CN107264575A - 轨道平整度的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了轨道平整度的检测方法，属于轨道故障检测技术领域；垂向轨道不平顺，包括高低、水平、扭曲、轨面等短波不平顺及钢轨轧制校直过程中形成的垂向周期性不平顺；横向轨道不平顺；包括轨向、轨距及钢轨轧制校直过程中形成的横向周期性不平顺。复合不平顺，在轨道一定范围内，垂向和横向不平顺共存称为轨道复合不平顺。曲线头尾的几何偏差，曲线圆缓点附近、缓直点附近，超高、正矢、轨距顺坡起点、终点不一致或不匹配形成的几何偏差，曲线圆缓点、缓直点的几何偏差造成了复合不平顺；轨道和车辆部件的寿命和维修周期较长；降低了辆振动、轮轨噪声；平稳、舒适、安全性好，降低了列车脱轨的机率。
Description
技术领域
本发明涉及轨道故障检测技术领域，具体涉及轨道平整度的检测方法。
背景技术
从运输高速、安全角度出发，日本、意大利、法国、德国、美国分别研制了适用于高速线路的综合安全检测车。检测从过去的单一项目检测发展为多用途、多项目、多任务的检测，为轨道基础设施状态检测、控制、维护打下了基础，也为轨道高速、安全运输提供了有力保障。
East i是日本完全利用其国内的技术开发的综合检测列车，由7辆车组成，可以检测轨道几何参数、接触网、通信信号、轮轨作用力、环境噪声等内容，最高检测速度可达275Km/h，各检测系统各自独立完成检测工作，整个检测列车在速度、时间和里程位置上保持同步。德国“阿基米德号”是继日本铁路以外仅有的综合检测列车。“阿基米德”高速检测列车检测速度达到220公里/小时。据称，已具备在任何时候以220公里/小时运行速度，检测119个不同参数的能力，能检测轨道几何参数、钢轨断面、钢轨波浪磨耗、接触网及受流状态、通信和信号、车体和轴箱加速度、轮轨作用力等。MGV是专为法国高速铁路研制的综合检测列车，检测速度设计为320km/h，检测线路的总长为2×1800km，检测周期预计为两周一次，设计目标是在列车正常运行条件下采集各基础设施参数。
伴随线路检测技术的发展，轨道状态检测手段由以往单纯的手工静态检查，发展成当今依靠激光、陀螺、摄像、电子、计算机网络等技术产品实现的轨道动态检测，真实再现轮轨作用下的轨道实际状态，在配备齐全的铁路轨道机械化设备情况下，实现轨道状态养修分开、管修分开、天窗修、状态修、针对性维修变成现实。
伴随铁路高速重载运输的不断发展，世界各国不仅重视高技术、高科技产品在铁路方面的应用,更加高度重视成熟先进的管理技术与管理方法的应用和借鉴。在铁路硬件设施趋于完善的情况下,相应配套的铁路基础设施软件将是实现铁路安全运输的重要保障，其软件部分包括轨道管理体制，轨道养修模式和养修手段,轨道状态检测手段，轨道状态管理、评价标准，安全标准的确立，以及其他管理技术的补充与完善等等。
轨道不平顺是指：轨道几何形状、尺寸和空间位置的偏差；直线轨道不平、不直，对中心线位置和轨道高度、宽度正确尺寸的偏离；曲线轨道不圆顺，偏离曲线中心线位置，偏离曲率、超高、轨距的正确数值，偏离顺坡变化尺寸等轨道几何偏差。
轨道是由泥土、岩石、钢材、木材、混凝土等多种材料组成的，它有别于房屋、桥梁等建筑物，是一种较为松散的建筑结构形式。在列车和各种外力作用下，容许存在一定的弹性和塑性变形。在使用过程中轨道结构的状态不断变化，产生各种轨道不平顺。伴随列车的不间断运行，轨道不平顺不可避免。
列车车轮在轨道上周而复始的作用，其轮轨作用力使轨道不平顺不断发生、发展恶化。各种轨道不平顺对列车运行平稳性、乘坐舒适性、运行安全性、轮轨作用力、车辆和轨道部件的使用寿命、轨道状态的恶化速度均有较大影响。轨道不平顺的变化也会造成列车车辆运行部件的伤损加剧和使用寿命的减少，严重的轨道不平顺会引起列车颠覆或脱轨。轨道状态与列车运行的相互作用关系，直接关系铁路运输安全效益，所以必须高度重视。
