括公里扣分值T和累计超限罚分值S。
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