CN109208568A - 无砟轨道病害检测方法及检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无砟轨道病害检测方法及检测系统，该检测系统包括：激振器、地震仪、与地震仪通过数据线连接的数据处理器、以及通过数据线与地震仪相连接的多道检波器，激振器设置于无砟轨道的纵向分布线的一端的混凝土地面处；多道检波器分别与无砟轨道的混凝土地面相耦合，其中，多道检波器沿纵向分布线间隔设置并且每道检波器与纵向分布线之间的偏移距小于等于1米且相邻两道检波器之间的道间距小于等于0.5米。

Description

无砟轨道病害检测方法及检测系统

技术领域

本发明涉及高铁路基病害的检测方法，特别涉及一种无砟轨道病害检测方法及检测系统。

背景技术

经过多年的高速铁路建设，我国已经建成了世界上规模最大的高速铁路网。由于无砟轨道具有稳定高、刚度均匀好、结构耐久性强、维修工作量少和技术相对成熟等特点，目前高速铁路比较发达的国家大都采用无砟轨道作为主要的轨道结构型式。我国高速铁路也普遍采用无砟轨道技术。

然而，无砟轨道在长期运营和外界复杂自然环境作用下会不可避免地出现损坏和老化，高速行驶的列车对无砟轨道的破坏更加严重。目前，我国开始运营的高速铁路的无砟轨道结构或多或少的出现了一些病害和征兆，如秦沈客专、京津城际、武广客专、郑西高铁、沪宁高铁、京沪高铁等均有类比不一、程度不等的病害表征，而季节性冻土地区的高速铁路，冻胀类病害以及由冻胀引发的起伏、裂缝、脱空等病害也会对运营安全造成威胁。为了人民的生命财产安全，如何及时发现并修复这些可能引发事故的病害成为了当前高速铁路科研人员亟待解决的课题。

我国从20世纪60年代开始研究和铺设无砟轨道整体道床，经过40多年的研究与实践，在整体道床的结构设计、施工方法、轨道基础的技术要求等方面积累了一些经验。但由于局限于上部轨道结构的研究，缺少下部基础相关专业、部门之间的密切配合，特别是施工部门在施工过程中，对轨道基底、水害的处理不当，导致无砟轨道在应用过程中出现了不少问题。与法国、德国、日本等高速铁路发达国家相比，尚处于起步阶段，在理论研究、数值模拟、试验研究方面存在许多不足。目前国内关于无砟轨道整体道床病害理论研究方面较少，与之相关的文献十分缺乏。在已有文献中大多也仅从施工技术方面分析，对真正的病害产生机理很少去考虑。

目前，高速铁路无砟轨道病害主要体现为：道床板(轨道板)、底座板(混凝土支承层)及基床表层(级配碎石层)各层间可能存在空隙、与表层裂缝贯穿的空隙、混凝土层内不密实、底座板破裂等主要病害；铺筑上层混凝土结构时未能对下层混凝土表面进行充分凿毛、浮渣去除或粉尘清除、上下层混凝土施工间隔较长、混凝土欠或过捣固等问题，使得混凝土层间在列车高速荷载冲击振动下产生病害。由于设计问题，如配筋粗细、间隔、混凝土强度等原因促使产生的裂纹、裂缝等，这些技术因素可能发育成为上下贯穿裂缝并进一步引发层间病害。