发明内容
针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种结构设计合理、操作方便、加工效率高且质量稳定的轨道平整度的检测方法。
本发明的轨道平整度的检测方法，它包含以下步骤：
1、垂向轨道不平顺，包括高低、水平、扭曲、轨面等短波不平顺及钢轨轧制校直过程中形成的垂向周期性不平顺；
1.1、高低不平顺；高低不平顺是指钢轨顶面或线路中心线竖向（与轨道平面垂直的方向）的凹凸不平，它主要是由线路施工和大修作业的高程偏差、桥梁挠曲变形、轨道垂向刚度不一致、道床和路基的不均匀残余变形或沉降不均匀、轨道各部件间的间隔不相等、存在暗坑吊板等造成的；
1.2、水平不平顺；水平不平顺是指轨道同一横截面上左右两轨顶面的相对高差。它是由于左右轨道两侧强度的不一致或受力不均匀而造成的；
1.3、平面扭曲不平顺；三角坑是指左右两轨顶面相对于轨道平面的扭曲，用相隔一定距离的两个横截面水平幅值的代数差度量，它是由水平不平顺值计算而得；
1.4、轨面短波不平顺；轨面短波不平顺是指钢轨顶面小范围内的不平顺，它是由焊缝不平、轨面不均匀磨耗、擦伤、接头错牙等形成。其形式分为周期性和非周期性不平顺两种，其中周期性不平顺主要由波纹磨耗和波浪磨耗产生，钢轨在轧制过程中也能形成轨身垂向的周期性不平顺，非周期性不平顺由焊缝不平、接头错牙、轨面擦伤、剥离掉块等产生；
2、横向轨道不平顺；包括轨向、轨距及钢轨轧制校直过程中形成的横向周期性不平顺。
2.1、轨向不平顺；铺轨施工和大修作业的轨道中心线定位偏差、轨排横向残余变形积累和轨头侧面磨耗不均匀、扣件失效、轨道横向弹性不一致等原因造成轨向不平顺；
2.2、轨距偏差；通常扣件不良、轨枕挡肩失效、轨头侧面磨耗等会造成轨距偏差；
2.3、周期性不平顺；钢轨轧制过程中的变形会形成横向周期性不平顺；
3、复合不平顺，在轨道一定范围内，垂向和横向不平顺共存称为轨道复合不平顺。曲线头尾的几何偏差，曲线圆缓点附近、缓直点附近，超高、正矢、轨距顺坡起点、终点不一致或不匹配形成的几何偏差，曲线圆缓点、缓直点的几何偏差造成了复合不平顺。
4、静态轨道不平顺，无轮载作用时，人工或轻型测量小车测得的不平顺通常称为静态不平顺通常称为静态不平顺。
静态不平顺不能如实反映暗坑、空吊板、刚度不均匀等形成的不平顺，只能部份反映路基道床不均匀残余变形积累形成的不平顺。静态不平顺只是行车条件下完整的轨道不平顺在无列车轮载时，部份的、不确定的表象。
5、动态轨道不平顺，用轨检车测得的在列车车轮荷载作用下才完全显现出的轨道不平顺称为动态不平顺。
真正对行车安全、轮轨作用力、车辆振动产生实际影响的轨道不平顺是动态不平顺。因此，各国轨道不平顺的各种监控管理标准，尤其是安全管理标准，大多是依据动态不平顺值来制定。
5.1、通常情况下，同一地段动态不平顺与静态不平顺的波形有较大差异。暗坑、吊板越多，不良扣件越多，道床密实度越不均匀，差异就越大。
5.2、动态不平顺的幅值越大，动、静态之间的差异越大。
5.3、新线铺轨建成后，既有铁路大修、维修作业完工时，动、静态不平顺的差异较小，起道捣固、拨道作业的质量越好越均匀，两者差异越小。
5.4、具有高平顺性的高速铁路，动、静态值差异较一般轨道小。
5.5、无碴轨道动、静态之间的差异较小。
6、动、静态不平顺幅值间的关系
6.1、动、静态不平顺的幅值一般不存在一一对应的函数关系。
6.2、通过大量数据统计分析，可得出一个静态值可能对应一组动态值的结论结论。同样，一个动态值也可能对应一组静态值。但在一定置信度（通常95%）的条件下，可以找到相互间对应的最大可能值，能够绘出动、静态不平顺的统计关系曲线；
6.3、相同轨道结构、不同种类的轨道不平顺，动、静态幅值之间的差异和相互关系各不相同。
