铁路线路平顺性的检测

符东虎

摘 要：铁路轨道是铁路行车的基础，在设计和检测当中应当保证铁路轨道具有平顺性。无论是有碴轨道还是无碴轨道，平顺性都是保证行车平稳的关键。而轨道出现高低不平的现象则会造成车轮走形、改变轮轨作用力，威胁行车安全性。本文对目前铁路轨道高低不平现象进行综合论述，并借助目前常见的轨检车检测方式对铁路平顺情况进行检测，从中发现铁路存在的问题，再结合模型方式，对铁轨不平顺偏差进行修正。

关键词：铁轨平顺；行车安全；五型轨检车；预期模型

中图分类号：U239.5 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）23-0088-02

为了能够使轨道的几何状态和高低不平状况反应出来，并得到解决，在目前的技术当中，通常会利用轨检车的方式进行检测。根据发展，轨检车也存在着更新和迭代，并以数字一型、二型、三型等作为每一代的命名。其中，一二三型轨检车所用的检验方法为弦测法，四型轨检车采用惯性基准法，本文所选择的五星轨检车则使用激光摄像系统，而六型轨检车则使用激光高速摄像系统。

1 铁路线路高低不平概述

1.1 高低不平的影响

本文所主要研究和针对的道路高低不平情况是指铁路轨道环境，对于铁路轨道来说，可以根据其设计施工特点分为有碴轨道和无碴轨道两种类型，无论是那种类型的轨道，都是車轮运行固定线性的保障，是列车行车的基础。列车最理想的行车状态是在平顺的轨道上运行，通过走形路线的设定，使得列车更加平稳。而当铁路轨道无法达到设计要求的平顺的时候，在列车运行过程中，很容易造成车轮因走形线路的变化引发作用力变化，同时深刻作用于车辆振动以及轮轨之间，造成对行车稳定性的影响，除了会发生一定的颠簸，对于客运来说，这种高低状况的道路情况还容易引起乘客的不适应感，威胁生命安全。对于铁路来说，铁路轨道的寿命也因为存在高低的行车而逐渐缩短，并造成高低不平现象继续恶化的恶性循环[1]。

1.2 存在高低不平时包含的特征

在铁路线路出现高低不平情况时，最先会出现一定幅度的异常值。在铁路施工方面，通常会利用轨检车对轨道进行检验，在检验的过程中，轨检车需要通过信号的搜集、数据的测量以及记录等方式，对轨道情况进行探究。在这一过程中，一旦发现信号记录存在虚假值，那么检测的时间历程波形图就会出现过高或者过低的突出点，据此可以判断该路段道路存在不平顺的可能；此外，在检测过程中，由于检测的数据量十分庞大，一般会随机选取某一个路段利用现代谱分析法进行信号平稳性的检测，通过这种方法可以对信号平稳的特征进行初步判断，进而推断出该路段整体的平稳状态。

2 轨检车检测

2.1 判断三角坑、高低、水平

本文所采用的轨检车是五型轨检车，这一类型的轨检车是通过激光摄像以及高速图像处理来完成对轨道信息的搜集。该原理继承了四型轨检车的惯性基准原理，并加入了非接触式的测量方法，利用摄像头获取钢轨红外激光点，并通过计算机方式进行信号处理，从而得出判断。在目前的轨道不平顺研究中，道岔区段的三角坑、高低以及水平是最常出现不平顺的区域。本文所研究的某轨道路段，在设计之初存留有有害空间，这使得轨检车经过道岔的过程中，摄像点取点落在有害空间上时，会出现虚假超限。因此在进行检测时需要额外针对这一情况，避免鬼检测取点落在有害空间中。在一般的轨检车实践过程中，轨道与轨道连接的缝隙也有可能成为有害空间，也需要操作者可以规避。

2.2 判断有轨距加宽

在《铁路线路修理规则》当中，对于铁路的小半径曲线有明确规定。规定当中，小于300m的半径曲线，可有15mm加宽；在300m-350m之间的半径曲线，则可以有5mm加宽[2]，但在轨检车作业的过程中，一般会由于波形图显示，出现大轨距与小轨距的错误扣分或者现场实际轨距的大轨距扣分，这主要是由于工区作业使得实际半径与计划半径存在误差，导致正矢不顺。为了避免扣分，施工作业应当格外注重这一部分。

