轨道检测技术(之一)讲解

1、轨道检测技术第一章概述【主要内容】我国铁路轨道的特点，线路检测的方法，线路检测对线路养护维修的作用，线路检测的发展历程和现状。【重点掌握】线路检测的方法。第一节线路检测对维修工作的意义铁路线路设备是铁路运输业的基础设备，它常年裸露在大自然中，经受着风雨冻融和列车荷载的作用，轨道几何尺寸不断变化，路基及道床不断产生变形，钢轨、联结零件及轨枕不断磨损，而使线路设备技术状态不断地发生变化，因此，工务部门掌握线路设备的变化规律，及时检测线路状态，加强线路检测管理成为确保线路质量、保证运输安全的重要的基础性工作。一、线路设备的检测方式（一）静态检查静态检查指在没有车轮荷载作用时，用人工或轻型测量小车对线

2、路进行的检查。主要包括轨距、水平、前后高低、方向、空吊板、钢轨接头、防爬设备、联结零件、轨枕及道口设备等检查。线路静态检查是各工务段、车间、工区对线路进行检查的的主要方式之一，工务段段长、副段长、指导主任、检测监控车间主任、线路车间主任和线路工长应定期检测线路、道岔和其他线路设备，并重点检测薄弱处所。（二）动态检测线路动态检测是在列车车轮荷载作用下通过添乘仪、车载式线路检查仪、轨道检查车等设备对线路进行的检测。线路动态检测是对线路进行检查的主要方式之一，也是我国线路检测技术发展的主要方向。二、线路检测对养护维修工作的指导作用安全是铁路永恒的主题。铁路线路设备是铁路运输业的基础设备，经常保持线路

3、设备完整和质量均衡，保证列车以规定速度安全、平稳和不间断地运行，并尽量延长设备的使用寿命是铁路工务部门的重要职责。因此，合理养护线路，确保线路质量是保证工务部门安全生产的前提，也是保证铁路运输安全的基础。它对增长企业经济效益、保障人民生命财产安全、提高国民生产总值都有重要意义。而线路的检测决定着线路的设备技术状态的变化规律及程度，线路检测技术水平直接决定着线路的养护和维修工作的进行。所以，没有线路检测，就不能确保线路质量状态，也就没有铁路运输的安全生产。第二节线路检测技术的发展铁路运输在从低速到高速、从小轴重到大轴重的发展过程中，铁路工程技术人员、科研管理者，经过多年的不懈努力和长期探索，逐步

4、摸索和研究总结出一套具有实用科学性、规范性的铁路线路检测技术，使得铁路高速重载运输的安全性、舒适性得到可靠的保障。在铁路技术迅猛发展，管理技术不断更新的情况下，以往靠传统和经验进行的铁路线路检测技术己无法适应铁路运输安全生产的需要。更加尊重科学、尊重客观规律、不断改进的线路检测技术才能适应铁路运输发展的要求。一、国内线路检测技术的发展（一） 静态检查技术的发展1 轨距尺轨距尺是检测线路轨距的主要量具。其中使用最早的是木质的铁路轨距尺，由于这种轨距尺本身变形量很大，故量测的精度很低且使用寿命很短，现已淘汰。目前测量轨距采用的量具主要是专作检测用的RTG-1 型铁路轨距尺和用于作业的RTG-2 型

5、铁路轨距尺。这两种轨距尺的尺体以铝镁合金制作，大大地提高了轨距尺的使用寿命和精度。2高度板和木折尺高度板和木折尺是检测线路水平的主要量具。自制高度板选用优质木材，高度从10mm60mm,宽度从 5 mm15mm。3弦线10m 、 20m 弦线是检测线路的前后高低和方向的主要量具。其中检测直线方向用 10m 弦线，检测曲线正矢通常用20m 弦线。4轨道检查仪轨道检查仪是测量轨道几何尺寸的手推式静态检查仪器，其测量结果随着仪器在线路上推行实时显示并记录在内存中。轨道检查仪近年来在线路检测中推广使用，它与用轨距尺检测几何尺寸相比较，具有速度快、易于统计查询、结构简单、重量轻、上下道方便等优点。（二）

6、动态检测技术的发展1丢灰包丢灰包是我国线路检测技术中使用最早、最传统的一种动态线路检测方法。丢灰包主要是添乘人员在列车尾部的守车上，在其检测的线路范围内通过坐在车上感受列车的上下颠簸和左右晃动情况，估计线路的情况，对上下颠簸和左右晃动比较严重的区段立即将准备好的灰包抛到车下，地面人员根据灰包所在位置的前后范围进行仔细检测，查找出线路质量状态问题，从而指导线路的养护维修工作。此种方法优点是操作简便易行，没有技术、设备等要求，在一般车间都能实现此种方法。但同时此种方法主要凭借检测人员的经验，对检测人员要求较高；检测的精度较差，只是确定一个大致范围，还需进一步的检测；没有一个统一标准，操作人员不容易

