基于轨道质量状态的高铁轨道维修周期预测

摘要：轨道检查即对轨道质量状态进行评估的基本，这是一种工务部门用于掌握轨道状态，制定出科学、合理的维护计划的重要方法。文章对我国铁路的轨道检测技术和应用进行了阐述，罗列出了一些国内轨道质量状态的评价方法，对高速铁路维修周期的预测方法进行了研究。

关键词：轨道质量状态：高铁轨道；维修周期预测；超限评分法；轨道质量指数法 文献标识码：A

中图分类号：U216 文章编号：1009-2374（2015）32-0103-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.055

当前普遍采用的是根据总重制定维修周期的方法，并没有把轨道的质量状态作为出发点，无法对线路维修的工作进行比较科学的指导。因此，我们需要更深入地对基于轨道质量状态的维修周期预测方法进行研究。

1 国家铁路的轨道检测技术和应用

轨道检查就是对轨道质量状态进行评估的基本，这是一种工务部门用于掌握轨道状态，制定出科学、合理的维护计划的重要方法。目前我们主要采用轨检车动态检查法来对轨道的质量进行评价，这种方法主要是根据检查轨道动态几何形状以及振动参数来实现的，轨检车是一种用来保证列车安全平稳运行、乘客舒适和指导铁路养护维修作业的重要工具。在一个世纪之多的时间里，轨检车检测技术一直在不断完善，变得越来越成熟，这种技术把光学、计算机科学、动力学等各种先进的技术结合在了一起，从而使得轨道质量评估的准确性在很大程度上得到了提升。另外，铁路工务部门还有很多能够取得轨道检测数据的仪器，比如说钢轨探伤车、晃车仪、轨检车等，这些都是比较常用的仪器，在这之中，在线路质量动态检查中最主要的方法就是运用轨检车来检查线路，这也是在国际中比较通用的轨道质量状态检查手段。

2 我国轨道质量状态的评价方法

2.1 超限评分法

超限评分法是测量出轨道单元区段中各个测点不平顺参数的副职，并且通过轨道几何不平顺管理值来对有没有超限和超限的详细情况进行判断，统计出单元区段中超限峰值的长度以及个数，通过计算加权平均值对评价单元区段中的轨道质量状态进行评价，再根据不平顺超限的等级来评定扣分的情况，在这之中，不平顺参数包括了水平、轨距、轨向、高低、三角坑、横向振动加速度以及车体垂直振动加速度。这种超限评分法把一千米作为单元区段，对轨道的动态不平顺情况进行评价，超限等级不一样也就表示轨道不平顺状态的发展也是不一样的，在这当中所需要的检测数据主要有七个，分别是水平、轨距、轨向、高低、三角坑、横向振动加速度、车体垂直振动加速度。

通常情况下，不平顺超限等级一共分成四级：Ⅰ级是轨道保养的标准，一处扣1分；Ⅱ级是乘客舒适度的标准，一处扣5分；Ⅲ级是轨道紧急补修的标准，一处需扣100分；Ⅳ则是列车限速的标准，一处要扣301分。

在运用超限评分法对动态路线不平顺进行评定的时候，每一公里的扣分总是每一项、每一级偏差扣分值的总和，而每一公里线路动态不平顺的评分标准为：每公里扣分的总数不超过50分为优良；每公里扣分的总数在51～300分之间为合格；而每公里扣分的中枢大于300分就是失格。超限评分法可以正确找出轨道局部病害的类型、位置以及程度，特别是一些需要紧急补修和局部维修的轨道病害来说，能够起到非常有效的作用。

2.2 轨道质量指数法

我们国家在20世纪90年代的时候提出了“状态修”和TQI计算方法，并且对此制定出了相对应的标准，检测和养修同等重要的思想也开始慢慢被人们接受。TQI就是轨道质量指数法，可以将评价线路的整体质量综合起来，编制出比较合理的区段线路的综合维修计划，对整修以及大机作业进行指导，从而让轨道状态维修的科学性、经济性以及合理性得到大幅度的提升，让维修管理变得越来越科学。运用轨道质量指数法来评价与管理轨道状态，能够让轨道检查数据的综合应用水平得到提高，能制定出科学、合理的线路维修计划，并且能够为轨道状态的平衡发展可以提供科学的依据。

