軌檢車檢測技術(shù).ppt

1、現(xiàn)代軌道檢測技術(shù)及其應(yīng)用,局軌道檢查車,局工務(wù)檢測所(軌道檢查車）,聯(lián)系電話：061-33975,3,主要內(nèi)容,一、國內(nèi)軌道檢測技術(shù) 二、國內(nèi)軌檢車技術(shù)應(yīng)用 三、嚴(yán)重威脅行車安全的軌道檢測數(shù)據(jù) 四、在判讀超限表中遇到的幾個問題 五、軌道幾何尺寸超限與病害對應(yīng)關(guān)系 六、怎樣判讀軌檢圖紙（幾種典型的軌道檢測圖紙）,一、我國軌道檢查車發(fā)展,第一代軌檢車1953年：鐵科院研制開發(fā)的機械式軌檢車 第二代軌檢車1962年：簡易電氣式軌檢車 第三代軌檢車1986年：鐵科院鐵建所研制開發(fā)的GJ-3型軌檢車 第四代軌檢車1987-1995年：通過引進美國ENSCO公司研制開發(fā)的XGJ型軌檢車，鐵科院鐵建所研制開

2、發(fā)出了GJ-4型軌檢車,5,我國軌道檢查車發(fā)展,第五代軌檢車1999年：通過引進美國ImageMap公司研制開發(fā)的激光攝像技術(shù)軌檢車 20世紀(jì)50年代末期，鐵科院技術(shù)人員采用弦測法原理，通過機械傳動方式檢測軌道幾何尺寸。將軌距、水平、三角坑、搖晃( 用單擺測量)項目的幅值繪制在圖紙上，經(jīng)過人工判讀超限大小，計算每公里扣分，評價軌道質(zhì)量。 在保留1型車測量方法（弦測法）的前提下，60 年代后期研制出2型軌檢車，將機械傳動改為電傳動方式，檢測項目較1型車增加了高低不平順檢測，超限判讀和扣分計算方式與1型車相同。,6,我國軌道檢查車發(fā)展,80 年代初期自主研制成功了GJ-3型軌檢車：采用慣性基準(zhǔn)檢測

3、原理，使用先進的電傳感器、計算機技術(shù)，完成高低、水平、三角坑、車體垂直和水平振動加速度的檢測。傳感器信號經(jīng)過相關(guān)處理，直接以電壓大小作為不平順超限判據(jù)，計算機采集后，計算超限等級和數(shù)量，并計算扣分，以扣分的多少來衡量線路質(zhì)量的優(yōu)劣。 通過筆式繪圖儀記錄并顯示軌道不平順檢測波形,7,我國軌道檢查車發(fā)展,GJ-3型軌檢車檢測設(shè)備大多是采用70年代末80年代初的分離元件，穩(wěn)定性差，由于安裝時間跨度大，同一種儀器使用的元器件也不盡相同，接口不一致 ， 造成了備件選擇和維修上極大的困難，近年來該車型正逐步被新型檢測設(shè)備所取代。 1985年我國成功引進美國 ENSC0 公司T-10軌檢車技術(shù)，研制成功XG

4、J-1型新型軌檢車。該車采用慣性基準(zhǔn)檢測原理，使用陀螺、光電、伺服馬達傳感器，采用信號模擬處理和數(shù)字濾波混合技術(shù)，經(jīng)過計算機采集和信號合成處理，以報告和波形方式輸出軌道幾何不平順超限結(jié)果。經(jīng)過軌道不平順管理標(biāo)準(zhǔn)的評判，得出軌道質(zhì)量評價報告，指導(dǎo)現(xiàn)場掩護維修。,8,我國軌道檢查車發(fā)展,XGJ-1型軌檢車采用“捷聯(lián)式”系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ， 對各種誤差信號進行補償修正 ， 并使用小型計算機集中處理全部檢測項目數(shù)據(jù)。檢測信號利用率高，傳感器安裝方便，對車輛無特殊要求;檢測項目包括軌距、軌向、高低、水平、曲率，三角坑等軌道幾何不平順，同時，增加了車體（水平和垂直)、軸箱振動加速度、道岔、道口及橋梁等地面具有顯著