7、准确把握。2添乘仪添乘仪是以振动图幅显示的峰值大小确定线路上存的病害类型及等级，属于线路动态检测的一种方法。是现在各工务段较常使用的一种方法。我国工务部门最早使用的添乘仪是沈阳研究制成了TG-85 型铁路工务添乘仪，这种添乘仪利用车体振动的垂直和水平加速度值来判断轨道的晃车等级、病害等级。具有使用简单、携带方便、判断准确的特点，但这种设备使用前需录入一些资料，并且检测结果须书写在记录纸上，使用效率降低。现在在全国范围内使用比较多的是轨道智能添乘仪，主要有 ZT-3、 ZT-4、 ZT- 5、ZT-6、 ZT-6B 型，其中使用面最广的是ZT-5 型和 ZT-6 型两种轨道智能添乘仪。除此之外，

8、还有便携式添乘仪，主要有的BT- 4 型以及 SY-1、 SY-2 型便携添乘仪。智能添乘仪是根据检测车体走行时的振动加速度来确定线路状态的检测方法，通过使用添乘仪添乘检测，能够及时准确地发现线路病害处所，有针对性地进行维修，防止病害蔓延，可以大大提高维修工效，保证线路质量，确保行车安全。同时此种方法由于受到设备本身的限制，还不能做到同速检测的要求，因此在检测精度方面还不能完全与线路实际运营状态下的要求相符合。3车载式线路检查仪车载式线路检查仪通过测量机车或动车组车体加速度，实现实时监测轨道状况，及时发现轨道不良处所。车载式线路检查仪分机车和动车组车载式线路检查仪两种。这种装置加强了对轨道状况

9、的动态监测，由于该装置能对严重超限处所及时报警，使得对于危及行车安全的严重超限处所能够做出及时处理，该装置在保证行车安全方面起到了较好的监控作用。4轨道检查车轨道检查车通过定期或不定期动态检测轨道状态，实时处理分析检测结果，发现轨道严重超限，及时指导现场养护维修消灭危及行车安全的隐患。在各种专运特殊任务中所扮演的角色充分说明了轨检车是保障列车安全运输的重要手段。我国使用最早的轨道检查车是20 世纪 50 年代起就采用1 型轨检车，该轨检车的特点是采用弦测法，机械传动，可以将轨距、水平、三角坑、摇晃（用单摆测量）项目的幅值绘在图纸上，人工判读超限并计算扣分。60 年代后期研制的2 型轨检车仍采用

10、弦测法，但改为电传动，检测项目比1 型车增加了长波高低和短波高低，超限判读和扣分计算方式与1 型车相同。80 年代初期研制成功的GJ-3 型轨检车是我国轨检车技术的一次重大飞跃，它可以检测高低、水平、三角坑、车体垂直和水平振动加速度，但轨距、轨向则无法检测。1985 年我国成功研制了GJ-4 型车。这标志着我国轨检技术和轨检车又一次飞跃，使我国线路检测和轨检车跨入世界先进技术的行列。这种轨道检查车检测项目齐全，包括轨距、轨向、高低、水平、曲率、三角坑等轨道几何不平顺和车体水平和垂直振动加速度。由于 GJ-4 型车 （包括 GJ-3型轨检车）复杂的机械系统在恶劣的使用环境下容易出现故障，目前大量

11、新型轨检车即 GJ-5 型轨检车正处于引进开发阶段，并即将投入使用。轨检车的成功运用，不仅改变了工务检测的模式，同时促进了工务管理养修体制的变革。经过轨检车多年的运用，结合对干线轨道状态检测数据的大量分析，以及和现场工务主管的相互交流，如何利用好现有轨检车检测数据，充分发挥检测数据的作用，是指导现场养护维修，提高轨道作业质量，实现轨道“状态修”模式的主要依据。我国轨检车的发展过程，是我国铁路工务设备机械化、管理现代化、养护维修科学化的一个重要标志之一。二、国外线路检测技术的发展从运输高速、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

12、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

13、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2X 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

14、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。以上软硬件技术、管理技术的成功应用，在世界铁路高速发达国家的铁路运输实践中己充分得到了验证。复习思考题1 简述我国铁路运输的现状。2 简述线路检测技术的发展对线路维修工作的指导意义。3 国内线路检测技术的发展经过几个阶段，各有什么特点？第二章 轨道不平顺与线路检测【主要内容

15、】轨道不平顺的种类及产生原因，分析轨道不平顺的特征、相互联系及与行车的关系，提出工作中对不平顺的管理方法。【重点掌握】轨道不平顺的特征，轨道不平顺的管理方法。第一节 轨道不平顺的原因及分析一、轨道不平顺的种类及产生原因（一）轨道不平顺的含义轨道不平顺是指：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。（二）轨道不平顺的种类轨道不平顺具有种类、性质多样性的特点，分类方法不尽相同。按照轨道不平顺波长可分为短波、中波、长波不平顺；按照轨道不平顺项目