轨道质量指数法将两百米作为单元区段，并且对单元区段当中的七个轨道不平顺幅值的标准差进行计算，主要有轨距、水平、三角坑、左右轨向以及左右高低，TQI的数值可以表示轨道平顺性的优劣以及轨道状态波动性的大小，单项轨道不平顺指的标准差我们称之为单项指数，而各个单项指数的总和就是轨道质量指数TQI，TQI的值能够对轨道质量状态进行综合、均衡的

评价。

运用轨道区段TQI的方法来评价轨道质量是非常可靠的，这种方法能够运用所有测量得出的数据来对该项几何参数的情况进行计算以及评价，可并不是某个几何不平顺会对轨道质量产生影响，而是很多个因素共同影响的结果。另外，TQI指数的计算方法十分简单，许多比较常用的轨检机具都能够进行测量、计算以及存储相关数据，并且这种方法被我们国家很多的铁路局用于指导其路线维修工作，对轨道检测数据进行充分利用，正确评价轨道的质量，对高速铁路轨道的维修进行指导，可以说轨道质量指数法是最好的选择。

3 高速铁路维修周期的预测方法

3.1 有砟轨道TQI的发展趋势

通过大量实践和经验发现，除去维修以后下沉量比较大的一段时间，轨道的TQI指数在两次维修当中有着线性恶化的趋势。在线路运营的过程当中，在非常多复杂因素的综合影响之下，轨道质量的状态会随着时间的增加而逐渐恶化，但是各个影响因素的不确定性是此消彼长的关系，让TQI的发展曲线不但有着线性恶化的趋势，还沿这种趋势显示出波动特性。

图1

通过观察TQI值的增长趋势，我们可以直观清楚地看到轨道状态的恶化规律。如图1所示，随着时间的流逝，TQI一直都有着线性增长的趋势，并且在这种趋势线的周围可以看到上下波动的特点。而在维修过后的初期，因为轨道结果会下沉，使得TQI值的波动幅值比较大，随着铁路运营的时间不断增加，波动的幅值也会随之慢慢变小，并且逐渐稳定下来，而轨道的状态则是渐渐恶化，我们只要根据TQI数据随时间变化的曲线进行直线拟合，就能够知道轨道质量状态随时间发展的大概情况以及恶化的速度。在维修之后，轨道质量并不会有最开始的状态，不一样的维修工作对于轨道质量的改善量也是不同的，维修以后的线路，轨道状态会有不同程度的恢复，但是在不断的运营过程中，又会出现新的恶化过程，所以我们需要在适当的时间来对轨道进行维修，尽可能在轨道恶化之前就进行状态检修。

3.2 维修周期的预测方法

根据轨道质量的发展规律能够得知，TQI指数的发展不但有着线性增长的趋势，还会沿这种趋势呈现出波动特性，因为影响轨道质量状态的因素有着随机特性，TQI值的波动也会比较随机，很难把握，尽管我们能够对短期的TQI值进行比较精确的非线性预测，可是由于维修周期比较长，就会有些困难，如果方法不适合，就会出现预测误差的后果，所以我们应该把握住TQI指数的线性发展趋势，忽略随机波动的特性和长期预测轨道质量指数的发展，从而根据维修标准来预测线路的维修周期，轨道TQI值的长期变化趋势近似一条直线，我们可以利用一元线性回归的方式拟合出TQI值的变化趋势线，从而对TQI值进行长期的预测。

4 结语

高速铁路维修周期预测系统只可以预测高速条例有的检修周期，大修周期的预测以及其他维修形式的实施时间并没有涉及，所以需要再次进行补充和开发，从而形成集临时维修、经常保养、周期以及大中修于一体的高速铁路维修辅助系统。

参考文献

[1] 曾真.高速铁路板式无砟轨道破损分析及工务修程修制研究[D].西南交通大学，2009.

[2] 左藤吉彦，徐涌，等.新轨道力学[M].北京：中国铁道出版社，2001.

作者简介：任守安（1987-），男，内蒙古卓资山人，供职于呼和浩特铁路局集宁工务段，研究方向：铁路工务线路维修。

（责任编辑：黄银芳）