目前高速运营铁路无砟轨道路基检测尚没有有效检测方法，有砟轨道路基检测方法有轨道检测车检测、原位测试及工程物探，各种方法如下：(1)铁路路基检测车：该车由多通道探地雷达系统、测振系统和定位系统组成，在车内装有探地雷达控制部分和数据采集主机；车底下装有3套探地雷达天线系统，3套收发天线分别位于线路中心、两钢轨外侧，同时测试3个纵剖面，定位系统由距离传感器和GPS组成，天线的几何尺寸和空间位置受车辆限界的限制，由于轨道板的强反射、道碴对电磁波的散射这都使向下传播的电磁波能量大大减少，影响勘探的深度，同时钢轨、接触网、高压线杆、沿线的通讯设备、道岔、桥梁防护网等干扰严重，这都会在雷达探测剖面中造成大量的干扰，而高速铁路无砟轨道病害规模都很小，轨道检测车很难发现，利用轨道检测车检测高铁路基几乎是不可能的；(2)土工试验：通过在路基的各结构层钻探取样，进行化验，获取路基土的力学指标，路基土压实度由EVD、EU-2D等不适合高铁路基检测，但是这种检测方式在运营线上几乎是不可能的；(3)工程物探方法：其主要方法是探地雷达法，但受钢筋屏蔽影响，尤其是像轨道板这样钢筋密度较大时难以得到钢筋背后的反射影像。其他像冲击回波法、面波法等弹性波法类由于分辨率不够，目前尚不能用于高速运营铁路无砟轨道病害检测。因此，急需寻找到一种能够适应已经运营的高速铁路无砟轨道病害的检测方法。

无砟轨道作为大型混凝土结构物，必然具有混凝土所固有的一些特性，例如温度影响、耐久性、裂缝、冻融、腐蚀等，所以，对高速铁路无砟轨道的病害检测可参照混凝土的缺陷检测技术进行。为了不影响高速铁路正常的行车安全，无损检测技术是非常适合于高速铁路无砟轨道病害检测的。混凝土的无损检测技术主要包括有：超声脉冲法、红外热像法、探地雷达法和脉冲回波法等。

其中超声脉冲法利用了超声脉冲，一种在混凝土中的传播速度来判定混凝土的缺陷。红外热像法通过混凝土中缺陷区的阻热传导的原理来判断混凝土缺陷的位置和大小。脉冲回波法是利用弹性波在混凝土内部产生振动的共振频率来判别混凝土缺陷。而探地雷达法以其无损、快速、高效等优点得到广泛认可与应用。

近十几年应用到铁路路基检测中的探地雷达方法与其他路基检测方法相比有着其独特的优点：首先，它是一种无损的检测方法，对于目前已知的大多数道床以及基床的病害都能够有效地可靠地进行检测；其次，它是可以对路基进行长距离连续检测的方法，一般可以将设备安置于任何类型的轨道车辆上，设定好参数后可以跟随轨道车进行检测，轨道车走到哪里它就可以检测到哪里，而且检测速度可以达到80km/h，西安铁路局研制的“高速扫描多通道铁路车载探地雷达系统”甚至可以达到最高175km/h的检测速；同时，它还是一种非常直观的检测方法，通过雷达成像技术，人们可以在雷达图像上清楚的识别道床的厚度，道床以及基床的各种病害等。应该说，运用探地雷达对铁路路基进行快速、连续地健康诊断已成为有砟路基重要检测方法。

通过探地雷达天线接收到的信号是由多种具有不同物理意义的信号所叠加而成的，包括了有效波即地下目标回波，以及其他各种杂波。探地雷达信号处理的目的就是要从各种杂波干扰中分离出能反映地下媒质分布情况的地下目标回波信号。而无砟轨道检测要透过4层钢筋，直接从轨道板表面用探地雷达检测基床病害，几乎是不可能的。

面波勘探是近年来开发的一种新的岩土工程勘探方法，其原理是通过测量在介质层中传播的瑞雷面波并计算其频散曲线，然后通过频散曲线反演推测地下的剪切波速度构造模型(张忠苗等,2003)。由于该方法简单快速，勘探精度高，在工程地质勘察和结构检测等领域受到越来越大的重视。根据振源形式不同，面波勘探技术可分为被动式和主动式两大类。被动式面波勘探利用自然界中广泛存在的地脉动作为信号源，由多台仪器在地面上组成观测台阵进行测量，所以又叫台阵地脉动勘探，具有勘探深度大(数十米至数千米)(冯少孔,2003)，环保节能和抗干扰性强的特点，其缺点是对浅层构造分辨率较低，同时地脉动观测时间较长，影响勘探效率。主动式面波勘探简称为面波勘探，分为稳态面波勘探和瞬态面波勘探两种方法。稳态面波勘探使用机械振动震源在地层中激发稳态波动，为增大勘探，震源装置往往非常笨重，不便于移动与操作，所以稳态面波法已经不太使用。瞬态面波法使用锤击作为震源，灵活方便，效率高，同时，与地脉动震源相比，人工震源信号强，信噪比高，勘探精度好。