16、分为轨道几何不平顺、钢轨表面不平顺、钢轨断面不平顺；按照轨道不平顺发生的先后分为轨道初始不平顺、轨道运用不平顺。以下介绍按不平顺对机车车辆的激扰方向分类（图2-1-1 ） 。图2-1-1 轨道不平顺类型示意图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。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。3 .复合不平顺包括轨向水平逆向复合和曲线头尾的几何偏差。（三）轨道不平顺的产生原因4 .垂向轨道不平顺（1）高低不平顺（图 2-1-2 ）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

17、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。（2）水平不平顺（图 2-1-3 ）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。左(3)平面扭曲不平顺(一般称三角坑，见图 2-1-4 )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。254轮悬空水平不平顺三角坑二6- (-10) =16nm图2-1-4 平面扭曲不平顺（4）轨面短波不平

18、顺（图 2-1-5 ）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 （图2-1-6 ）,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。图2-1-5 轨道短波不平顺5 .横向轨道不平顺（1）轨向不平顺（图 2-1-7 ）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。图2-1-6 钢轨垂向周期性短波不平顺(2

19、)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。(3)周期性不平顺(图 2-1-8、图2-1-9 )钢轨轧制过程中的变形会形成横向周期性不平顺。图2-1-7 轨向不平顺6 .复合不平顺(图 2-1-10 )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。图2-1-8钢轨横向不平顺波形图2-1-9 钢轨垂向周期性短波不平顺图2-1-10复合不平顺（四）轨道不平顺的波长类型轨道不平顺的波长及特征见表2-1-1。表

20、2-1-1轨道不平顺波长及特征种类范围特征短波数毫米至数十毫米轨面擦伤、剥离掉块、波纹磨耗、焊缝数百毫米波浪形磨耗中波2至3.5米周期性钢轨生产过程中形成的周期性不平顺12.5米和25米周期性钢轨接头、焊缝处道床沉降3至30米非周期性高低、轨向、扭曲、水平、轨距不平顺长波30米以上非周期性路基、道床不均匀沉降，桥、涵端头刚度差异， 单跨、多跨不等距桥梁挠曲变形30米以上周期性多跨、等距桥梁的挠曲变形，路基因素形成的长 波不平顺，桥梁挠度形成的周期性不平顺二、静态和动态轨道不平顺（一）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

21、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。（二）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。（三）动、静态不平顺的差异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

22、大。2 .动态不平顺的幅值越大，动、静态之间的差异越大。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。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 .无硝轨道动、静态之间的差异较小。（四）动、静态不平顺幅值间的关系1 .动、静态不平顺的幅值一般不存在对应的函数关系。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。3 .相同

23、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。三、轨道不平顺的特征描述（一）轨道不平顺的随机性实际存在的轨道不平顺都是经常变化且不规则的，不同位置轨道不平顺的幅值 和波长都各不相同。轨道不平顺波形大多不是单一规则的简谐波、三角波或抛物线形波，而是由许 多无法预知的不同幅值、不同波长、不同相位的简谐波迭加而成的杂乱无章随机波 （图 2-1-11 ）。JI1二I_1 *-JE口图2-1-11 随机性轨道不平顺波形（二）局部轨道不平顺的特征描述1 .对随机性局部轨道不平顺不规则波形特征的描述不像对规则的正、余弦波那样简单，只用一个幅值刀、波长入等参数，就能将不规则波形的

24、特征确切地描述清楚。通常情况下，对于不规则的轨道不平顺局部波形特征可用幅值刀、半波长L、1/4波长、平均变化率、波数和谐振波形等描述。2 .局部轨道不平顺的波形特征（图2-1-12）图2-1-12局部轨道不平顺波形特征3 .具有谐振波形特征的不平顺2-1-13 。图2-1-13 具有谐振波形特征的不平顺谐振波长范围内的三波以上周期性不平顺见图（三）连续轨道不平顺的幅值统计特征个别地点的局部波形特征不能代表一段轨道的总体状态，区段轨道的平顺状态 应根据标准差、均方差等统计特征进行描述。以里程位置X为横坐标的某段轨道不平顺*1（X ）的公式如下。1 X _均方值公式：一二12 x dxX 0标准差

25、公式：5 = J-Z -if ,n T轨道不平顺的标准差能确切地表示各段轨道不平顺在幅值方面的的严重程度。 轨道不平顺的均方值与激扰能量相关。（四）轨道不平顺的功率谱密度功率谱密度是具有全面表达轨道不平顺特征的统计函数，能够揭示看起来杂乱 无章随机变化的轨道不平顺的幅值和波长两方面的信息。对于科学评定轨道的平顺 状态、诊断轨道的病害，研究轨道不平顺引起的车辆响应以及对高速机车车辆悬挂 系统的设计等非常重要。（五）高平顺性线路的特点高平顺性线路的高低、轨向、水平、扭曲和轨距偏差等局部孤立存在的不平顺 幅值小；连续成段大量存在的各种不平顺幅值的标准差很小；敏感波长和周期性不 平顺的幅值小，具有谐振

