轨检车图纸分析与病害整治.ppt

轨检车图纸分析与病害整治 总则 轨道检查车 以下简称轨检车 是检查轨道状态 查找轨道病害 评定线路动态质量 指导线路维修的动态检查设备 其作用是通过检查了解和掌握线路局部不平顺 峰值管理 线路区段整体不平顺 均值管理 的动态质量 相比静态检查 能够正确反应线路在轮轨作用下的实际变化 更能评价列车运行安全性指标 对线路养护维修工作进行指导 实现轨道科学管理 轨检车检测的项目 轨道几何参数 左高低 右高低 左轨向 右轨向 水平 轨距 三角坑 超高 曲率以及长波轨道不平顺 车体响应参数 车体横向加速度 车体垂向加速度 辅助评价参数 轨道质量指数 各单项轨道质量指数 波形显示软件是用于运行过程中实时显示或者事后回放波形的软件 并能进行波形的的对比 测量 实时打印等 其波形参数包括轨距 轨距变化率 70米高低 70米轨向 曲率 曲率变化率 左史轨向 左史高低 超高 三角坑 ALD 水平加速度 垂直加速度等 还可以自己调整 整个界面分为 A 波形显示区 B 参数显示区和公里显示区 C 如图所示 高低 钢轨顶面沿轨道延长垂向凹凸不平顺 高低的检测原理 高低是指钢轨顶面纵向起伏变化 高低采用惯性基准原理测量 得到高低变化的空间曲线 同时可换算成弦测值 除了曲率和水平测量用的传感器外 在车体两侧底板上分别安装了垂直加速度计和位移计 LACC和RACC LPDT和RPDT 从加速度计可以得到车体惯性位移 从位移计得到车体与轴箱 即轨道 的相对位移 同样也实现了惯性基准测量 测量高低用的测量传感器如图 高低的测量结果输出为空间曲线 也可以通过软件转换成20m弦测值 水平 同一横截面上左右轨顶面相对在水平面的高度差 但不含曲线上按规定设置的超高值及超高顺坡量 超高 同一横截面上左右轨顶面相对在水平面的高度差 水平的检测原理 水平为轨道同一横断面内钢轨顶面之高差 曲线水平称为超高 测量水聘用的的传感器分布如图从图中可以看出 陀螺平台在这里换成了直接安装在车体纵梁内的倾斜仪 实际上就是加速度计 只是在这里作为水平仪使用 ROLL和YAW角速率陀螺 采用补偿或滤波等方法自动消除倾斜仪INCL输出的分量的影响 即加速度自动补偿系统 CAS系统 上述YAW为INCL提供补偿信号 轨向 钢轨内侧轨距点垂直于轨道方向偏离轨距点平均位置的偏差 分左右轨向 轨向也称作方向 方向的检测原理 方向指钢轨内侧面轨距点沿轨道纵向水平位置的变化 利用左右股轨距测量装置所测的左右股轨距变化或位移 轨距点相对纵向轨迹 轨向 扭曲 三角坑 左右两轨顶面用相距一定基长的水平的代数差表示 包括缓和曲线超高顺坡造成的扭曲量 轨检车基长取2 5米 扭曲 三角坑 的检测原理 扭曲反映了钢轨顶面的平面性 扭曲会使车轮抬高面悬空 使车辆产生3点支撑1点悬空 极易造成脱轨掉道 扭曲值h为 h a b c d h h1 h2 h1为轨道横断面I I的水平值 h2为轨道断面 的水平值 h1 h2为基长L 断面I I与断面 之间距 时两轨道断面的水平差 水平已经测出 所以只要按规定基长取两断面水平差即可计算出扭曲值 三角坑基长可任意设定 如2 5米 5米 15米连续计算基长的扭曲值 轨检车检测系统基长定为2 4米 该值接近客车转向架 2 44m 的轮对轴距 基长可在18m内变换 监测范围 100mm 误差 1 5mm 轨距 两股钢轨轨面下16mm范围内 两股钢轨作用边之间的最小距离 曲率的检测原理 曲率为一定弦长曲线轨道 如30米 对应的圆心角a 即度 30m 度数大 曲率大 半径小 反之 度数小 曲率小 半径大 轨检车通过曲线时 测量轨检车每通过30米后车体方向角的变化值 计算出轨检车通过30米后的相应圆心角的变化值 