目前，在地表结构探测、土地基加固效果检测、填海地基检测中常使用多道瞬态面波法，多道瞬态面波法是通过锤击、落重乃至炸药震源，产生一定频率范围的瑞雷波，瑞雷波仔地下地层传播过程中，其振幅随着深度衰减，能量基本限定在一个波长范围内。即同一波长的面波传播特性反映地质在水平方向的变化情况不同，不同波长的面波的传播特性反映不同深度的地质情况。均一地层表面激发的面波，其不同波长组分涉及的深度内介质弹性参数相同，从而具有相同的传播速度。面波在非均匀介质中传播时，其传播速度是频率的函数，即具有频散特性，因此，通过改变面波的频率，可以获得不同深度的面波速度。当将多道瞬态面波法应用在高铁路基病害的检测中时，地层的弹性分布越不均匀，面波频散的表现也越复杂。对于横向不均匀的地层，面波的频散数据更为复杂，并不容易定量解释。但在一些特定的地层条件下，如有局部地质体(空洞)存在，频散曲线出现可以识别的特殊频散特征，从而定性划分出地层的横向变化。在路基筏板下存在空洞的情况下，高阶面波能量增强，但又不能完全与基阶面波分离，从而频散曲线为高、基阶面波混合的形态，瞬态面波频散曲线表现为多次重复、曲线回折、无深部面波信号等现象，据此可以判定筏板脱空等异常。但是，如果将目前的瞬态面波法应用在无砟轨道病害检测中时，面波的分辨率是远远不够的，其难以检测出高速铁路无砟轨道的仅为数厘米甚至毫米的规格的病害。

因此，如何提高多道瞬态面波法中的面波的分辨率，使其能够精确地检测出高铁路基的小尺寸规格的病害则是本发明需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种灵敏度高、检测准确的无砟轨道病害检测方法及检测系统。

为了实现上述目的，本发明提供了一种无砟轨道病害检测方法，包括：(1)、配置地震仪、与地震仪通信连接的数据处理器、以及通过电缆与地震仪器相连接的多道检波器，检波器与无砟轨道的混凝土地面相耦合，其中，设置偏移距≤1m，道间距≤0.5m；(2)、采用单端激振法，检波器采集面波波形电讯号，地震仪将面波波形电讯号转换为瞬态面波数据处理装置能够识别的面波波形数据并传输至数据处理器，数据处理器监视面波波形数据，并圈定面波波形数据的窗口；(3)、数据处理器利用瞬态面波数据处理装置分离面波波形数据的窗口中不同频率的面波，计算不同频率的面波的波速，并得到频率-速度曲线；(4)、数据处理器利用频率-速度曲线计算和制作深度-速度曲线；以及(5)、数据处理器通过正反演计算，进行人机联作速度分层。

其中，检波器用于将地震波引起的地面震动转换成电讯号并通过电缆将电讯号送入地震仪，而地震仪将接受到电讯号放大、经过模/数转换器转换成二进制形式的波形数据，然后再传输至装有瞬态面波数据处理装置的数据处理器，利用数据处理器来进行后续的数据处理过程。

可选择地，在步骤(1)中，可采用北京骄鹏技术股份有限公司生产的SE-2404型地震仪，该地震仪在现场可实时显示振动信号波形，而且还设置有适合夜间工作的触摸屏，操作简单。

可选择地，在正式采集之前面波波形数据前，首先进行干扰波调查及偏移距实验，根据实验结果确定高铁无砟轨道路基检测的参数。优选地，在步骤(1)中，接收道数为12道，采样率为0.1ms，采样点数为1024样点，偏移距为0.6m，道间距为0.2m或0.3m。