26、波形特征的不平顺幅值更小；焊缝不平顺、新轨的平直性 偏差极小；轨道不平顺各波长成分的功率谱密度值都很小。第二节轨道不平顺管理一、轨道不平顺与行车安全的相互影响（一）轨道不平顺的特点轨道是由泥土、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

27、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。为确保轨道始终处于良好工作状态，满足运输安全要求，必须经常了解和掌握轨道状态的日常变化，熟悉轨道不平顺发生、发展变化的规律，根据这种变化特点进行必要的养护维修，根据轨道状态的恶化制定相应的大、中、综合维修计划。按照轨道状态修要求，采用养修分开或管修分开的模式，利用机械化维修手段，运用科学的轨道管理技术，使轨道经常处于良好状态。轨道不平顺具有以下几方面特点：1轨道不

28、平顺是引起列车振动、轮轨动作用力增大的主要根源之一。2对行车平稳舒适和行车安全都有重要影响。3平顺性是轨道方面直接限制行车速度的主要因素。4 轮轨相互作用的理论研究和国外高速铁路实践证明，在高平顺的轨道上，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。5即使线、桥、路基在结构强度方面完全满足要求，高速条件下各种轨道不平顺引起的车辆振动、轮轨噪声和轮轨动作用力将大幅增加，使平稳、舒适、安全性严重恶化，甚至导致列车脱轨。（二）机车车辆与轨道平顺状态的相互影响轨道的平顺性是列车高速、重载运输控制的主要因素，同时机车车辆的运行品质

29、又影响轨道不平顺的发展变化。轮轨间相互作用力（横向力、垂向力）、列车通过总重 （作用力大小和作用次数）、 机车车辆性能参数、运行速度等又对轨道不平的发展变化产生重要的影响。1轨面短波不平顺与轮轨冲击关系经过大量科研试验和既有线提速改造试验的数据分析，伴随行车速度的不断提高，对于轨道的平顺性要求越来越高。高速行车条件下，轨面短波不平顺即使幅值微小也能够引起轮轨强烈冲击振动，产生巨大轮轨作用力。容易加剧机车车辆走行部件的伤损和破坏，因而高速铁路必须严格控制轨面短波不平顺的发生发展。通过综合试验得知，0.2mm微小焊缝迎轮台阶形不平顺，300km/h时引起的轮轨冲击高频作用力可达722kN， 低频轮

30、轨作用力达321kN， 加速道碴破碎、道床路基产生不均匀沉陷，形成较大的中长波不平顺。轨面短波不平顺不仅引起巨大的轮轨作用力，还能诱发钢轨、轮轴断裂，导致恶性脱轨事故。在高速条件下，焊缝不平、轨面剥离、擦伤、波形磨耗等各种微小轨面短波不平面都是产生严重轨道不平顺，恶化轨道几何状态的重要根源。近年来， 德国高速列车装有降噪声橡胶圈的车轮部件伤损、轮箍脱落、列车脱轨倾覆等事故的频繁发生，引起了对高速列车轮轨动力作用的高度重视，成为其他国家发展高速 铁路汲取经验教训的典范。2小幅值不平顺对振动舒适性的影响根据 ISO 2631/1-85 国际振动环境 “工作能力减退”限度标准，乘务人员在2Hz，0.

31、07g 横向振动环境下，大约连续工作3 小时后就会疲劳，工作能力下降，司机的判断、应急能力减退。根据国外研究表明，幅值5mm波长40m的轨道连续方向不平顺，在常规速度下振动很小，但速度达300km/h 时， 车体便能够产生频率2Hz， 加速度为0.O7g（ RMS值为 0.O45g） 的横向持续振动。此种局部轨道不平顺虽然幅值较小、作用时间较短，但在列车高速运行情况下，引起车体振动加速度，其危害却巨大。日、法、德等国在高速运行线上，对这种局部轨道不平顺的管理作出了明确的规定，该不平顺引起的瞬时作用的垂向加速度不得大于0.12O.l5g，横向加速度不得大于 0.1O.12g。我国铁道科学研究院在

