CN112044723A - 一种铁路脏污道床状态评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁路脏污道床状态评估方法，利用多个不同筛孔直径的清筛筛对道床挖出的所有介质进行分层清筛，清筛完成后，对不同粒径的脏污介质分别称重，计算不同颗粒脏污介质的质量百分比，由粗颗粒到细颗粒赋予从小到大的不同权重计算脏污度P，按脏污度P值大小排序，优先清筛脏污度P大的路段。本申请评估方法，符合道砟脏污导致道床病害的客观实际，使得道床清污管理决策更科学。

Description

一种铁路脏污道床状态评估方法

技术领域

本发明属于铁路养护技术领域，尤其涉及一种铁路脏污道床状态评估方法。

背景技术

我国有砟轨道12.5万公里以上，受风沙侵入、道砟磨耗以及车辆掉落物等脏污介质的污染，道砟骨料之间的缝隙被充填，影响道床的弹性和排水性能，在雨季过后极易形成道床板结和道床沉陷，影响铁路平顺乃至行车安全，因此，道床清筛养护是铁路修规管理的重要环节之一。

我国《普速铁路线路修理规则》以及货运重载铁路都有相关规定，当道床脏污率达到25％时就必须要进行清筛。对于特殊地段的脏污介质组成，尤其是货运专线，不仅要获得质量脏污率参数，还需要分析脏污介质的组成成分特征，以便于科学防范，减缓脏污进程，节约线路养护成本。依据《铁路线路修理规则条文说明》，有砟道床脏污率达到20％时即开始板结，达到30％时将全部板结，道床失去弹性，易出现成段翻浆冒泥，需要进行破底清筛，修理成本大幅提升。按照《铁路线路修理规则》的规定，道床脏污率＞25％并达到一定延长要相应地对线路设备质量进行扣分。

上述《规则》和《条文》中所指的脏污率，是质量百分比数据，即现场挖取枕木下30cm深度范围内道砟一次性过孔径25mm筛体，筛出的细碎颗粒占挖取道砟总质量的百分比。事实上，直径25mm筛体筛出的细碎颗粒主要包括了三种成分：一是直径略小于25mm的粗颗粒，主要来自道砟本身，由道砟经过振动冲击后的碎石组成，具有较好的排水性和一定的抗震性，对线路平顺危害程度较小，不会直接导致道床产生板结和喞泥病害；二是直径10mm左右的中颗粒，绝大部分来自道砟本身，由道砟经过振动冲击后的细小碎石组成，部分来自风沙侵入或货运散落介质，一定程度上影响道床排水性，是导致道床脏污直接恶化的粉细颗粒介质的骨架；三是直径小于5mm的粉细颗粒<D3，绝大部分来自风沙灰土侵入或货运散落介质，部分来自道砟磨耗产生的粉砂，这类介质直接影响道床的排水性，容易导致道床板结或喞泥，大幅降低道床抗震性能，严重危害线路的平顺和安全。

通过上述分析可知，一次性以挖验道砟过孔径25mm筛体得到的脏污率来评判道床是否应该清筛存在缺陷，需要优化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁路脏污道床状态评估方法，利用多个不同直径的清筛筛对道床挖出的所有介质进行分层清筛，清筛完成后，对不同粒径的脏污介质分别称重，计算不同颗粒脏污介质的质量百分比，由粗颗粒到细颗粒赋予从小到大的不同权重计算脏污度P，按脏污度P值大小排序，优先清筛脏污度P大的路段，使用这种评估方法，符合道床脏污导致病害的客观实际，使得道床清污更科学。

为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：

一种铁路脏污道床状态评估方法，包括如下步骤：

步骤一、利用清筛机具对道床挖出的所有挖出介质进行分层清筛，分层清筛时，清筛机具上各层的筛子的孔径从上到下逐渐减小；

清筛机具上设有三层筛子，从上到下分布取名为第一筛子、第二筛子和第三筛子，三层筛子对应的孔径分别为D1、D2和D3，其中，D1取值范围为25mm～20mm；D3取值小于等于5mm，D2取D1和D3的中值；

步骤二、清筛完成后，对第二筛子上留下的筛分脏污介质进行称重，计算其占所有挖出介质的质量百分比Q1，并给予权重W1；对第三筛子上留下的筛分脏污介质进行称重，计算其占所有挖出介质的质量百分比Q2，并给予权重W2；对第三筛子筛出的筛分脏污介质进行称重，计算其占所有挖出介质的质量百分比Q3，并给予权重W3；

其中，对于有砟客运专线，W1取0.1～0.2，W2取0.25～0.35，W3取0.5～0.6；对于煤运专线，W1取0.15～0.25，W2取0.3～0.4；W3取0.4～0.5，W1+W2+W3＝1；

