GJ-6 型轨检系统在南京地铁中的应用

2018-01-25蒋林宏

现代城市轨道交通 2018年1期

蒋林宏

（南京地铁运营有限责任公司，江苏南京 210012）

0 前言

南京作为国内第 6 个开通地铁的城市，从2005 年 1 号线 22 km 单线运营到 2017 年底 356 km的9线线网运营，经历了一个地铁快速发展期。随着地铁线网密度的增加，对地铁设备的养护要求也在逐渐提升。南京地铁在轨道设备养护过程中，采用计划修与状态修相结合的形式，其中，动态轨检车的运用在状态修中发挥着不可替代的作用。自 2007 年第一台动态轨检车投入使用，轨检系统从 GJ-4 到 GJ-6 型均由中国铁道科学研究院研制。GJ-6 型轨检系统的应用可实现对现场病害的准确判断，避免了正线设备维护中由于环境条件限制、作业人员能力等因素引起的无效作业和有害作业。

1 GJ-6 型轨检系统概况

GJ-6 型轨道检测系统主要由激光摄像组件、惯性测量组件、信号处理组件、数据处理组件、里程定位组件5 部分组成。南京地铁利用 GJ-6 型轨检车对各线路每月进行 1 次检测，速度等级采用 120～160 km/h 级别，检测项目包括左、右轨向，左、右高低，轨距，水平，三角坑等。安装有 GJ-6 型轨检系统的轨检车如图 1 所示。

图1 南京地铁 GJ-6 型轨检车

2 轨检系统的应用

2.1 超限病害的精确定位

2.1.1 利用道岔精确定位超限病害

通常进行动态轨检时，正线道岔开行直股，通过判断波形图中道岔直尖轨、直基本轨、尖轨尖、导曲、岔心等各部位位置（图2），利用道岔尖轨尖或岔心处检测里程与实际里程的差值，可修正超限病害的检测里程。同时，利用波形图中道岔各部位（转辙部分、连接部分、辙叉部分）可确定超限病害在道岔中的相对位置。

2.1.2 利用曲线精确定位超限病害

利用直缓点或缓直点处检测里程与实际里程的差值，可修正超限病害的检测里程。同时，利用波形图中曲线要素点（直缓点、缓圆点、圆缓点、缓直点）可确定超限病害在曲线中的相对位置。

2.1.3 利用轨距或水平定位超限病害

对于高低、轨向等现场不易直接测量的检测项目，可通过波形图量取高低、轨向等超限病害与附近轨距或水平最大偏差点的距离来确定其相对位置。

2.2 病害整治

2.2.1 道岔病害

（1）直基本轨方向不良整治。以 4 号线 K21 处上行某道岔为例，如图 3 所示，道岔转辙部分（即尖轨尖至尖轨跟）轨距实际递减与理论递减偏差较大，主要原因是直基本轨存在一处偏向外口 -8.14 mm 的轨向。通过现场实际调查，发现在转辙部分轨距量取时，日常道岔检查的尖轨中固定位置处轨距不超限，但实际上尖轨尖至尖轨中、尖轨中至尖轨跟处轨距最大偏差为 -6 mm。整治时，采用先对直基本轨线型进行整正，再以轨距控制尖轨（曲基本股）轨向的方法，最终使设备几何状态满足要求。

（2）曲基本轨方向不良整治。以机场线 K19 处上行某道岔为例，如图 4 所示，转辙部分轨距均偏小，最大偏差达-6.91 mm，主要原因是直尖轨方向不良。通过现场调查发现道岔转辙部分轨距都偏小，轨距最大偏差为 -7 mm，与检测结果相符。由于直尖轨与曲基本轨密贴良好、顶铁靠贴，所以尖轨轨向问题主要由曲基本轨引起，现场对曲基本轨线型量测发现在第二弯折点实测正矢为 32 mm，比理论正矢 18 mm多 14 mm，使得整个直尖轨偏向道心一侧，从而导致转辙部分轨距偏小。在整治时也发现，由于曲基本轨第二弯折点附近道岔框架尺寸受通号转辙机角钢螺孔位置约束，工务在弯折曲基本轨进行改道时，无法向轨道外侧改道，需要更换通号转辙机角钢并重新打孔。这说明新线道岔转辙机安装前一定要先保证曲基本轨第二弯折点（道岔框架）处尺寸正确，否则运营时会对道岔维修保养造成很大困难。

图2 波形图中道岔形态

图3 直基本轨方向病害

图4 曲基本轨线型病害

（3）直尖轨方向不良整治。以机场线上行K19+500 处某道岔为例，如图 5 所示，转辙部分轨距均偏小，最大偏差达-7.68 mm，主要原因是直尖轨方向不良。通过现场调查发现道岔转辙部分轨距都偏小，轨距最大偏差为 -9 mm，由于顶铁与尖轨之间存在离缝，故动静态检测时轨距偏差不一致，直尖轨轨向问题主要由尖轨线型不良引起。现场对直尖轨线型测量发现，尖轨向道心一侧凸起，线型最大偏差达 7 mm。在整治时主要通过对直尖轨弯轨，恢复其线型进行整治。

2.2.2 曲线病害

（1）缓和曲线三角坑整治。3 号线上行某处检测时出现三角坑四级超限，通过波形图分析，主要原因是曲上股和曲下股不同位置出现的高低超限，其中曲下股最大高低超限达 -13.72 mm，且近 2 个月此高低超限增大了 9 mm。通过现场调查发现，此病害地段为联络通道集水井处，轨枕剥离及道床脱空（图6）较为严重，在卸下扣件后轨下空隙达 15 mm。轨道专业临时整治时，采用轨下调高垫板消灭高低超限，并通过控制缓和曲线内水平变化率（≤2‰）消灭三角坑超限；后期结构专业对该道床脱空处注浆，进行永久整治。联络通道、集水井处由于施工工艺等原因，在运营过程中易出现道床整体下沉、道床脱空等病害，新线介入时一定要保证道床浇筑前基底干净、整洁，符合浇筑条件；既有线运营时对该处的轨枕剥离、道床脱空等病害应高度重视。

（2）圆曲线轨向整治。通过对轨向超限报表及波形图的分析发现，圆曲线内轨向超限病害半波长从 2 ～10 m 不等，而正线圆曲线正矢点设置为每 10 m 一处。在圆曲线病害整治时，对于曲线范围内较长区段出现轨向超限病害应通过简易拨道法、绳正法等计算进行整治；对于局部轨向超限，可采用 10 m 或 20 m 弦长，每隔 1 m 量取圆曲线上的正矢值，从而精确查找和消灭现场病害。

图5 直尖轨线型病害

图6 曲下股道床脱空

2.2.3 碎石道床病害

（1）以半波长为弦长进行局部高低整治。以宁天城际线上行某碎石软硬结合部为例，如图7所示，存在一处峰值为16.5 mm的局部高低超限。现场调查采用图中半波长10.75 m为弦长精确查找病害，实际量取最大高低为19 mm，峰值出现在软硬结合部的碎石与整体道床连续几块枕处。整治时采用对高低峰值左侧碎石道床进行起道和整体道床地段进行轨下垫板作业相结合的方法，通过对高低超限前后轨面顺坡，消灭该处高低三级超限。

（2）以连续波长为弦长进行长区段高低整治。以宁天城际线下行某碎石软硬结合部为例，如图 8 所示，通过波形图可以看到在一较长区段交替出现峰（谷）值为-9.71～15.71 mm 的高低超限病害。现场对图中 33.25 m 区段的连续波进行精确查找，并对碎石道床区段进行起道，对整体道床进行垫板作业予以整治。