32、这方面也做了大量的科学研究试验，并在我国主要干线得到了充分的验证和相应结论：11.5Hz的横向振动加速度大于 0.16O.l8g时，将使人站立不稳，行走时会摔倒；大于 0.15O.25g时，锅、盆、杯、碗内液体将 溢出。为不致摔伤、碰伤、烫伤旅客和餐车工作人员，弄赃旅客的衣物，作出不允许出现可使车体产生横向0.15g 的局部轨道不平顺管理标准。3轨道不平顺波长范围对行车安全的影响伴随行车速度的不断提高，对行车安全有影响的轨道不平顺波长范围也随之扩大。运行速度从120提高到200、300km/h,需要控制的轨道不平顺波长围由30m扩大到70m甚至120m,长波不平顺对车体振动的影响更加重要，由此

33、监控和校正的波 长范围也大为增加。4.高速铁路的1Hz问题日、法高速铁路都曾遭遇“不明原因”车辆大幅振动（所谓 1Hz问题），高速车 辆车体的自振频率多在1Hz左右，与车体自振频率一致或接近的不平顺，引起了车体的强烈谐振。在高速行车条件下，必须对激振频率为1Hz左右的具有谐振波长特征的轨道不平顺严格控制和加强管理。5轨道易产生与车辆主振频率相同的周期性轨道不平顺在高速铁路上，主型车辆所占的比例极大，车辆主振频率比较单一（图 2-2-1 ） ，并且区间行车速度基本固定，使得轨道易产生与车辆转向架或车体主振频率相同的 危害更大的周期性轨道不平顺。单一频率的轮轨力易使轨道产生周期性不平顺，轮轨系统的

34、敏感波长和易产生的轨道周期性波长范围增加。300350km/h时，车体振动的敏感波长在 40100m范围，转向架的敏感波长 为712nl因此，对于高速轨道上易产生的 40100n 712m两个波段的周期性 不平顺应加强管理。王段寰班长江上产主蚪轴势疆性不平ku菱图2-2-1车辆振动频率与速度的关系近年来，我国既有线路运行速度不断提高，特别是速度140l60km/h区段，出现一种波长2.83.2m的钢轨周期性不平顺，致使旅客乘座舒适度下降，轨道状态 逐渐恶化。经轮轨动力学仿真分析发现， 这种周期性不平顺在 300350km/h时所产 生激扰频率，正是轨道的共振频率，十分有害。6.由不平顺引发的事

35、故后果非常严重在高速行车条件下，如果轨道平顺性恶化，一旦引发脱轨事故将伤亡惨重，这 种事故所造成的危害，要比低、中速运行时严重得多。应严格地控制高速轨道的平 顺性。从源头上防范，杜绝可能导致列车脱轨的轨道不平顺的出现。二、轨道不平顺管理（一）轨道不平顺管理技术轨道是铁路运输的基础，其平顺性是制约铁路提速和重载运输的关键。如何提 前预防和预测其发展态势是实现轨道状态科学管理的关键环节。轨道不平顺管理技术是通过对铁路运输基础设备真实状态的检测、监控，分析 和评估其状态质量，综合统计分析轨道状态的变化规律来制定经济合理的轨道养护 维修计划，确保列车运行的轨道始终处于良好工作状态。伴随铁路高速重载运输

36、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（二）控制轨道平顺性的重要性轨道的平顺性问题是影响列车安全运输的关键问题，在轮轨粘着、机车车辆等 牵引条件满足的情况下，轨道的平顺状态是制约列车速度提高的主要因素。如果轨 道的平顺状态满足要求，列车的振动和轮轨间的附加动荷载都会在允许范围之内， 行车安全

37、和平稳舒适就能得到保证。面对铁路运输的高速发展，安全始终是铁路运输永恒的主题。世界各国高速重载运输的成功经验告诉我们，只有严格控制轨道状态的平顺性，牢固掌握轨道状态的 恶化机理，提前预测轨道状态变化的情况，才能确保铁路高速重载运输的安全。因 此，如何实时检测轨道的实际状态，有效的控制轨道不平顺的发生、发展，是实现 轨道具有良好平顺性的基础。为使铁路轨道经常保持其良好技术状态和质量均衡, 实现铁路轨道平顺性管理现代化和科学化，必须充分把握轨道平顺性特性，弄清轨道不平顺整修限度和列车振动、安全性、经济性的关系；必须对轨道状态进行适时定期的检测，及时准确发现轨道病害处所，合理制定维修保养计划和养修作

38、业计划。因此，开发研制高新技术的轨道状态检测装置和建立科学管理体系尤显重要。轨道的平顺性是铁路线、桥设计、施工控制的关键技术问题，不仅需要铁路路基、桥梁、轨道结构具有较高的强度要求外，更要具备良好的高平顺性，铁路运输 安全才能得到可靠的保证。（三）轨道不平顺评价方法在不断完善和制定各种运行条件下轨道不平顺管理标准的同时，针对通过各种检测工具正确测得各种轨道不平顺的数据，还必须对此轨道质量状态做出科学的评价，诊断轨道不平顺的严重程度，确定允许的行车速度，指导养护维修作业。制定正确的轨道质量状态评价方法是对轨道真实状态作出科学合理诊断评估的重要管理 依据。根据世界各国铁路多年运用和管理经验，轨道不