优选地，在步骤(1)中，为了保证检波器与混凝土地面接触良好，卸下了检波器的原尾椎，另行连接了铁板块，并通过粘泥粘接将检波器与混凝土地面耦合，从而克服了水泥面安装检波器的困难，而且还保证了检波器与混凝土地面的有效耦合。

优选地，针对无砟轨道病害为毫米或厘米级别的特点，为了提高瞬态面波法的分辨率，将通常采用的4.5Hz的检波器改用为频率为60Hz的检波器。

可选择地，在检波器采集的原始记录的波形数据中，除了面波是有效波外，其他的都是干扰波。由于面波的频率低，能量强，而干扰波，诸如反射波、折射波和声波等的频率较高、能量较弱，因此，优选地，在步骤(1)之后且在步骤(2)之前还包括数据处理器对原始记录的波形数据进行低通滤波处理，以压制干扰波，增强有效的面波。

优选地，步骤(2)包括：首先在处理地震数据窗口下装入具有.C数据格式的单边激发等道距地震记录文件，然后对波形记录进行监视，其中，监视显示可上下移动记录图像，并可增减垂直和水平比例尺，还可增减记录波形的振幅和改变波形的显示颜色或灰度，并可上、下移动光标至记录的任意位置读取横坐标距离和纵坐标时间，另外还可以读取记录参数，如采样率或道间距等等；待进行监视显示后，接着可圈定面波波形数据窗口。

优选地，步骤(3)包括数据处理器通过频谱分析和相位分析，分离面波波形数据的窗口中不同频率的面波，使用互功率谱法计算相邻的检波器记录的相移，根据相位差法计算道间距的长度内的面波的传播速度，并得到频率-速度曲线。

优选地，步骤(4)包括数据处理器在频率-波长域中搜算和确定基阶面波的频谱峰脊，拾取频散数据，利用频率-速度曲线，换算成深度-速度曲线。

根据本发明的另一方面，提供一种无砟轨道病害检测系统，包括：激振器、地震仪、与地震仪通过数据线连接的数据处理器、以及通过数据线与地震仪相连接的多道检波器，激振器设置于无砟轨道的纵向分布线的一端的混凝土地面处；多道检波器分别与无砟轨道的混凝土地面相耦合，其中，多道检波器沿纵向分布线间隔设置并且每道检波器与纵向分布线之间的偏移距小于等于1米且相邻两道检波器之间的道间距小于等于0.5米。

优选地，多道检波器包括至少十个检波器。偏移距设定为0.5～0.7米，道间距设定为0.2～0.3米。

本发明的有益效果是：通过采用小微道间距、小偏移距的数据采集方式的小微道间距瞬态面波法，有效提高了面波的分辨率，使其可灵敏地检测出高速铁路无砟轨道的毫米到厘米级别的病害，而且，采集后的频散曲线通过数据处理后，可准确地、有效地分析出病害的性质和位置。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1示出了瞬态面波法的原理图。

图2示出了根据本发明一种实施方式的检测无砟轨道病害的面波频散曲线图。

图3示出了根据本发明一种实施方式的无砟轨道病害检测系统的示意图。

具体实施方式

接下来参照附图具体描述本发明的无砟轨道病害检测方法及系统。

在正式采集之前，本发明首先进行干扰波调查及偏移距实验，根据实验结果确定高铁无砟轨道路基检测的参数：偏移距0.6m，道间距0.2m，1m测点距，接收道数为12道；检测方法采用单端激振法，采样率0.1ms，采样点数为1024样点。

接着，卸下60Hz的检波器的尾椎，另连接上一块小铁板，然后用粘泥粘接，克服了水泥面安装检波器的困难，使检波器与混凝土地面有效的耦合在一起。

在检测无砟轨道病害时，本发明限制12道检波器之间的道间距非常微小，从而提高检测的灵敏度。为了适应这种小微道间距、小偏移距的数据采集方式，下面请参考图1，详细描述采集后的数据的处理过程。