本发明的有益效果：对行车平稳舒适和行车安全都有重要影响；便于控制行车速度， 稳定运行的高速列车的振动和轮轨间的作用力都不大，行车安全和平稳舒适性能够得到保证，轨道和车辆部件的寿命和维修周期较长；降低了辆振动、轮轨噪声；平稳、舒适、安全性好，降低了列车脱轨的机率。
具体实施方式
本具体实施方式采用以下技术方案：它包含以下步骤：
1、垂向轨道不平顺，包括高低、水平、扭曲、轨面等短波不平顺及钢轨轧制校直过程中形成的垂向周期性不平顺；
1.1、高低不平顺；高低不平顺是指钢轨顶面或线路中心线竖向（与轨道平面垂直的方向）的凹凸不平，它主要是由线路施工和大修作业的高程偏差、桥梁挠曲变形、轨道垂向刚度不一致、道床和路基的不均匀残余变形或沉降不均匀、轨道各部件间的间隔不相等、存在暗坑吊板等造成的；
1.2、水平不平顺；水平不平顺是指轨道同一横截面上左右两轨顶面的相对高差。它是由于左右轨道两侧强度的不一致或受力不均匀而造成的；
1.3、平面扭曲不平顺；三角坑是指左右两轨顶面相对于轨道平面的扭曲，用相隔一定距离的两个横截面水平幅值的代数差度量，它是由水平不平顺值计算而得；
1.4、轨面短波不平顺；轨面短波不平顺是指钢轨顶面小范围内的不平顺，它是由焊缝不平、轨面不均匀磨耗、擦伤、接头错牙等形成。其形式分为周期性和非周期性不平顺两种，其中周期性不平顺主要由波纹磨耗和波浪磨耗产生，钢轨在轧制过程中也能形成轨身垂向的周期性不平顺，非周期性不平顺由焊缝不平、接头错牙、轨面擦伤、剥离掉块等产生；
2、横向轨道不平顺；包括轨向、轨距及钢轨轧制校直过程中形成的横向周期性不平顺。
2.1、轨向不平顺；铺轨施工和大修作业的轨道中心线定位偏差、轨排横向残余变形积累和轨头侧面磨耗不均匀、扣件失效、轨道横向弹性不一致等原因造成轨向不平顺；
2.2、轨距偏差；通常扣件不良、轨枕挡肩失效、轨头侧面磨耗等会造成轨距偏差；
2.3、周期性不平顺；钢轨轧制过程中的变形会形成横向周期性不平顺；
3、复合不平顺，在轨道一定范围内，垂向和横向不平顺共存称为轨道复合不平顺。曲线头尾的几何偏差，曲线圆缓点附近、缓直点附近，超高、正矢、轨距顺坡起点、终点不一致或不匹配形成的几何偏差，曲线圆缓点、缓直点的几何偏差造成了复合不平顺。
4、静态轨道不平顺，无轮载作用时，人工或轻型测量小车测得的不平顺通常称为静态不平顺通常称为静态不平顺。
静态不平顺不能如实反映暗坑、空吊板、刚度不均匀等形成的不平顺，只能部份反映路基道床不均匀残余变形积累形成的不平顺。静态不平顺只是行车条件下完整的轨道不平顺在无列车轮载时，部份的、不确定的表象。
5、动态轨道不平顺，用轨检车测得的在列车车轮荷载作用下才完全显现出的轨道不平顺称为动态不平顺。
真正对行车安全、轮轨作用力、车辆振动产生实际影响的轨道不平顺是动态不平顺。因此，各国轨道不平顺的各种监控管理标准，尤其是安全管理标准，大多是依据动态不平顺值来制定。
5.1、通常情况下，同一地段动态不平顺与静态不平顺的波形有较大差异。暗坑、吊板越多，不良扣件越多，道床密实度越不均匀，差异就越大。
5.2、动态不平顺的幅值越大，动、静态之间的差异越大。
5.3、新线铺轨建成后，既有铁路大修、维修作业完工时，动、静态不平顺的差异较小，起道捣固、拨道作业的质量越好越均匀，两者差异越小。
5.4、具有高平顺性的高速铁路，动、静态值差异较一般轨道小。
5.5、无碴轨道动、静态之间的差异较小。
6、动、静态不平顺幅值间的关系
6.1、动、静态不平顺的幅值一般不存在一一对应的函数关系。
6.2、通过大量数据统计分析，可得出一个静态值可能对应一组动态值的结论结论。同样，一个动态值也可能对应一组静态值。但在一定置信度（通常95%）的条件下，可以找到相互间对应的最大可能值，能够绘出动、静态不平顺的统计关系曲线；
6.3、相同轨道结构、不同种类的轨道不平顺，动、静态幅值之间的差异和相互关系各不相同。