39、平顺的评价方法大致包括局部轨道不平顺（峰值）和区段轨道不平顺（均值）、轨道功率谱密度三种。由于评价方法不同，对应轨道不平顺的管理标准也不同。目前我国轨道不平顺管理标准的研制主要采用局部和区段轨道不平顺两种方法。1局部轨道不平顺管理方法我国现行铁路线路修理规则中局部轨道不平顺管理方法是以单项不平顺幅值的扣分，以公里为单元区段，按照每公里各单项不平顺超限的扣分总和计算。局 部不平顺幅值按照四级管理标准对应的超限扣分评定。2区段轨道不平顺管理方法（轨道质量指数TQI ）通过多年的使用经验发现，仅用轨道局部不平顺幅值的大小评定轨道状态和判别状态不良地点的办法是不全面的，具有一定的局限性。需通过综合考查

40、轨道不平顺的所有幅值和波形特征，才能真实反映轨道质量的实际状态。根据不平顺波形特征的影响，除了注意幅值超限以外，应同时考虑该幅值相应的能近似反映波长影响的平均变化率。对于幅值大、平均变化率也大的，应重点加强监控和管理。对三波或三波以上连续的周期性不平顺，如属谐振波长范围，即使幅值不超过评定局部不平顺的限度值，也需加强监控与管理（谐振波长的具体数值，可根据机车车辆的自振频率和行车速度计算而得）。由于使用局部幅值管理存在的局限性，无法完全反映轨道不平顺的真实质量状态。世界多数国家相继研制使用区段轨道不平顺管理的方法，即采用对200500m区段的连续的轨道不平顺检测数据进行相应的数学统计，从而得到的

41、轨道质量状态评价指标，用来评价轨道不平顺的实际状态质量。如标准差、平均标化率、P 值、绝对平均值等方法。法国铁路用300m区段轨道不平顺幅值的滑动平均值，用来统计评定该区段的平顺状态；日本沿用既有线的经验， 用500m区段幅值超过3mm勺采样点数的百分率 （P值）来评价该区段的轨道状态的平顺性；英、德、美、荷兰等国均采用200250m 区段轨道不平顺幅值的标准差，作为统计评定轨道状态平顺性的好坏指标。上世纪 90 年代， 我国在轨道管理和轨检技术发展基础上，通过轨检车对全国既有线路的检测，采用 200m作为单元区段，经过对 200m区段的连续的轨道不平顺检 测数据进行标准差计算，研制提出了我国

42、区段轨道状态管理的计算方法和区段轨道质量指数TQI 管理建议值。区段轨道状态管理标准值TQI 的研究， 带动了轨道维修体制和维修方法的变革，对于传统的轨道周期修程、修制提出了深刻的反思。同时，提出了中国轨道管理技术应如何与世界铁路接轨，是继续沿袭传统的维修管理模式，还是采用世界先进国家“养修”分开或“管修”分开的模式，这些思路为我国轨道管理技术的不断深入研究和发展提供了思路。三、轨道不平顺与轨检车轨道不平顺是某种轨道结构自身的几何特征，是客观存在的不应随检测速度等检测方式变化的轨道固有状态。性能良好的轨检车以不同的运行速度反复对同一段轨道进行检测，所得的轨道不平顺波形，不仅应具有良好的重复性，

43、还应与该轨检车准静态移动时车轮重心的轨迹线相符。理论和试验证明，不同行车速度引起的轨道附加弹性变形量小于轨检车的分辨精度，对检结果没有实质性的影响。目前我国和世界上性能良好的轨检车，用不同速度测量同一段轨道所得的轨道不平顺波形，其重复性都很好，肉眼几乎看不出差异。轨检车作为检测设备所具有的功能，检测轨道几何不平顺时，对轨检车检测速度的要求与测量车辆振动、平稳舒适性和轮轨作用力时的要求不同，所以不一定必须按照实际运营速度进行等速检测。高速铁路的平顺状态也可用较低速度的轨检车来进行测量，但需要具有足够的检测精度。复习与思考1 什么是轨道不平顺？2按对机车辆激扰方向的不同，轨道不平顺分为哪些类型？它

44、们的形成原因是什 么？3轨道不平顺按波长是如何分类的？它们的产生原因主要有哪些？4轨道不平顺的特征有哪些？这些特征是如何全面反映线路状态的？5轨道不平顺给行车带来了哪些主要问题？它们有什么样的内部联系？6 轨道不平顺的评价方法有哪些？思考这些评价方法如何运用到对轨道不顺的管理 中。第三章线路静态检查主要内容线路静态检查的传统方法； 轨道检查仪检测线路，并进行数据分析处理。重点掌握轨道检查仪的上道操作线路静态检查是指在无列车动荷载的情况下对线路进行的检查。目前采用的主 要手段有两种，一种是用轨距尺、支距尺等传统量具进行的检查，另一种是用轨道 检查仪进行的检查。第一节线路静态检查的传统方法一、线路