首先在处理地震数据窗口下装入具有.C数据格式的单边激发等道距地震记录文件，然后对波形记录进行监视，其中，监视显示可上下移动记录图像，并可增减垂直和水平比例尺，还可增减记录波形的振幅和改变波形的显示颜色或灰度，并可上、下移动光标至记录的任意位置读取横坐标距离和纵坐标时间，另外还可以读取记录参数，如采样率或道间距等等；待进行监视显示后，接着可圈定面波波形数据窗口。在距离-时间域(X-t域)及相应的速度域中调整X1、X2、V1和V2，即可圈定出面波波形数据窗口。其中，X1和X2位调整道窗口，V1和V2为相应的高阶及低阶面波窗口。也就是说把形似扫帚状的面波区域圈定起来。在调整面波窗口时，通过上下左右箭头键翻页键等将光标转向，然后，在X-V窗口中自动显示X1、X2、V1和V2的值。

接着，需要确定面波的波速。由于瞬态激振所产生的面波记录波形，是时间域信号，包含了多个单频面波。通过数据处理器已录入的频谱分析和相位分析，将各个频率的面波分离出来，用互功率谱法计算相邻检波器记录的相移⊿Фi，则相邻道⊿x长度内面波的传播速度V_R用相位差可计算出。在窗口中选定频率-波数域(F-K域)，由程序计算输入记录的离散频谱、功率谱及互功率谱的相位谱，计算相干函数值，在各个频段内选择相干函数，在各个频段内选择相干函数大于某一频率的相位谱数据，以此计算相位差和计算波速V_R。

在制作频散曲线过程中，在频率-波数域(F-K域)搜索确定基阶面波的频谱峰脊，拾取频散数据，平行四边形的光标指出搜索频率-速度域(F-V域)。通过利用频率-速度曲线计算频散曲线，即波长-速度曲线，并以此换算成深度-速度曲线，在此基础上完成对频散曲线的深度解释。

最后，通过正反演计算，进行人机联作速度分层。

根据本发明提供的无砟轨道病害检测方法在检测高铁路桥过渡段时，如图2所示，从图中可以看出，过渡段处面波波速偏低，这表明过渡段的碾压不足或水泥含量不足，同时还检测出过渡段深度只有2.5m，明显厚度不足。另外，从图2中还可以看出，测点1、测点2和测点3师在过渡段上方范围，频散曲线形态相当于水平高速地层情况，测点4开始进入筏板上方范围，频散曲线形态折曲，测点7和测点9频散曲线形态有明显的异常，呈现出速度倒转等现象，据此判断路桥过渡段后路基筏板下有疑似脱空。经探地雷达检测验证后，发现本发明的检测结果完全准确。

以下是对本发明采用的瞬态面波法的介绍。

瞬态面波法是通过锤击、落重乃至炸药震源，产生一定频率范围的瑞雷波，根据面波传播理论，在地表自由面上，瑞雷波振动位移Ux、Uz由下式表示：

式中KR、Kp、KS是瑞雷波、纵波和横波的波数；x、z分别为传播距离和深度；a、b为衰减系数；B是和能量有关的常数。当z＝0时，上式则变为：

式中C是一与能量及波数有关的常数。

若将(3)、(4)两式取平方后相加，可得

该式为一椭圆方程，这表明在自由表面附近沿波传播方向的垂直平面内，瑞利波质点运动的轨迹是椭圆，椭圆的水平轴与垂直轴之比约为2:3。

面波在非均匀介质中传播时，其传播速度是频率的函数，即具有频散特性，这是应用面波法的前提条件。由于面波向介质中传播的范围约等于一个波长λR，目前认为在介质表面测到的面波速度是二分之一波长深度内的介质的平均速度。因此，通过改变面波的频率，可以获得不同深度的面波速度。

