CN112364297A - 一种普速线路钢轨使用状态评估方法 - Google Patents

一种普速线路钢轨使用状态评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种普速线路钢轨使用状态评估方法，首先根据各个工务段的管辖区的不同和年通过总量来划分测量区间，并收集区间内的钢轨信息，根据钢轨信息确定出测量里程。随后进行钢轨检测，获取钢轨信息参数，包括钢轨廓形GQI、磨耗量、光带宽度和位置、病害情况、损伤结果。再根据检测得到的钢轨信息参数，同时结合钢轨总通过量和近次打磨后的通过总量，进行钢轨使用状态评估，并根据各项钢轨状态基础参数进行评分，根据病害对结果进行扣分，最终给出钢轨总分，根据评级状态指导钢轨打磨。本发明综合考虑钢轨各个指标，通过测量得到钢轨数据信息，对钢轨进行精细化的评分和评级，根据评级信息优化钢轨打磨计划安排，提高资源使用率。

Description

一种普速线路钢轨使用状态评估方法
技术领域
本发明属于铁路线路工程技术领域，是一种普速线路钢轨使用状态评估方法。
背景技术
钢轨打磨旨在解决钢轨表面病害问题，优化钢轨廓形，改善轮轨接触关系，延长钢轨使用寿命。目前普速线路钢轨打磨是以“周期性”为主，即依据钢轨打磨维修周期指导打磨计划编排，在确定打磨范围后再进行钢轨状态调查、设计和实施。但是“周期性”的打磨具有以下几个问题：
(1)打磨体量大、打磨车作业能力有限。
中国铁路上海局集团有限公司管内普速线路正线有6000余公里，但普速线路近年平均打磨机力仅有3040余公里，2017年、2018年普速线路年计划打磨量分别为3549km、4939km，两年分别完成打磨2992km、3094.9km，均未能完成任务。
(2)高速线路打磨比重呈上升趋势
随着廓形打磨理念的深入，工务部、段都认识到钢轨打磨的重要性，高铁钢轨打磨里程也明显提高，高铁打磨量占比快速增大。2017年和2018年普速线路分别完成打磨2992公里、3095公里，高速线路打磨分别1951公里、2508公里。这导致普速线路打磨作业完成度不高。
(3)同线路相邻两年打磨存在重复区段
上海局管内四条干线(京沪、沪昆、陇海、京九)里程总和为3500公里，近两年平均年完成打磨里程都稳定在1750km左右，即理论上两年可完成一次全线贯通。然而存在两年同一区段钢轨重复打磨的情况，如近期服务的京沪线，2018年打磨过且2019年再次打磨的里程数高达264km。
进行普速线路钢轨状态评估，可切实掌握钢轨使用状态，为打磨机力分配提供数据支持和依据。在有限打磨机力的情况下，充分发挥钢轨打磨的作用，保障钢轨使用状态，有利于钢轨打磨从“周期修”向“状态修”的转变。
发明内容
针对以上问题，本发明提出了一种针对普速线路钢轨使用状态评估的方法，通过对钢轨线路基础数据采集、调查线路钢轨状态、大数据分析评估、结合相关计算方法对钢轨状态进行评估，基于评估结果打磨进行指导。
本发明提出一种针对普速线路钢轨使用状态评估的方法，通过下述步骤实现：
步骤1：区段划分。
步骤2：确定检测里程。
步骤3：获取钢轨参数信息，包括钢轨廓形GQI，钢轨磨耗量、钢轨光带位置、钢轨病害情况、钢轨损伤。
步骤4：根据步骤3中所述钢轨信息，结合近次钢轨打磨后的通过总重，对钢轨各项指标进行过评估，包括钢轨状态基础评分与钢轨病害扣分。
步骤5：根据各指标的权重不同，进行加权求和，对钢轨使用状态进行评分并分级。