45、设备静态检查的要求正线线路和道岔，每月应检测2次（当月有轨检车检查的线路可减少 1次）。次为 “三全”检测（全员、全线、全面），一次为重点检测。其他线路和道岔，每 月应检测1次。轨距、水平、三角坑应全面检测。轨向、高低及设备其他状态应全 面查看，重点检测。对伤损钢轨、夹板和焊缝应同时检测。曲线正矢，每季应至少 全面中测1次。对无缝线路轨条位移，每月应观测 1次。对钢轨焊接接头的表面质 量及平直度，每半年应检测1次。对严重线路病害地段和薄弱处所，应经常检测。二、检查工具图 3-1-1铁路轨距尺（一）传统量具：铁路轨距尺 （如图3-1-1）、支距尺、高度板、木折尺和弦线。（二）轨道检查车。三、线路

46、静态检查的传统方法（一）检查轨道几何尺寸1 .检查要求：（1）检查轨距、水平时，一般每 6.25m检查一处，要全面检查、全面记录；对 轨向、高低及设备其他状态，应全面检查，重点记录，对伤损钢轨、夹板和焊缝应 同时检查。（2）轨距、水平测量数值准确，误差不大于1mm超限勾划准确，符号符合规定，无漏勾错划。测量方法正确。（3）检查轨向、高低位置准确, （4）记录正确、清楚、完整。（ 5）超限统计符合规定。2检查程序和方法：（ 1）校定检查工具。轨距尺、支距尺应经鉴定合格，并有鉴定合格标记，绝缘良好，水平测量值正反两方向偏差不得大于1mm弦线要结实，不能打结使用。（ 2）轨距、水平检查一般以每6.2

47、5m检查一处。12.5m钢轨的接头及中间各检查一处，每节钢轨检查两处；25m 钢轨的接头，长度的四分之一、二分之一、四分之三，每节钢轨检查四处。非标准长度的钢轨可比照办理。无缝线路每千米检查160 处 （也按每6.25m检查一处）。检查轨距时，道尺必须与线路中线垂直，现场操作时道尺垂直于任一般钢轨均可。测量时，不论钢轨头部有无肥边和磨耗，也不论轨顶有无坡度，均以标准轨距尺测得的数据为准。水平检查时，水平差的符号，在直线地段，以顺计算里程方向，以左股钢轨为基本股，对面股低于基本股时的水平差符号为“+”号，反之为“- ”号；曲线地段以曲线内股钢轨为基本股，外股钢轨顶面与内股钢轨顶面的高差比曲线超高

48、大时用“+”号，反之为“- ”号。水平检查与轨距检查同步进行，在钢轨长度的同一处所，按先轨距后水平的 顺序检查，口述与标准尺寸的偏差，如+3、-5 ,即轨距与标准值偏差为 +3mm水平与标准值偏差为-5mm。记录。在线路检查记录簿上，按线路里程（股道）、轨号、检查部位，记录轨距、水平的偏差值。3三角坑勾划：（ 1） 线路几何尺寸检查中未用仪器对三角坑进行检查，而是以线路一定范围内（18m）相邻两点或三点的水平正负偏差值的代数差的绝对值来表示三角坑值。（2）三角坑的勾划应注意，在18m范围内，水平偏差为同符号（同为“+”值或同为“ - ”值）时，只勾划水平超限。如正线直线地段作业验收时，检查出连

49、续四点水平偏差为：+6、 +4、 +3、 +5，只对水平偏差值为+6、 +5 的两处进行水平超限的勾划，而不存在三角坑。在18m范围内，有呈正负相反符号的应勾划三角坑超限，如同时存在水平超限，也应予以勾划。如正线直线地段作业验收时，检查出连续四点水平偏差为：+6、-2、0、-1 ,应勾划三角坑，其偏差则为 +6-（-2） =8mm同时勾划 +6处为水平超限；又如连续四点水平偏差为：+5、 0、 -3、 -1 ，水平偏差+5 与-3仍在18m范围内，依旧构成三角坑，三角坑偏差值为+5- （-3） =8mm同时勾划+5 处水平超限。（ 3） 有的水平偏差，构成同向双三角坑，此时勾划三角坑应划大不划

50、小，划远不划近，如果划大不划小和划远不划近的原则相矛盾时，应以划大不划小的原则为先。同向双三角坑只统计为一处三角坑。例如连续四点水平偏差为：+5、 -3 、 -4、- 1 ，则+5 和 -3 ， +5 和 -4 构成同向双三角坑，这时，按照划远不划近的原则，应勾划+5和-4,三角坑偏差值为+5- （-4） =9mm如连续四点水平偏差为：+5、-5、-4、- 1 ，则+5和 -5， +5和 -4构成同向双三角坑，按照划大不划小的原则，应勾划+5 和- 5，三角坑偏差值为+5-（ -5 ） =10mm。（ 4） 有的水平偏差，构成交叉双三角坑，应划出双三角坑，按两处三角坑统计，同时存在水平偏差超限

