轨道动态智能分析软件在CRTSII型轨道板防胀中的应用

宋 松 中国铁路上海局集团有限公司徐州工务段

1 防胀板动态分析基本思路

CRTSII 型无砟轨道的特点之一为轨道板之间纵向张拉连接、减小自由边达到整体受力。高温季节气温升高造成混凝土膨胀产生温度力，接缝处混凝土强度低于轨道板、接缝和轨道板未粘连，造成接缝在整个纵向抗温度力体系中成为薄弱点，易产生无砟轨道拱起，俗称胀板。目前预防胀板的检查手段主要为综合检测车动态检测和地面人工检查。

智能分析软件由北京交通大学、中国铁路南昌局和上海局集团公司联合研发，2018年通过了国铁集团工电部和科信部的试用评审，在多个铁路局进行了试用、效果较好；2019年在国铁集团工电部和科信部通过正式技术评审，作为铁路工务安全生产管理信息系统的模块之一，在全路推广应用，弥补了其缺少检测数据智能化处理的不足。该软件基于服务器处理后的动态检测数据，对修正里程后的多次波形图进行自动对比、快速列出超限点，定位胀板疑似处所。

胀板分析中，首先应结合现场实际对智能分析软件生成的超限点逐处复核，找出疑似点指导地面防胀检查；其次应充分发挥人工分析主观能动性，不应过于依赖软件，分析人员要对设备、生产、常见病害进行掌握，分析人员的专业水平决定了分析质量的高低。

2 利用轨道板胀板识别分析疑似胀板地点

2.1 分析标准设置

进入胀板分析模块，先进行门限设置，例如把I级变化量设为1 mm，幅值设为0.5 mm。I级变化量1 mm的含义是让智能分析软件列出两次检测的高低偏差增大量超过1 mm 的处所，幅值0.5 mm 的含义是只对高低偏差超过+0.5 mm 的数据进行分析。标准设定决定了精度和分析工作量大小，应根据需要进行调整。因综合检测车检测为动态检测，存在检测误差，故分析标准过严则不具可操作性；胀板初期造成的轨面高低偏差一般为毫米级别，标准过松又会造成疑似处所遗漏。

2.2 动态检测分析与地面复核

选择高温、低温时段典型数据进行分析。以2017 年7 月20日和2月18日京沪高铁上行数据进行对比，智能分析软件会自动运算、列出超限，绘制超限点的多次高低波形图（以下简称为高低波形）。k723+512-k723+514存在一处疑似点，相关信息如表1、图1。

表1 京沪高铁上行k723+512-k723+514疑似点信息表

图1 京沪高铁上行k723+512-k723+514胀板疑似处所波形对比

此区段高低波形吻合，在k723+512-k723+514 处存在一处突变，左、右高低偏差各增大1.31 mm、1.02 mm，且从6 月20日到7月20日左、右高低偏差各增大0.54 mm、0.53 mm，说明该处高低偏差存在变大过程，故判定此处为疑似处所。现场检查复核，上行k723+511接缝处存在静态左、右高低偏差+2 mm，CA 砂浆层离缝2.5 mm、长1 700 mm、深500 mm，确定为胀板引起的高低不良。每次动态检测后，及时利用分析结果进行地面复核，可大大提高检查的针对性和效率。

2.3 其它典型地段分析示例

对比2017 年7 月20 日和2 月18 日的动态检测数据发现的京沪高铁上行k762+368-k762+369 胀板疑似处所如图2，现场k762+369 接缝处存在静态左、右高低偏差+3 mm，CA 砂浆层离缝2.5 mm、长500 mm、深400 mm。

图2 京沪高铁上行k762+368-k762+369胀板疑似处所波形对比图

对比2017年8月8日和2月23日动态检测数据发现的京沪高铁下行k762+437-k762+439 胀板疑似处所如图3，现场k762+440 接缝处存在静态左、右高低偏差+3 mm，CA 砂浆层离缝3 mm、长2 000 mm、深度已经贯通轨道板横截面。