步骤三、利用步骤二得到的质量百分比和权重，计算出脏污度P，在指导道床清筛决策时，按脏污度P值大小排序，优先清筛脏污度P大的铁路路段。

具体的，计算带权重的脏污度P，在指导道床清筛决策时，按脏污度P值大小排序，优先清筛脏污度P大的铁路路段；其中，

脏污度P＝Q1×W1+Q2×W2+Q3×W3。

具体的，所述清筛机具包括支座和设置于所述支座上的筛分单元，所述筛分单元与所述支座之间连接有弹性元件，所述筛分单元包括从上到下依次设置的所述第一筛子、第二筛子、第三筛子和料盘，相邻两筛子之间以及所述料盘与所述第三筛子之间均连接有支撑柱。

具体的，所述弹性元件为螺旋弹簧，所述料盘的底部设有插在所述螺旋弹簧中的导柱。

具体的，所述支撑柱包括相互插接配合的套筒和套柱。

具体的，所述支座上设有水准气泡。

具体的，所述第一筛子、第二筛子、第三筛子和料盘的侧部均设有可启闭的卸料阀门。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果在于：本发明使用大小不同孔径的筛子对道砟挖验取出介质进行清筛，按照筛出的不同直径脏污介质对道床危害程度的不同，由粗颗粒到细颗粒赋予由小到大的权重，重新计算用于评估道床脏污程度的参数—脏污度P，从而使得道床清筛选段更为精准，优化了清筛资源配置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，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是本发明实施例提供的清筛机具结构示意图。

具体实施方式

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作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。

参见图1，一种铁路脏污道床状态评估方法，包括如下步骤：

步骤一、利用清筛机具对道床挖出的所有挖出介质进行分层清筛，分层清筛时，清筛机具上各层的筛子的孔径从上到下逐渐减小。

具体的，清筛机具上设有三层筛子，从上到下分布取名为第一筛子1、第二筛子2和第三筛子3，三层筛子对应的孔径分别为D1、D2和D3，根据铁道行业规范，道床脏污评价的筛孔直径是25mm，综合考虑了道砟减震、排水等性能后，D1取25mm～20mm比较合理；此外，发明人研究发现，5mm以下的介质吸潮性强、遇水容易发粘，排水性大大减低，是导致道床板结和喞泥病害的主要和直接隐患，因此D3取值小于等于5mm，利用岩土介质级配原理，D2取D1和D3的中值合理，也即D2＝(D1+D3)/2。

步骤二、清筛完成后，对筛分出的不同粒径的筛分脏污介质分别称重，计算不同颗粒的筛分脏污介质的质量百分比，由粗颗粒到细颗粒赋予从小到大的不同权重；

具体的，对第二筛子2上留下的筛分脏污介质进行称重，计算其占所有挖出介质的质量百分比Q1，第二筛子2上留下的筛分脏污介质颗粒尺寸介于D1～D2之间，主要来自道砟本身，由道砟经过振动冲击后的碎石组成，具有较好的排水性和一定的抗震性，对线路平顺危害程度小，不会直接导致道床产生板结和喞泥病害，因此赋予较小的权重W1。

对第三筛子3上留下的筛分脏污介质进行称重，计算其占所有挖出介质的质量百分比Q2，第三筛子3上留下的筛分脏污介质颗粒尺寸介于D2～D3之间，绝大部分来自道砟本身，由道砟经过振动冲击后的碎石组成，部分来自风沙侵入或货运散落介质，一定程度上影响道床排水性，是导致道床脏污恶化的粉细颗粒介质的骨架，因此赋予中间值权重W2。

对第三筛子3筛出的筛分脏污介质进行称重，计算其占所有挖出介质的质量百分比Q3，第三筛子3筛出的筛分脏污介质颗粒尺寸最小，绝大部分来自风沙侵入或货运散落介质，部分来自道砟磨耗产生的粉砂，这类介质直接影响道床的排水性，容易导致道床板结或喞泥，大幅降低道床抗震性能，严重危害线路的平顺和安全，因此赋予较大的权重W3。

研究表明，对于有砟客运专线，细颗粒介质以中细沙和灰土为主，更容易导致道床病害，赋予W3较大权重，取0.5～0.6，相应地W2取0.25～0.35，W1取0.1～0.2；对于煤运专线，细颗粒介质主要以粉煤灰为主，部分为中细沙和灰土，赋予W3权重取0.4～0.5，W2取0.3～0.4，W1取0.15～0.25。

步骤三、计算带权重的脏污度P，在指导道床清筛决策时，按脏污度P值大小排序，优先清筛脏污度P大的铁路路段；其中，

脏污度P＝Q1×W1+Q2×W2+Q3×W3，W1+W2+W3＝1。

国家铁路规定用直径25mm筛过道砟，小于25mm以下的成分质量为总质量25％以上时，道床必须清筛，否则线路容易出现病害和形成危险，事实上，有些道砟含有较多的20mm直径的粗颗粒碎石，但其对铁路整体排水性、抗震性能没有太大损失，因此可以减缓清筛，而某些风沙较大的地方，因为细颗粒介质的侵入，按照国家铁路规范，20mm左右直径的粗颗粒含量相对较少，脏污率虽然并没有达到25％的清筛红线，但直接影响道床质量并极可能产生板结或喞泥现象的细颗粒含量相对较高，这时就应该提前清筛了。