51、，仍应进行勾划和统计。例如连续四点水平偏差为：+5、 +4、-6 、 -7 ，当日作业质量回检，+5 和 -6 ， +4 和 -7 构成交叉双三角坑，应分别予以勾划，三角坑偏差值为 +5- （-6） =11mm +4- （-7） =11mm统计为两处三角坑超限，并勾划水平偏差+5、 -6、 -7 三处超限。（ 5）在检查直线与曲线连接地段时，面向线路计算里程终端方向，如直线前面连接的曲线为左向曲线，检查及记录上均显示水平偏差符号相同，但事实上已构成三角坑。例如：在 ZH （ZY）处，前后18m范围内，连续三点水平偏差为：+7、+6、+4,前水平差+7为左轨高7mm后水平差+6或+4在曲线上为右

52、股钢轨高 6mnm 4mm 这时，由于基本股选择的不同，虽然水平偏差符号相同，但实为正负号相反，已经 构成三角坑。这种情况应注意勾划，防止三角坑的漏勾，同时在基本股选择变化处（ZH或ZY）以符号注明。4轨向、高低检查：目测线路轨向和高低。在检查轨距、水平的同时，每隔100150m目测前后轨向和高低，全面查看，重点检查。对超限的轨距和高低记录 在“紧急工作量及其他”栏中。轨向检查时，目测找出两股钢轨的轨向不良处，用石笔作出标记。将10m弦绳两端贴靠在钢轨内侧踏面下16mmL测量弦绳至轨向不良处钢轨作用边的最大矢度值。若轨向是向轨道内侧凹入的，则应在10m弦绳的两端垫以同样高度的垫墩，使弦绳两端垫

53、离轨头内侧，量取弦绳至轨向不良处钢轨作用边的最小矢度值。用垫墩 高度减量取的最小矢度的差，即为该处轨向的最大凹矢度值。这种情况下，也可以 检查相对股钢轨的外凸矢度值。高低检查时，先俯身目测下腭圆弧的延长线，从纵向上找出线路高低不良的位置，用石笔做出标记。在钢轨顶面垫以同样高度的垫墩，将10m弦绳拉紧后两端紧贴垫墩上表面，量取弦绳至轨顶面的矢度。用垫墩高度减量取的矢度之差，即为该 处线路的高低偏差值。偏差值大于零，符号为“+”，线路向上凸起；偏差值小于零，符号为“ -”，线路向下凹陷。轨向、高低偏差值的确定，是以检查出的最大偏差值作为该线路单位长度（每千米或每股道）的偏差值，并在记录上标注最大偏

54、差值出现的处所。5勾划超限及完善记录：（ 1）超限处所的勾划，必须严格按照铁路线路修理规则的规定标准进行。轨距、水平超限处用红色的勾划在超限数字的下方，三角坑用红色的 标在两数字间下方。轨向、高低不良处所，伤损钢轨，夹板和焊缝的伤损情况也需记录在“紧急工作量及其他”栏中。（ 2）记录每页要填写里程（股道）、曲线半径、加宽、超高、轨号及检查日期等项目。曲线要素（ZH HY YH HZ或ZY、YZ）标在对应轨号左上角。（ 3） 站线应在每股道的每页上方标明站线类别（有曲线时也应标明曲线要素）。（ 4）正线每千米或站线每股道要有小计，每旬（次）要有合计，并统计出检查的长度，超限处数及最大超限程度。如

55、：检查XX千米，轨距超限 XX处，最大超限XXmm最小超限XXmm水平超限XX处，最大超限 XX毫米；三角坑超限 XX处，最 大超限XXmm。(二)检查线路爬行1 .检查要求：对无缝线路长轨条位移情况，每月观测一次，并填写记录。发现观测桩处累计位移量大于 10mm寸(不含长轨条两端观测桩)应及时上报工务段查明 原因，采取相应的措施。对普通线路爬行情况，每季至少应检查一次，爬行量大于 20mm0寸，应安排整正。检查线路爬行位置正确，测量数值准确。记录正确、完整。 数值的正负号和观测桩编号无误。2 .检查程序和方法：确定观测桩标记及两钢轨外侧轨底位移标记。在两观测桩 标记间拉紧弦绳，弦绳处于两钢轨底面下，并向上贴靠轨底。分别测量两钢轨外侧 轨底位移标记至弦绳与外侧轨底边缘交点的距离，所得长度即为线路的爬行量。爬 行量符号，顺爬行观测桩编号方向爬行为“+”，反之为“-”