即曲率 曲率 曲率变化率是检测曲线圆顺度的波形通道 能正确判断曲线正矢连续差和曲线的圆顺度 曲率变化率的波形通道有突变 正矢肯定不好 70m高低 70m范围内钢轨顶面沿轨道延长垂向凹凸不平顺 1 5 70m是长波高低和轨向不平顺随机信号所包含的波长范围 以往轨检车检测输出和评价的高低和轨向波长范围是1 5 42m 对于160km h以下线路1 5 42m波长范围的高低和轨向不平顺足以反映影响行车安全和舒适性 但160km h以上是1 5 42m波长范围的高低和轨向不平顺主要反映影响行车安全 考虑舒适性必须而需重点考虑1 5 70m波长范围的高低和轨向不平顺 横加变化率 由相隔18米的两点实际测量的横向加速度差除以18米得到 车辆定距离 轨距变化率 由相隔2 5米的两点实际测量的轨距差除以米得到 车轴定距 轨距变化率直接影响轮轨接触几何 危机行车安全和舒适性 曲率变化率 由相隔18米的两点实际测量的曲率差除以18米得到 车辆定距离 曲率是以列车走行的单位距离轨道的方向角的变化表示 轨检车检测性能应了解的内容 用轨检车对轨道进行动态检测 掌握线路在列车实际动载作用下 轨道几何尺寸偏差与相关的各项参数 曲线要素 区段总结报告 公里总结报告 及相应的轨道质量指数 各种偏差的加权平均值 TQI是了解掌握线路区段整体不平顺 是均值管理的考核内容 轨检车检测项目正负号定义 轨检车检测项目正负号定义 轨检车正向 检测梁位于轨检车二位端 定义二位端至一位端方向为轨检车正向 轨检车行使方向不轨检车正向一致时为正向检测 反之为反向检测 轨距 偏差 正负 实际轨距大于标准轨距时轨距偏差为正 反之为负 高低正负 高低向上为正 向下为负 轨向正负 顺轨检车正向 轨向向左为正 向右为负 水平正负 顺轨检车正向 左轨高为正 反之为负 曲率正负 顺轨检车正向 右拐曲线曲率为正 左拐曲线曲率为负 车体水平加速度 平行车体地板 垂直于轨道方向 顺轨检车正向 向左为正 车体垂向加速度 垂直于车体地板 向上为正 轨道地面标志 ALD 轨道上的道岔 道口 桥梁 轨距拉杆 公里标等设备含有的金属部件 轨检车可用安装于轨距吊梁中部的电涡流传感器检测到 根据检测返回的信号的不同 区分设备类型 把它标在里程图上 就可以方便准确地找出病害的位置 道岔标志 轨检车直向或侧向过道岔时 安装在轨检梁上的ALD传感器经过转辙器尖轨拉杆和导曲线钢轨 直向通过道岔 或连接部分直股连接钢轨 侧向通过道岔 产生高电压信号 拉杆较细 ALD反应持续时间短 ALD信号表现为两根小刺 导曲线钢轨和连接部分直股连接钢轨较粗 ALD反应持续时间较长 同时ALD通过轨迹斜交钢轨 因此ALD经过导曲线钢轨和连接部分直股连接钢轨时产生等边梯形信号曲线 百米标 公里标 电容枕 桥梁标志 桥梁标志 轨检车通过桥时 安装在轨检梁上的ALD传感器在通过桥两头护轨梭头时产生感应产生一对高电压信号并且当ALD传感器偏离轨检梁中心较大时ALD还能感应到桥梁护轨产生高电压信号 护轨处ALD信号波动是由于检测梁随转向架横向摆动引起ALD与护轨距离变化产生的 现在许多新建桥梁无护轨 这时桥梁位置较难识别 桥头常见的轨道不平顺超限是路桥过渡段不均匀下沉产生的高低超限 特别是长波长高低不平顺超限 道口标志 平交道口处在轨道中心一般有钢筋混凝土板和其钢板约束 当ALD传感器从上面经过时产生感应 产生高电压信号 平交道口日常较难维修 因此产生空吊 道口常见的病害是三角坑和轨距 但有时因平交道口处因泥土覆盖在轨距点上产生虚假的小轨距超限 电容枕信号特征 当ALD传感器通过电容枕时产生感应 产生高电压信号 但持续时间较短 当ALD增益调节恰好当时能检测到电容智能位置 