在有面波频散的介质中，面波传播速度vR将由介质的动刚度决定：高铁路基中表层为混凝土层，地层刚度大，瑞雷面波波速高。当高铁路基中有脱空时，除瑞雷面波波速降低外，在频率波数域还将会出现很强的高阶模态干扰，形成复杂频散曲线。这样，一方面带来了定性判断高铁路基中有脱空的能力，另一方面也给确定瑞雷面波速度带来了难度。由于高铁无砟轨道病害数毫米到数厘米级规模，尺寸很小，需用高灵敏度方法，而小/微道间距瞬态面波法可以较好的解决这一问题。

以下是本发明方法的一种非限制性示例。

采用北京骄鹏公司生产的SE-2404型地震仪，配置60Hz检波器。

正式采集之前首先进行了干扰波调查及偏移距实验，根据实验结果确定高铁无砟轨道路基检测的参数：0.6米偏移距，0.2米道间距，1米测点距；检测方法采用单端激振法，采样率0.1ms，采样点数为1024样点。为保证检波器与混凝土地面接触良好，去掉检波器尾锥，另接铁板块，采用粘泥粘接使检波器与混凝土地面耦合。

高铁无砟轨道板路基瞬态面波探测采用小/微道间距、小偏移距的数据采集方式，采用的面波处理装置主要分为两个步骤：

(一)由面波的时距曲线求取频散数据；

(二)由频散数据计算地层弹性参数。

面波数据处理具体流程：

1)对原始记录进行滤波处理：

在原始记录中，除了面波是有效波外，其它都是干扰波。由于面波的频率低，能量强，而干扰波(反射波、折射波和声波等)频率较高、能量较弱，因此对原始波形记录进行低通滤波处理可压制干扰波，增强有效波。

2)圈定面波数据窗口：

首先在处理地震数据窗口下装入具有.C数据格式的单边激发等道距地震记录文件，然后对波形记录进行监视显示。监视显示可上下移动记录图像，并可增减垂直和水平比例尺，还可增减记录波形的振幅和改变波形的显示颜色或灰度，并可上、下移动光标至记录的任意位置读取横坐标距离和纵坐标时间，另外还可以读取记录参数(如采样率、道间距等)。进行监视显示后，接着可圈定面波数据窗口。在X-t域(距离—时间域)及相应的速度域调整X1,X2,V1,V2即可圈定面波数据窗口。X1,X2为调整道窗口，V1,V2为相应的高阶及低阶面波窗口。也就是说把形似扫帚状的面波区域圈定起来。在调整面波窗口时，通过上下左右箭头键翻页键等将光标转向，在X-V窗口中自动显示X1,X2,V1,V2的值。

3)瑞雷波速度的确定：

瞬态激振所产生的面波记录波形，是时间域信号，包含了多个单频瑞雷波。如果能够分离出各个单频波，分别求出其相应的两个检波器间的时差，即可算出瑞雷波波速。事实上，在时域内是不可能的，必须通过频谱分析，相位分析，把各个频率的瑞雷波分离出来，用互功率谱法计算相邻检波器记录的相移⊿φi则相邻道⊿χ长度内瑞雷波的传播速度VR并用相位差法计算波速。在窗口中选定F-K，由程序计算输入记录的离散频谱、功率谱及互功率谱的相位谱，计算相干函数值，在各个频段内选择相干函数值，在各个频段内选择相干函数大于某一频率的相位谱数据，以此计算相位差和计算波速VR。

4)作频散曲线：

在F-K域搜索确定基阶面波的频谱峰脊，拾取频散数据，平行四边行的光标指出搜索F-V(频率—速度)区域。通过利用频率—速度曲线计算频散曲线(波长—速度曲线)，并以此换算成深度—速度曲线，在此基础上完成对频散曲线的深度解释。

5)通过正反演计算，进行人机联作速度分层。

请参照图3，本发明还提供一种无砟轨道病害检测系统，包括：激振器600、地震仪300、与地震仪300通过数据线连接的数据处理器400、以及通过数据线与地震仪相连接的多道检波器200，激振器600设置于无砟轨道的纵向分布线的一端的混凝土地面100处；多道检波器200分别与无砟轨道的混凝土地面100相耦合，其中，多道检波器沿纵向分布线间隔设置并且每道检波器与纵向分布线之间的偏移距小于等于1米且相邻两道检波器之间的道间距小于等于0.5米。