步骤6：根据以上方法来进行钢轨评级根据评级状态指导钢轨打磨。
本发明的优点在于：
1、本发明一种针对普速线路钢轨使用状态评估的方法，综合考虑钢轨各个指标，对钢轨状态进行评级。
2、本发明一种针对普速线路钢轨使用状态评估的方法，通过测量得到钢轨数据信息，根据本发明提出的评估方法，对钢轨进行精细化的评分和评级。
3、本发明一种针对普速线路钢轨使用状态评估的方法，对钢轨评级后，可以根据评级信息优化钢轨打磨计划安排，提高资源使用率。
附图说明
图1为本发明一种普速线路钢轨使用状态评估方法流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明做进一步的详细说明。
本发明一种普速线路钢轨使用状态评估方法，具体通过以下步骤实现：
步骤1：划分测量区段
根据各个工务段的管辖区的不同和年通过总量来划分测量区间，划分过程中需要权衡钢轨年总通过量和不同工务段的负责区域，将同一个工务段管辖区内的每年总通过量相同或者相似(相差10Mt)的钢轨划分为一个区间。例如，根据管辖区域的不同分为徐州、蚌埠、南京和上海工务段，根据通过量的不同将徐州工务段的管辖区划分为利国-徐州段、徐州-符离集段等多个区间。
步骤2：确定检测里程
收集整条线路的相关信息，包括钢轨打磨履历、钢轨通过总重、钢轨上道年份、钢轨曲线信息，确定钢轨检测里程。其中打磨履历是指钢轨使用时间、打磨次数、打磨时间的统计信息；钢轨通过总重是指在钢轨上方车辆通过总的重量；钢轨上道年份是指钢轨铺设的日期；钢轨曲线信息是指钢轨区间内不同曲线半径的线路的长度、占比等信息。
步骤3：获取钢轨重要参数信息
检测各区间钢轨重要参数信息，主要包括钢轨廓形GQI，钢轨磨耗量、钢轨光带位置、钢轨病害情况、钢轨损伤结果等信息。
步骤4：各区间钢轨使用状态进行评估
根据步骤3中所述钢轨信息，结合近次钢轨打磨后的通过总重，对各区间钢轨使用状态进行评估，包括状态基础评分，与钢轨病害扣分。
其中，状态基础评分包括GQI、光带、钢轨通过总重、钢轨磨耗、近次打磨后通过总重、钢轨损伤的评分，并结合钢轨各类病害情况进行扣分，包括鱼鳞伤、掉块、擦伤、肥边与波磨等。
状态基础评分具体评分方法为：
1、GQI评分：
检测区段GQI评分方式如下：
Figure BDA0002763551130000031
其中，i表示区段内钢轨所包含的曲线和直线段的总个数，GQIi表示第i条直线或曲线的GQI评分数值，li表示第i段直线或曲线的长度，L表示检测区段钢轨的全长。
2、光带评分：
光带评分由光带宽度评分和光带位置评分加权得到，如下：
光带评分＝光带宽度评分×0.7+光带位置评分×0.3
其中，光带宽度评分方式如下：
Figure BDA0002763551130000032
其中，bi为第i段直线或曲线的光带宽度。
光带位置评分方式如下：
Figure BDA0002763551130000033
其中，ai为第i条直线或曲线光带距内侧的距离。
3、区间通过总重评分
Figure BDA0002763551130000034
其中，La为区间钢轨总长度；J为区间为钢轨曲线和直线的条数；其中，各曲线或直线总重评分j通过计算得到，如下：
Figure BDA0002763551130000041
式中，TWj为第j条直线或直线钢轨通过总重，单位为Mt。
d、钢轨磨耗评分
Figure BDA0002763551130000042
其中，各曲线或直线磨耗评分j通过通过钢轨磨耗达到重伤得0分，钢轨磨耗轻伤分界点为50分为基准对钢轨磨耗进行评判，如下：