电容枕一般等间距布置 根据电容枕位置也可以确定轨道病害确切位置 曲线曲率超高特征 根据病害相对于曲线距离确定轨道病害位置 按列车行驶方向曲线分左右曲线 右曲线超高曲率均为正 即左轨高 对于固定性辙叉 轨检车通过叉心有害空间时 钢轨实际作用边不连续 对于图像测量方法 如GJ 5型轨检车 检测的轨距点和高低点实际根据有害空间处翼轨计算得出 因此轨距 水平 三角坑和一单侧钢轨高低轨向会出现尖刺 此时超限在编辑时应予删除 对于GJ 4 G 型轨检车 高低仍采用接触式测量方法 车轮通过有害空间时 由于车轮半径较大 轨检车检测的高低 水平和三角坑不平顺波形连续正常 这时激光点打到翼轨上 单边轨距异常 因此要删除该位置的轨距和一单侧轨向不平顺超限 对于可动心轨道岔 辙叉区无有害空间 检测结果正常 一般不用编辑 轨检车侧向低速通过道岔导曲线时 由于导曲线不设超高 超高通道信号较小 但导曲线一般半径较小 曲率信号较大 因此结合ALD信号比较容易确定侧向过叉位置 如图所示 同时由于没有设超高和导曲线半径较小 惯性包内轨向加速度变化较大 轨向平衡能力差 同时由于滤波原因把小半径曲线的部分成分当作轨向输出 因此低速侧向道岔时的轨向超限应予删除 检测结果报告表 GJ 6型和GJ 4型轨检车提供IIC文件包括 一 二 三 四级超限报告表 区段总结报告 每公里扣分 曲线报告 TQI等数据 轨检车提供一 二 三 四级超限报告表 图中有超限地点 超限类型 超限峰值 长度 速度 km h 线形 直 缓 圆 级别 检测标准 一级超限 每处扣1分 二级超限 每处扣5分 三级超限 每处扣100分 四级超限 每处扣301分 轨道质量指数报告表 TQI 本系统以每200m为一检查区段 计算高低 左 右 轨向 左 右 轨距 水平 三角坑七项几何参数均方差 它们的和为轨道质量指数 简称TQI 车体垂直振动加速度 车体水平振动加速度的均方差为参考指标 当某区段质量指数大于该限界值时 TQI值后面打印 符号 以此作为该200m区段超限值警告 轨道质量指数代表着某一区段轨道的整体质量 它不受检测标准和速度的影响 更能反映轨道的实际状态 作为衡量轨道质量的指标比扣分法更科学 更合理 运用轨道质量指数使不同等级线路 不同检测标准的轨道质量具有可比性 路局 站段可用它定性评价某一设备管理单位以及某条线轨道质量的控制水平 指导线路综合养护 轨道质量指数是轨道质量的综合反映 这一特性决定了它指导现场不是单一撬病害 单一项目的养护 而是对某一区段 通常200m 的综合养护 确定综合养护管理限界值 目前 铁路线路维修规则 所定的轨道质量指数管理限界值 V 100为15 100 V 120为14 120 V 160为11 160 V 200为9 200 V 250为8 300 V 350为5 由于各铁路局 各条线路轨道结构 运输条件以及养护水平的不同 其值可以有所不同 综合养护管理限界值的确定 可在铁道部所定15 0的基础上 根据本单位管内各因素的变化情况及合理的修程工作量加以修定 运用轨道质量指数指导综合 根据轨道质量指数值确定综合养护地点轨道质量指数高的地段有相当比例是在道岔区 因此要对超过轨道质量指数管理限界值的地段进行核查 确定需要综合养护的地点 根据轨道质量指数分项指标确定综合养护的方法某一区段 通常为200m 轨道质量指数由七项单项指数组成 即左高低 右高低 左轨向 右轨向 轨距 水平 三角坑 因此在养护前应分析轨道质量指数分项指数 若该区段大部分单项指数均较高 则对该区段需进行全项目的养护 若该区段仅有某一项戒两项指数较高 如高低不良 则只需对高低进行综合养护 如全起全捣 公里小结报告表 汇总表中包含各检查项目超限病害级数 