本发明的有益效果：对行车平稳舒适和行车安全都有重要影响；便于控制行车速度， 稳定运行的高速列车的振动和轮轨间的作用力都不大，行车安全和平稳舒适性能够得到保证，轨道和车辆部件的寿命和维修周期较长；降低了辆振动、轮轨噪声；平稳、舒适、安全性好，降低了列车脱轨的机率。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (1)
1.轨道平整度的检测方法，其特征在于它包含以下步骤：
(1)、垂向轨道不平顺，包括高低、水平、扭曲、轨面等短波不平顺及钢轨轧制校直过程中形成的垂向周期性不平顺；
(1.1)、高低不平顺；高低不平顺是指钢轨顶面或线路中心线竖向的凹凸不平，它主要是由线路施工和大修作业的高程偏差、桥梁挠曲变形、轨道垂向刚度不一致、道床和路基的不均匀残余变形或沉降不均匀、轨道各部件间的间隔不相等、存在暗坑吊板等造成的；
(1.2)、水平不平顺；水平不平顺是指轨道同一横截面上左右两轨顶面的相对高差；
(1.3)、平面扭曲不平顺；三角坑是指左右两轨顶面相对于轨道平面的扭曲，用相隔一定距离的两个横截面水平幅值的代数差度量，它是由水平不平顺值计算而得；
(1.4)、轨面短波不平顺；轨面短波不平顺是指钢轨顶面小范围内的不平顺，它是由焊缝不平、轨面不均匀磨耗、擦伤、接头错牙等形成；其形式分为周期性和非周期性不平顺两种，其中周期性不平顺主要由波纹磨耗和波浪磨耗产生，钢轨在轧制过程中也能形成轨身垂向的周期性不平顺，非周期性不平顺由焊缝不平、接头错牙、轨面擦伤、剥离掉块等产生；
(2)、横向轨道不平顺；包括轨向、轨距及钢轨轧制校直过程中形成的横向周期性不平顺；
(2.1)、轨向不平顺；铺轨施工和大修作业的轨道中心线定位偏差、轨排横向残余变形积累和轨头侧面磨耗不均匀、扣件失效、轨道横向弹性不一致等原因造成轨向不平顺；
(2.2)、轨距偏差；通常扣件不良、轨枕挡肩失效、轨头侧面磨耗等会造成轨距偏差；
(2.3)、周期性不平顺；钢轨轧制过程中的变形会形成横向周期性不平顺；
(3)、复合不平顺，在轨道一定范围内，垂向和横向不平顺共存称为轨道复合不平顺；曲线头尾的几何偏差，曲线圆缓点附近、缓直点附近，超高、正矢、轨距顺坡起点、终点不一致或不匹配形成的几何偏差，曲线圆缓点、缓直点的几何偏差造成了复合不平顺；
(4)、静态轨道不平顺，无轮载作用时，人工或轻型测量小车测得的不平顺通常称为静态不平顺通常称为静态不平顺；
静态不平顺不能如实反映暗坑、空吊板、刚度不均匀等形成的不平顺，只能部份反映路基道床不均匀残余变形积累形成的不平顺；静态不平顺只是行车条件下完整的轨道不平顺在无列车轮载时，部份的、不确定的表象；
(5)、动态轨道不平顺，用轨检车测得的在列车车轮荷载作用下才完全显现出的轨道不平顺称为动态不平顺；
真正对行车安全、轮轨作用力、车辆振动产生实际影响的轨道不平顺是动态不平顺；因此，各国轨道不平顺的各种监控管理标准，尤其是安全管理标准，大多是依据动态不平顺值来制定；
(5.1)、通常情况下，同一地段动态不平顺与静态不平顺的波形有较大差异；暗坑、吊板越多，不良扣件越多，道床密实度越不均匀，差异就越大；
(5.2)、动态不平顺的幅值越大，动、静态之间的差异越大；
(5.3)、新线铺轨建成后，既有铁路大修、维修作业完工时，动、静态不平顺的差异较小，起道捣固、拨道作业的质量越好越均匀，两者差异越小；
(5.4)、具有高平顺性的高速铁路，动、静态值差异较一般轨道小；
(5.5)、无碴轨道动、静态之间的差异较小；
(6)、动、静态不平顺幅值间的关系；
(6.1)、动、静态不平顺的幅值一般不存在一一对应的函数关系；
(6.2)、通过大量数据统计分析，可得出一个静态值可能对应一组动态值的结论结论；
(6.3)、相同轨道结构、不同种类的轨道不平顺，动、静态幅值之间的差异和相互关系各不相同于。
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