Figure BDA0002763551130000043
式中，W1j为第j条曲(直)线的垂磨，W2j为第j条曲(直)线的侧磨，钢轨磨耗轻重伤标准参照《普速铁路线路修理规则》第3.6.3条。
e、近次打磨后通过总重评分
根据各曲线或直线最近一次的打磨记录，对最近一次打磨后至今的累计通过运量，对各直线和曲线进行评分，依据参考《普速铁路线路修理规则》第4.12.3条。
Figure BDA0002763551130000044
其中，各曲线或直线近次打磨后累计运量评分j通过计算得到，如下：
Figure BDA0002763551130000045
式中，TLj为最近一次打磨后通过累计总重。
f、钢轨损伤评分
钢轨损伤评分＝100-(FG轻发×15+FG轻×30+FG重×55)
其中，FG轻发为轻发伤数量，FG轻为轻伤数量，FG重为重伤数量。各区间范围内每一处轻发伤扣15分、轻伤扣30分，重伤扣55分，扣满100分或超过100分的即为0分。轻发伤、轻伤、重伤是钢轨探伤系统直接导出的钢轨损伤数据。
钢轨病害扣分如下：
A、鱼鳞伤扣分
Figure BDA0002763551130000051
式中，FI轻为轻型鱼鳞伤分布长度，FI重为重型鱼鳞伤分布长度，L曲为检测区段曲线长度。检测区段内根据鱼鳞伤分布长度所占检测区段比例，进行相应的扣分，轻型鱼鳞伤扣30分，重型鱼鳞伤扣70分。鱼鳞伤轻重现场采用便携式探伤仪进行探伤，对于深度超过1mm的鱼鳞伤判定为重型，对于未超过1mm的鱼鳞伤判定为轻型，则鱼鳞伤扣分方式为：
B、掉块扣分
掉块扣分＝FD轻×10+FD中×30+FD重×60
其中：FD轻为轻型掉块数量，FD中为中型掉块数量，FD重为重型掉块数量。检测区段内每一处轻型掉块扣10分、中型掉块扣30分，重型掉块扣60分，轻型掉块为掉块未达到轻伤标准，中型掉块为掉块达到轻伤标准，但未达到重伤标准，重型掉块及掉块达到重伤标准，轻、重伤标准参考《普速铁路线路修理规则》第3.6.3条。
C、擦伤扣分
擦伤扣分＝FB轻×10+FB中×30+FB重×60
其中：FB轻为轻型擦伤数量，FB中为中型擦伤数量，FB重为重型掉擦伤数量。检测区段内每一处轻型擦伤扣10分、中型擦伤扣30分，重型擦伤扣60分，轻型擦伤为擦伤未达到轻伤标准，中型擦伤为擦伤达到轻伤标准，但未达到重伤标准，重型擦伤为擦伤达到重伤标准。轻、重伤标准参考《普速铁路线路修理规则》第3.6.3条。
D、波磨扣分
波磨扣分＝FC轻×20+FC重×60
其中：FC轻为轻型波磨数量，FC重为重型波磨数量。检测区段内每一处轻型波磨扣20分、重型波磨扣60分，轻型波磨即波磨未达到轻伤标准，重型波磨即达到轻伤标准，轻伤标准参考《普速铁路线路修理规则》第3.6.3条。
E、肥边扣分
肥边扣分＝FE轻×15+FE重×40
其中：FE轻为轻型肥边数量，FE重为重型肥边数量。检测区段内每一处肥边进行扣分，一处轻型肥边扣15分、重型肥边扣40分，轻型肥边即肥边未超过整治标准，重型肥边即超过整治标准，肥边整治限度参考《普速铁路线路修理规则》第3.6.12条。
步骤5：钢轨使用状态评分并分级。
对于钢轨状态基础分的评分，由于轮轨关系影响钢轨使用状态关键指标之一，给予钢轨廓形GQI评分60％的权重，其他指标权重分别为光带5％，钢轨通过总重5％，钢轨磨耗5％，近次打磨后通过总重10％，钢轨损伤15％，总计100％。结合京沪线钢轨使用现状，钢轨病害扣分权重为鱼鳞伤10％，掉块5％，擦伤5％，肥边5％，波磨5％，总计30％，如表1。