每级病害个数 每项扣分数所占百分比 平均每公里扣分数及每级别病害总扣分数都在该表中反映 报表说明 平均每公里一 二 三 四级超限的数量 如果平均每公里一 二级超限的数量较多 则说明轨道几何状态较差 日后的养护工作应以轨面养护为主 如果没有三 四级超限 平均0每公里二级超限也很少 则说明轨道几何状态控制较好 日后的养护工作应以结构养护为主 控制作业质量 超限病害的查找 利用轨道状态波形图查找超限病害 根据所查线路检测标准 结合公里小结表 按病害超限三级 二级 一级的顺序在波形图上相应检测项目通道上点圈出来 并确定超限具体里程 根据线型和附近的地面标志查找到病害的准确位置 利用特征点查找病害的准确位置 利用轨道状态波形图提供的公里标 道岔 道口 桥梁 超高 曲率等特征 推算出与需复核超限病害的相对距离 在现场复核时 先找到如上所述特征点 再根据出分波形图的相对位置 确定病害所在的位置 进行超限病害查找复核 轨检车检测到一处病害在曲线上 我们可以从资料提供的大致里程位置找到该曲线 再从圆缓点或者直缓点开始查找 道岔标志波形图 根据波形图中给出的具体道岔位置 我们可以以此为特征点 比较容易地在现场第一组道岔间查找出A点三角坑超限位置 进行复核 同样在第二组道岔附近查找出C点三角坑超限位置 道岔找病害的准确位置方法 有明显有害空间的道岔可以通过有害空间位置结合车站配线图来查找病害 从图上可以看出明显的有害空间 根据道岔全长37 907m减去辙叉长度和尖轨前至接头长度 可以推算出尖轨尖位置 进而根据尖轨长度推断出尖轨跟端 进而我们可以确认西村2 岔导曲线前部分至尖轨中部轨距 轨向不良 同时该组道岔的尖轨的水平不良 还1处高低 三角坑 对无明显有害空间的 我们通过图上其他ALD地面标志结合车站配线图来确定整组道岔在图上的位置 进而正确查找到病害发生的地点 如图 我们可以明显看到尖轨第二拉杆处有一5 5mm大轨距 其道岔辙叉部分轨距 轨向也不良 我们还通过图上导曲线位置结合车站配线图来确定整组道岔在图上的位置 进而正确查找到病害发生的地点 从图上看整组道岔从心轨部分至岔尖轨向不良 尖轨中部偏后位置有1处大轨距 岔后的高低不良 直线地段无明显地面标志查找病害的准确位置方法 由于轨检车在检测时有时会有里程误差 波形图上显示的里程不是实际现场里程 对直线地段前后无明显地点标志的病害无法通过寻找地面标志来找到正确的位置 这就增加了寻找病害的难度 这就要我们先核对里程误差来确定病害的实际位置 如何核对里程误差 在轨检车匀速检测下 我们可以通过病害前后的车站道岔和曲线里程误差来核对该病害的实际里程 检测波形图中 根据道口标志推算出三角坑超限具体位置 进行查找复核 注意检测方向增 减里程 我们可以在现场先确定道口所在地 就比较容易地查找复核到三角坑项目超限 通过历史图形对照来查找病害确切位置 水加病害的查找 水加是对轨道质量的综合反映 水加出分通常不仅仅是由于某一病害引起 而往往是由几种或多种病害叠加影响而造成的 仅以轨道几何尺寸而言 水加扣分可能由轨向 轨距 水平 三角坑几种因素影响而成 而垂加扣分可能由高低 水平 三角坑几种因素影响而成 因此在查找水加扣分此类病害时 可先在波形图上查找 具体方法是 先找到水加出分里程 结合波形图查看这一处横断直线附近各项目的波形和峰值情况 根据波形图提供的情况确定水加病害的原因 复合病害的查找 复合病害是指同一地点存在多种病害或相邻地点存在连续几处同一病害 对于此类病害要引起高度重视 特别在提速区段 建议将此类病害的级别进行升级考虑 即一级病害按二级及以上考虑 二级病害按三级及以上考虑 查找时 先在状态波形图上对各项目按检查标准划出一 二 