2.3 波形图分析

五型轨检车拥有同时打开两个波形图的功能，在这两个波形图中，既可以调节里程，又能够对两次检测结果进行对比。利用这些功能，管理人员可以实现对重复病害、工区作业效果的判断，为了避免数据偏差，可以适当选取道岔数据或者曲线数据，通过地面标志进行对比研究。在某些不良地段，波形图会出现各项超限扣分，这就要求波形图应该能够输出详细的扣分报表，以数据的形式为现场作业提供支持。例如可以利用波形图，将区段内每米设置4个轨距值，使波形图能够根据轨距值导出超限数据，从而判断超限扣分情况。

3 高低不平偏差修正

3.1 高低不平状态预测模型

在利用系统开展高低不平状态预测之前，首先应当有针对性的对具体区段的高低特征产生条件进行分析。一种是在正常情况之下，铁路轨道没有接受修理施工，那么车轮和钢轨之间经过不断的摩擦就会形成轮轨力，在受到车辆轴重、行驶速度等因素的影响下，轮轨力不断增大，造成铁路轨道出现高低不平顺，并逐渐劣化；此外，维修策略、机械设备、人员误操作也可能造成铁路轨道的高低不平顺；同时，恶劣的自然环境和自然灾害，如洪水、地震等都会促进轨道劣化。

为了实现对某一段铁路轨道进行高低不平顺状态的预测，应当确定对象，建立起有针对性的空间位置点，并通过模型的方式对不同的空降位置点进行描述。再结合轨道高低不平劣化所具有的传递性和记忆性对具体的轨道空间进行评价，使综合考量的外界情况得到量化，实现预测。在受到自然灾害威胁可能性较小的地段，在没有维修作业的情况下，单元区段的不平顺状态不会在短时间内出现较大的变化量，因此其变化规律可以归结为变化平缓的曲线，且该曲线可导；而在受到自然灾害威胁或者错误维修时，其不平顺劣化则呈现非线性特征，变化量不断增加，形成近似于直线的劣化过程，且在短时间间隔内，向直线劣化逼近。

3.2 修正里程偏差

检测的数据结果经过了专业人员利用TGM文件分割方式进行了处理，切割为数百公里单位的TGM-C[3]。并采用采样先后的顺序，将TGM-C进行了数字编号，建立起TGM-BMEC模型。在模型当中，可以对相邻两次检测的数据之间存在里程偏差进行模拟，同时总结出里程偏差和里程变化这两个变量之间的非线性关系，从而得出在一个轨道区间内，两次检测的里程偏差数据并非常数，而是拥有非线性变化特性的。

3.3 区段整体高低不平状态误差

在单元区段中，针对100m与200m预测的轨距单项指数与实际轨距单项指数所形成的波形图进行叠加，并利用叠加区间对单项指数存在的误差进行统计，从而得出具体的区段各项误差量。通过具体的统计可以发现，在轨道的轨距幅值计算过程中，轨距的单项指数与实际轨距单项指数之间所存在的误差都不大，及时在ME和SD这两个区间出现了最大误差，也都控制在0.05mm之内，属于允许区间，且据测算，实际轨距的单项指数有极大可能性落在预测轨距单项指数的0.15mm区间之内。这表明，预测规矩单项指数的波形与实际轨距单项指数的波形十分相似，在轨检车的检验过程中，各采样点的幅值与实际幅值误差较小，作为周期预测，这一结果可以保证不平顺超限的分析具有一定的真实性，能够准确地对各长度区间的高低不平状态指数进行预测，使轨道不平顺状态的管理有了更加详细真实的数据支持，同时在精细化管理的过程中，这些数据和周期预测也起到了十分积极的影响作用。

4 结语

综上所述，对于现代铁路交通的轨道设计部分来说，轨道高低不平顺受到诸多外界条件的影响，并且会反作用于行车，对行车安全造成威胁，也使轨道寿命有所缩短。对于这一现象，通常会在具体路段的行车过程中，利用车尾安装轨检车，完成路段检测。管理人员利用检测所得的数据波形图对该路段进行分析，从而得到路段特征，并结合模型研究，可以对路段今后发展做出预测，实现精细化管理。

参考文献

[1]徐鹏.铁路轨检车检测数据里程偏差修正模型及轨道不平顺状态预测模型研究[D].北京交通大学，2012.

[2]王庆伟.4G型轨检车与5型轨检车检测原理的对比分析[J].上海铁道科技，2012，（04）：49-51.endprint