表1钢轨使用状态评估权重分配
Figure BDA0002763551130000061
在各项指标进行评估后，根据各指标的权重不同，进行加权求和，对钢轨使用状态进行评分并分级，由于在检测实施过程中各个区间的钢轨难以全部测量，因此计算过程中，各分区的GQI评分，光带评分、鱼鳞伤扣分、掉块扣分、擦伤扣分、波磨扣分、肥边扣分均以所计算的检测区段内对应评分进行最终钢轨使用状态评分计算。钢轨使用状态分级具体分为A、B、C三级。分级方法如下：
表2钢轨使用状态分级标准
序号 分数 等级
1 85(包含)-100 A
2 70(包含)-85 B
3 70分以下 C
步骤6：根据以上方法来进行钢轨评级根据评级状态指导钢轨打磨。
以下为京沪线钢轨使用状态评估表，根据钢轨分类原则，对各区间内钢轨进行分类检测，通过对钢轨GQI、光带、钢轨通过总重、钢轨磨耗、近次打磨后通过总重、钢轨损伤、钢轨病害等项目进行评测，最终对钢轨进行评级。将评估结果对工务部处、段进行交底，对C级区段优先安排打磨，可视情况对B类区间进行打磨，可将有限的打磨机力安排至状态较差的区间，从而实现提高钢轨使用状态。
表1钢轨使用状态评估表
Figure BDA0002763551130000081

Claims (8)

1.一种普速线路钢轨使用状态评估方法，其特征在于：通过下述步骤实现：
步骤1：区段划分；
步骤2：确定检测里程；
步骤3：获取钢轨参数信息，包括钢轨廓形GQI，钢轨磨耗量、钢轨光带位置、钢轨病害情况、钢轨损伤；
步骤4：根据步骤3中所述钢轨信息，结合近次钢轨打磨后的通过总重，对钢轨各项指标进行过评估，包括钢轨状态基础评分与钢轨病害扣分；
步骤5：根据各指标的权重不同，进行加权求和，对钢轨使用状态进行评分并分级；
步骤6：根据以上方法来进行钢轨评级根据评级状态指导钢轨打磨。
2.如权利要求1所述一种普速线路钢轨使用状态评估方法，其特征在于：步骤1中，区段划分需根据各个工务段的管辖区的不同和年通过总量进行划分。
3.如权利要求1所述一种普速线路钢轨使用状态评估方法，其特征在于：步骤2中，步骤2中，检测里程根据收集整条线路的相关信息进行确定，包括钢轨打磨履历、钢轨通过总重、钢轨上道年份、钢轨曲线信息。
4.如权利要求1所述一种普速线路钢轨使用状态评估方法，其特征在于：步骤4中，钢轨状态基础评分按照GQI、光带、钢轨通过总重、钢轨磨耗、近次打磨后通过总重、钢轨损伤的评分作为钢轨状态的基础分，结合钢轨各类病害情况进行扣分，包括鱼鳞伤扣分。
5.如权利要求4所述一种普速线路钢轨使用状态评估方法，其特征在于：基础状态评分具体方式为：
a、GQI评分：
检测区段GQI计算方式如下：
Figure FDA0002763551120000011
其中，i表示区段内钢轨所包含的曲线和直线段的总个数，GQIi表示第i条直线或曲线的GQI评分数值，li表示第i段直线或曲线的长度，L表示检测区段钢轨的全长；
b、光带评分：
检测区段内光带宽度和光带位置评分，光带评分由光带宽度评分和光带位置评分加权得到，如下：
光带评分＝光带宽度评分×0.7+光带位置评分×0.3
①光带宽度评分计算方法如下：
Figure FDA0002763551120000021
其中，bi为第i段直线或曲线的光带宽度；
②光带位置评分计算方法如下：
Figure FDA0002763551120000022