本申请中带有权重的脏污度P继承了国家铁路规定，而且更能反映引起线路病害和危险的直接原因-细颗粒堵塞了排水通道、粘滞了碎石道砟，符合道床脏污导致病害的客观实际，使得道床清污更科学，这也是本发明的技术关键所在。

具体的，清筛机具包括支座4和设置于支座4上的筛分单元，筛分单元与支座4之间连接有弹性元件5，筛分单元包括从上到下依次设置的第一筛子1、第二筛子2、第三筛子3和料盘6，相邻两筛子之间以及料盘6与第三筛子3之间均连接有支撑柱7。

其中，弹性元件5为螺旋弹簧，料盘6的底部设有插在螺旋弹簧中的导柱，螺旋弹簧起到支撑和伸缩摇晃功能，当然也可以用弹簧片代替，弹簧片直接铆接或焊接在支座4上。另外，在支座4底部可以设置支脚，支脚为圆锥体、球缺或圆弧面体，既能在平面上，也能在有道砟等颗粒物的凹凸表面平稳安放，支脚有固定夹，每个角的高度可以调整好后用夹子固定，支座4上还可以设置水准气泡8，调整支脚的高度，水准气泡8居中时表示筛体基本水平。此外，可以在不同筛体之间加装称重仪表，清筛完成时就可以自动称重，支撑柱7包括相互插接配合的套筒和套柱，从而可以方便筛分单元的组装。

在实际应用中，第一筛子1、第二筛子2、第三筛子3和料盘6的侧部均设有可启闭的卸料阀门9，从而可以方便筛子或料盘6上留下的筛分脏污介质的取出。

清筛机具使用时，先利用支座4底部的支脚将支座4放置平稳，然后根据需要，将筛分单元安装在支座4上，关闭卸料阀门9，将挖出的污染道砟放置于最顶层筛体中，清筛人员摇动清筛机进行摇筛作业，不同粒径的脏污介质将分层下落存放在对应的筛体中，清筛完成后，通过卸料阀门9将干净道砟和不同粒径的脏污介质倒入称重容器分别称重。

上述实施例仅仅是清楚地说明本发明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种铁路脏污道床状态评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、利用清筛机具对道床挖出的所有挖出介质进行分层清筛，清筛机具上设有三层筛子，从上到下分布取名为第一筛子、第二筛子和第三筛子，三层筛子对应的孔径分别为D1、D2和D3，其中，D1取值范围为25mm～20mm；D3取值小于等于5mm，D2取D1和D3的中值；

步骤二、清筛完成后，对第二筛子上留下的筛分脏污介质进行称重，计算其占所有挖出介质的质量百分比Q1，并给予权重W1；对第三筛子上留下的筛分脏污介质进行称重，计算其占所有挖出介质的质量百分比Q2，并给予权重W2；对第三筛子筛出的筛分脏污介质进行称重，计算其占所有挖出介质的质量百分比Q3，并给予权重W3；

其中，对于有砟客运专线，W1取0.1～0.2，W2取0.25～0.35，W3取0.5～0.6；对于煤运专线，W1取0.15～0.25，W2取0.3～0.4，W3取0.4～0.5，W1+W2+W3＝1；

步骤三、利用步骤二得到的质量百分比和权重，计算出脏污度P，在指导道床清筛决策时，按脏污度P值大小排序，优先清筛脏污度P大的铁路路段；其中，

脏污度P＝Q1×W1+Q2×W2+Q3×W3。

2.根据权利要求1所述的铁路脏污道床状态评估方法，其特征在于：所述清筛机具包括支座和设置于所述支座上的筛分单元，所述筛分单元与所述支座之间连接有弹性元件，所述筛分单元包括从上到下依次设置的所述第一筛子、第二筛子、第三筛子和料盘，相邻两筛子之间以及所述料盘与所述第三筛子之间均连接有支撑柱。

3.根据权利要求2所述的铁路脏污道床状态评估方法，其特征在于：所述弹性元件为螺旋弹簧，所述料盘的底部设有插在所述螺旋弹簧中的导柱。

4.根据权利要求2所述的铁路脏污道床状态评估方法，其特征在于：所述支撑柱包括相互插接配合的套筒和套柱。

5.根据权利要求2所述的铁路脏污道床状态评估方法，其特征在于：所述支座上设有水准气泡。

6.根据权利要求2所述的铁路脏污道床状态评估方法，其特征在于：所述第一筛子、第二筛子、第三筛子和料盘的侧部均设有可启闭的卸料阀门。

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