其中，多道检波器包括十二个检波器200。进一步包括控制单元500，控制单元500通过数据线与激振器600和数据处理器400相连，以控制激振器600的激发时间和频率，并且接收和分析数据处理器400的处理信号以判断混凝土地面100下方是否存在脱空缺陷。

尽管在此已详细描述本发明的优选实施方式，但要理解的是本发明并不局限于这里详细描述和示出的具体结构和步骤，在不偏离本发明的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。此外所揭示的各种参数可以根据具体使用条件在本发明所公开的范围内适当选取。此外所揭示的各个施工步骤也可以根据具体使用条件适当地增减或调整顺序。

Claims (10)

1.一种无砟轨道病害检测方法，其特征在于，包括：

(1)、配置地震仪、与所述地震仪通信连接的数据处理器、以及通过电缆与所述地震仪相连接的多道检波器，所述多道检波器分别与无砟轨道的混凝土地面相耦合，其中，所述多道检波器沿纵向分布线间隔设置并且每道检波器与所述纵向分布线之间的偏移距小于等于1米且相邻两道检波器之间的道间距小于等于0.5米；

(2)、采用激振器于所述纵向分布线的一端侧振击所述混凝土地面，所述检波器采集面波波形电讯号，所述地震仪将所述面波波形电讯号转换为所述数据处理器能够识别的面波波形数据并传输至所述数据处理器，所述数据处理器根据所述面波波形数据获得对应于每个所述检波器的面波频散曲线；以及

(3)、当其中一个检波器对应的面波频散曲线出现多次重复、曲线回折或深部无面波信号中的至少一种情形时，确定所述其中一个检波器所对应的混凝土地面下方存在脱空缺陷。

2.如权利要求1所述的无砟轨道病害检测方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，所述多道检波器包括十二个检波器，每个所述检波器的采样率设定为0.1毫秒，采样点数设定为1024样点。

3.如权利要求2所述的无砟轨道病害检测方法，其特征在于，所述偏移距设定为0.5～0.7米，所述道间距设定为0.2～0.3米。

4.如权利要求3所述的无砟轨道病害检测方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，将所述检波器的原尾椎替换成铁板块，通过粘泥粘接将所述检波器的铁板块与所述混凝土地面耦合。

5.如权利要求4所述的无砟轨道病害检测方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，选用频率为50～80赫兹的检波器。

6.如权利要求1所述的无砟轨道病害检测方法，其特征在于，在所述步骤(1)之后且在所述步骤(2)之前还包括采用所述数据处理器对原始记录的波形数据进行低通滤波处理，以压制干扰波而增强面波。

7.如权利要求1所述的无砟轨道病害检测方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，所述数据处理器采用瞬态面波数据处理装置分离所述面波波形数据的窗口中不同频率的面波，计算不同频率的所述面波的波速，并得到频率-速度曲线，并利用所述频率-速度曲线获得深度-速度曲线。

8.如权利要求7所述的无砟轨道病害检测方法，其特征在于，在所述步骤(2)中的圈定所述面波波形数据的窗口包括：在时间-距离域及相应的速度域中进行调整，以圈定所述面波波形数据的窗口。

9.一种如权利要求1～8中任一项所述的无砟轨道病害检测方法所采用的检测系统，其特征在于，包括：激振器、地震仪、与所述地震仪通过数据线连接的数据处理器、以及通过数据线与所述地震仪相连接的多道检波器，所述激振器设置于无砟轨道的纵向分布线的一端的混凝土地面处；所述多道检波器分别与无砟轨道的混凝土地面相耦合，其中，所述多道检波器沿所述纵向分布线间隔设置并且每道检波器与所述纵向分布线之间的偏移距小于等于1米且相邻两道检波器之间的道间距小于等于0.5米。

10.如权利要求9所述的检测系统，其特征在于，所述多道检波器包括至少十个检波器。