其中，ai为第i条直线或曲线光带距内侧的距离；
c、区间钢轨通过总重评分
通过总重评分计算方法如下：
Figure FDA0002763551120000023
Figure FDA0002763551120000024
其中：
La为区间钢轨总长度；
Figure FDA0002763551120000025
TWj为区间内第j条直线或直线钢轨通过总重，单位为Mt；
d、钢轨磨耗评分
检测区间磨耗的评分，钢轨磨耗达到重伤得0分，钢轨磨耗轻伤分界点为50分为基准进行评判；
Figure FDA0002763551120000026
其中：
Figure FDA0002763551120000031
W1j为第j条曲线或直线的垂磨，W2j为第j条曲线或直线的侧磨；
e、近次打磨后通过总重评分
根据各曲线或直线最近一次的打磨记录，对最近一次打磨后至今的累计通过运量，对各直线和曲线进行评分；
Figure FDA0002763551120000032
其中：
Figure FDA0002763551120000033
其中，TLj为最近一次打磨后通过累计总重；
f、钢轨损伤评分
各区间范围内每一处轻发伤扣15分、轻伤扣30分，重伤扣55分，扣满100分或超过100分的即为0分；
钢轨损伤评分＝100-(FG轻发×15+FG轻×30+FG重×55)
其中FG轻发为轻发伤，FG轻为轻伤，FG重为重伤。
6.如权利要求4所述一种普速线路钢轨使用状态评估方法，其特征在于：钢轨各类病害情况扣分方式为：
A、鱼鳞伤扣分
检测区段内根据鱼鳞伤分布长度所占检测区段比例，进行相应的扣分，轻型鱼鳞伤扣30分，重型鱼鳞伤扣70分；
计算方法如下：
Figure FDA0002763551120000034
FI轻为轻型鱼鳞伤分布长度，FI重为重型鱼鳞伤分布长度，L曲为检测区段曲线长度；
B、掉块扣分
检测区段内每一处轻型掉块扣10分、中型掉块扣30分，重型掉块扣60分；
掉块扣分＝FD轻×10+FD中×30+FD重×60
其中：FD轻为轻型掉块，FD中为中型掉块，FD重为重型掉块；
C、擦伤扣分
检测区段内每一处轻型擦伤扣10分、中型擦伤扣30分，重型擦伤扣60分；
擦伤扣分＝FB轻×10+FB中×30+FB重×60
其中：FB轻为轻型擦伤，FB中为中型擦伤，FB重为重型掉擦伤；
D、波磨扣分
检测区段内每一处轻型波磨扣20分、重型波磨扣60分，轻型波磨即波磨未达到轻伤标准；
波磨扣分＝FC轻×20+FC重×60
其中：FC轻为轻型波磨，FC重为重型波磨；
E、肥边扣分
检测区段内每一处肥边进行扣分，一处轻型肥边扣15分、重型肥边扣40分；
肥边扣分＝FE轻×15+FE重×40
其中：FE轻为轻型肥边，FE重为重型肥边。
7.如权利要求1所述一种普速线路钢轨使用状态评估方法，其特征在于：步骤5中，给予钢轨廓形GQI评分60％的权重，其他指标权重分别为光带5％，钢轨通过总重5％，钢轨磨耗5％，近次打磨后通过总重10％，钢轨损伤15％，总计100％。结合京沪线钢轨使用现状，钢轨病害扣分权重为鱼鳞伤10％，掉块5％，擦伤5％，肥边5％，波磨5％，总计30％。
8.如权利要求1所述一种普速线路钢轨使用状态评估方法，其特征在于：步骤5中，钢轨使用状态分级具体分为A、B、C三级。85-100为A级；70-85为B级；70以下为C级。
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