三级病害的阀限值线 对于同一地点有2处及以上病害或50m范围内有连续3处同一病害时 即为复合病害并进行升级处理 特别要重视同一地点的水平与轨向复合病害 高低不平顺病害的危害 众所周知 高低不平顺 简称高低 会增加列车通过时的冲击动力 加速轨道结构和道床的变形 对车辆设备 列车行车安全构成危害 其危害大小与高低的幅值 变化率成正比 与高低波长成反比 对车辆影响较大的高低有三种 第一种 波长在2m以内的高低 其特征幅值较小 波长较短 但变化率较大 对车轮的作用力也较大 如列车速度为60 110km h时 高低引起的激振频率接近客车转向架的自振频率 将产生很大的轴箱垂直振动加速度 引起这种类型高低的因素主要为接头低扣 大轨缝及钢轨打塌 掉坑 鞍磨等 第二种 波长在10m左右的高低 现场较常见 其特征幅值较大 波长较长 能使车体产生沉浮和点头振动 如列车速度为60 110km h时 高低引起的激振频率接近客车车体自振频率 将产生较大的车体垂直振动 这种类型的高低易产生在桥头 道口 隧道 涵洞 道床翻浆地段软硬接合部 第三种 波长在20m左右的高低 其特征是幅值较大 波长较长 能使车体产生点头振动 当车体振幅方向与高低振幅方向相同时 将使车体产生较大振动 这种高低较少 现场工作人员容易忽视 因此 现场检查高低所用的弦线应携带20m 在检查时可以根据情况不同用任意弦测量 轨距病害的危害及成因 轨距病害幅值过大或过小 在其他因素作用下 可能会引起列车脱轨或爬轨 影响轨距偏差值主要有以下几个方面 轨道结构不良 如钢轨肥边 硬弯 曲线不均匀侧磨 木枕失效 道钉浮离 轨撑失效 扣件爬离 轨距挡板磨耗 提速道岔基本轨刨切等 几何尺寸不良 如轨距超限 轨距递减不顺 方向不良等 框架刚度减弱 扣件扣压力不足 轨道外侧扣件离缝弹性挤开 木枕线路尤其如此 等 轨距加宽值设置差异 轨检车曲线轨距加宽值扣除与铁道部 铁路线路维修规则 一致 道岔区轨距加宽值不扣除 曲线半径设置与实际曲线半径不一致 引起轨距加宽值扣除不一致 轨向病害的危害及成因分析 轨向检测项目是评价直线轨道的平直度和曲线轨道的圆顺度 轨向病害过大会使车轮受到横向冲击 引起车辆左右晃动和车体摇摆振动 对列车的平稳度和舒适度产生较大影响 加速轨道结构和道床的变形 影响轨向偏差值主要有以下几个方面 几何尺寸不良 直线区段方向不良 曲线区段不圆顺 正矢超限 轨距递减不顺等 轨道结构不良 钢轨硬弯 不均匀磨耗 木枕失效 连续道钉浮离等 框架刚度减弱 扣件扣压力不足 轨道弹性不均匀挤开等 水平病害的危害及成因分析 水平病害偏差值过大将使车辆产生倾斜和侧滚振动 引起轮轨作用力变化 当水平超限幅值和运行速度一定时 其短波水平超限比长波水平超限对车辆产生的影响大 影响水平偏差值主要有以下几个方面 两股钢轨下沉量不一致 一股钢轨有空吊 暗坑现象 缓和曲线超高顺坡不良 三角坑病害的危害及成因分析 平面扭曲不平顺 一般称三角坑 既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截面水平幅值的代数差度量 三角坑病害偏差值过大 会引起轮轨作用力变化 从而影响行车平稳性 其高点会使车辆出现侧滚 同时对车体附加一个垂直力 使车辆产生垂直振动 其低点会使车轮悬空减载 同时使车辆转向架扭曲变形 在其他因素作用下可能造成列车脱轨 影响三角坑偏差值主要是空吊 暗坑 反撬水平 缓和曲线超高顺坡不良 直缓点 缓曲点易出三角坑 等 振动测量的检测原理 车体振动加速度是速度变化后 一种力的感觉 它不完全反映线路单项病害的大小 多数反映线路的复合 多种病害集聚一坑 病害 是几种病害叠加的反映 车体垂直加速度和水平加速度都是机车车辆对轨道几何偏差的动力响应 