图3 京沪高铁下行k762+437-k762+439胀板疑似处所波形对比图

3 分析要点

要达到精确分析胀板疑似处所，需通过高低偏差变化趋势确定，剔除偶然因素造成的高低偏差突变，充分结合现场生产和设备实际。

3.1 充分分析高低偏差变化趋势

由于动态检测存在误差和偶然性，确定疑似处所需对比多期检测数据。2019 年7 月21 日和2 月21 日动态检测数据对比发现的京沪高铁上行k726+391-k726+393 胀板疑似处所，将该处2 月-7 月6 次高低波形叠加后如图4，可见该处高低偏差逐渐增大。

图4 京沪高铁上行k726+391-k726+393胀板疑似处所6次波形叠加图

通过峰值变化趋势查看、分析疑似处所的高低偏差变化情况，京沪高铁上行k728+545-k728+546 胀板疑似处所的峰值变化趋势如图5，可看到此处随时间推移，高低偏差逐渐增大的趋势，同时印证了环境温度对连续型轨道板结构的影响。

3.2 过滤干扰因素造成的动态高低偏差变化

（1）现场动道造成的动态高低偏差增大

对比 2017 年 7 月 23 日和2 月 23 日京沪高铁下行动态检测数据发现，k738+355 存在高低偏差增大2 mm、k738+480 存在高低偏差增大1.64 mm如图6。

图5 京沪高铁上行k728+545处2017年1-8月动态高低偏差变化趋势

图6 京沪高铁下行k738+355、k738+480动道造成的高低偏差变化对比图

结合实际分析，7 月23 日凌晨段对京沪高铁下行k738+349-k738+479进行了线路精调，精调将梁端处高低偏差进行了修正，高低波形趋于平缓。两处动态高低偏差增大均处于精调和非精调结合部，动道是其偏差变化的原因。

（2）换轨作业造成的动态高低偏差变化

对比 2018 年 7 月 11 日和 1 月 18 日京沪高铁上行的动态检测数据发现的k784+393-k784+395疑似处所左高低偏差增大1.18 mm 如图7。结合实际分析，7 月6 日段在上行k784+380-k784+401更换右股一根伤损钢轨，判定为换轨引起的高低偏差变化，且该处经地面人工复核后无问题。需注意因上行综合检测车由小里程向大里程检测，故动态左高低偏差实为现场右股钢轨的数据。

图7 京沪高铁上行k784+393-k784+395动态高低偏差波形对比图

（3）桥梁端刺结构处的动态高低偏差变化

对比 2018 年 8 月 18 日和 2 月 21 日京沪高铁上行动态检测数据，k759+891处左、右高低偏差均存在增大2.61 mm。结合实际分析，上行k759+822-k759+882 存在一处端刺，端刺的主要作用是将桥梁温度力、制动力等传至路基内。将2018年2 月至8 月该处高低波形叠加如图8，初步判断该处为桥梁、路基结合部刚度不均匀导致的动态高低偏差反复变化，不完全等同于胀板机理。

图8 京沪高铁上行k759+822-k759+882端刺区动态高低偏差变化波形叠加

（4）异常数据造成的动态高低偏差变化

综合检测车检测时由于光线、异物、轨道结构过渡等检测环境产生的异常数据，对动态分析会产生干扰，如图9 为2018 年 7 月 25 和 2 月 9 日京沪高铁上行 k702+000-k702+120高低波形对比，这种在极短距离内存在的高低动态偏差变化是异常数据，不具参考性。

图9 2018年7月25和2月9日京沪高铁上行k702高低波形对比

3.3 其它注意事项

结合以上防胀板动态分析要点，日常分析中还应注意以下几点：一是应充分结合连续梁梁端、连续梁简支梁结合部、桥基结合部、钢轨伸缩调节器、梁端伸缩装置等多种结构特点进行分析。二是分析时应认识到静、动态高低偏差幅值不完全对等，因胀板都为自下而上变化，下部结构变化量不能完全反映在轨面上。三是胀板整治后可利用后续检测数据对比设备变化情况，盯控胀板整治效果。四是重视动态检测的实际时段和气温资料收集。

4 结束语

自2017年至今，段一直坚持在高温防胀板期间使用智能分析软件来指导现场防胀检查，2017年至2020年段管内处理的4处胀板隐患，均为利用智能分析软件分析发现，提升了地面检查效率和准确率，为高铁行车安全提供了技术保障。建议工务段在连续型无砟轨道防胀板期间组织具有较强业务素质的专业人员进行动态分析。