也是对机车车辆运行平稳的测量 它在机车车辆构造 运行条件 测量装置等同的情况下 用比较的方法 间接地综合反映轨道几何的技术状态 从加速度不速度的关系可知 加速度与速度成正比关系 加速度就是在匀变速直线运动中 速度的变化不所用时间的比值 车体振动加速度的产生 与线路上部技术状态的优劣和列车运行速度高低有密切关系 振动测量是发现轨道病害 监控和评价轨道平顺性的重要手段之一 通过车体振动加速度测量评价长波轨道不平顺和旅客舒适度的重要指标 车体振动加速度是几种病害互相影响 互相叠加的结果 看来速度越高 横向加速度扣分越多 轨检车垂直加速度扣分几乎是0 横向加速度占扣分总数的30 50 车体振动加速度病害的危害及成因分析 车体振动加速度 垂加 水加 病害过大 直接影响列车的平稳度 旅客的舒适度 在其他因素作用下可能引起列车脱轨 它的偏差值大小除了不车辆构造有关外 还与列车速度 轨道结构状态 轨道各种不平顺的幅值 波长 分布及变化率等有关 是轨道质量状态的综合反映 影响车体振动加速度主要有以下几个方面 轨道几何状态不良 如高低不平顺 轨面波浪磨耗等 接头综合状态不良 如错牙 大轨缝 低扣 打塌 掉坑 鞍磨等 道床弹性不良 如板结 翻浆 线桥 线道 线隧 新老路基结合部等 及多种病害叠加对垂直振动加速度偏差值影响较大 曲线 道岔区连续小方向 硬弯 轨距千分率不顺 钢轨直线区段交替不均匀磨耗 逆向位复合不平顺 如水平 轨向 曲线超高设置与即时速度不匹配 如欠超高 过超高 及多种病害的叠加等对水平振动加速度偏差值影响较大 这就是提速区段频频道岔上出现水加三级超限的原因 曲线的圆顺度 在快速条件下 列车通过曲线时存在较大的欠超高 即使曲线圆顺 也将产生0 089g的离心加速度 而当曲线稍有不圆顺 如缓和曲线现场正矢与计划正矢差 圆曲线正矢连续差不良时 极易出现较大的水平振动加速度偏差值 同时 根据轨检车对超限峰值摘取的原理来分析 当轨道状态波形在同一级别超限位置附近波动时 将不重复摘取超限 也就是说在整个曲线中即使存在110mm欠超高 轨检车检测时 理论上也只有1处水平加速度 0 089g 一级超限 而当曲线不圆顺 即一个曲线内存在多处局部不圆顺时 轨检车检查时将产生多处较大级别的超限 加强轨道复合不平顺的控制 在快速条件下 对列车运行平稳性造成影响的主要是轨向 水平逆相位复合不平顺 复合不平顺 X 1 5Y 其中X为轨向不平顺Y为水平不平顺 在直线地段要关注有轨向处是否存在逆相位水平 在曲线地段要关注是否存在负超高 要控制水平加速度出分 必须对轨向不水平逆相位复合不平顺进行规定 动态检测是作为指导现场养护维修的重要手段 不仅检测项目全 而且检测精度高 能够真实反映其实际状态 具有重要的指导维修 实现轨道科学管理的意义 作为轨道不平顺的检测工具轨道检查车 简称轨检车 伴随技术的进步 不仅实现了轨道几何状态检测 还能实现钢轨断面检测 道床断面检测等功能 不仅可以完成短波不平顺检测 还能实现长波长轨道不平顺的检测 线路养修质量的好坏直接影响高速铁路的平顺性和舒适度 要提高养修质量就必须进一步强化线路质量的监控工作 目前线路质量的监控主要采用动态和静态检查方法 定期对轨道实际状态进行检测 用各级轨道不平顺管理标准进行评估 对超限地段制定维修计划 用各种维修机具对轨道进行维修 再检测 再维修 直到满足标准为止的一种管理方法 线路质量监控的目的 就是要保持线路设备完整和质量均衡 使列车能以规定速度安全 平稳和不间断的运行 并尽量延长线路设备使用寿命 为此 坚持 预防为主 防治结合 天窗修 精准修 精确修 的设备管理理念 进一步树立设备 零误差 零缺陷 零故障 标准 认真