5、特征的標(biāo)志物檢測設(shè)備，用來綜合評價線路質(zhì)量和旅客乘坐舒適性、指導(dǎo)維修，方便工務(wù)人員查找病害。,9,我國軌道檢查車發(fā)展,1995年以XGJ-1型新型軌檢車為基礎(chǔ)，鐵科院經(jīng)過技術(shù)引進和消化吸收，成功研制出4型車，該車設(shè)備國產(chǎn)化程度達到95%以上。目前已在全國鐵路和地鐵系統(tǒng)廣泛推廣應(yīng)用。這標(biāo)志著我國軌檢技術(shù)和軌檢車實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。 20世紀(jì)末期，國外軌檢車技術(shù)已向著無移動部件、檢測項目齊全、故障判斷高智能化、檢測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、檢測數(shù)據(jù)處理科學(xué)化的方向發(fā)展。1999年通過國際招投標(biāo)方式，積極引進國際先進軌檢車檢測技術(shù)設(shè)備，于2003年完成5型軌檢車的驗收，已投入到我國既有干線檢測生產(chǎn)和科研試驗過程中。該

6、檢測設(shè)備已達到世界同類檢測水平。,二.我國軌檢車檢測技術(shù),2.1檢測項目和意義 2.2檢測原理（略） 2.3軌檢車技術(shù)應(yīng)用,2.1檢測項目和意義,主要包括：軌道幾何參數(shù)、車體加速度參數(shù)、鋼軌斷面參數(shù)等,12,軌道幾何參數(shù),軌距偏差：在軌道同一橫截面、鋼軌頂面以下16mm處、左右兩根鋼軌之間的最小內(nèi)側(cè)距離相對于標(biāo)準(zhǔn)軌距值1435mm的偏差。 高低：指軌道沿鋼軌長度方向，在垂向上的凸凹不平順。 軌向：指軌頂內(nèi)側(cè)面沿長度方向的橫向凸凹不平順。 水平：即軌道同一橫截面上左右兩軌頂面的相對高差。（曲線上是指扣除正常超高值的偏差部分；直線上是指扣除一側(cè)鋼軌均勻抬高值后的偏差值。） 三角坑：左右兩軌頂面相對

7、于軌道平面的扭曲。用相隔一定距離的兩個橫截面水平幅值的代數(shù)差度量?！耙欢ň嚯x”指“車輛的軸距或心盤距”,13,水平（超高）測量示意圖,14,水平（GJ-5）,15,軌距、高低、方向示意圖,16,超高示意圖,17,曲率示意圖,18,曲率,曲率測量定義為一定弦長的曲線軌道（如30M）對應(yīng)之園心角（度/30米）。度數(shù)大、曲率大、半徑小。反之，度數(shù)小，曲率小，半徑大。 軌檢車通過曲線時（直線亦如此），測量車輛每通過30米后車體方向角的變化值，同時測量車體相對兩轉(zhuǎn)向架中心連線轉(zhuǎn)角的變化值，即可計算出軌檢車通過30米曲線后的相應(yīng)圓心角變化值。,19,三角坑：左右兩軌頂面相對于軌道平面的扭曲。用相隔一 定距

8、離的兩個橫截面水平幅值的代數(shù)差度量。 三角坑反映了軌頂?shù)钠矫嫘?。若軌頂abcd四點不在一個平面上，c點到abd三點組成平面的垂直距離h為扭曲。 三角坑使車輛產(chǎn)生三點支撐一點懸空，特別是當(dāng)列車從圓曲線向緩和曲線運行時，由于超高順坡不良引起的三角坑，易造成輪重減載，發(fā)生脫軌掉道事故。應(yīng)引起高度重視和重點監(jiān)控。 三角坑計算公式為：h=(a-b)-(c-d)=h1-h2 其中h1為軌道斷面的水平值。h2為軌道斷面的水平值。h即為基長L（斷面與斷面之間距）時兩軌道斷面的水平差。,三角坑,20,三角坑示意圖,21,車體加速度,車體加速度檢測的重要性： 眾所周知，軌道不平順引起車輛振動，車輛振動又與軌道不平

9、順的幅值、波長、不平順種類、不平順的分布有關(guān)。因而車輛振動是對軌道綜合質(zhì)量狀態(tài)的反映。 車輛振動對行車安全具有直接影響，車體垂直振動所產(chǎn)生的附加力時上時下，附加力向下加重軌道負(fù)荷，易加劇軌道狀態(tài)惡化和部件損壞。附加力向上引起車輪減載，易產(chǎn)生脫軌事故。 車輛振動對旅客乘座舒適也具有較大影響，車體橫向振動會加劇輪軌橫向作用力，同時會造成車體蛇行運動，易造成旅客乘車疲勞、眩暈等生理不適癥狀。,22,車體加速度,影響車體加速度測量的因素 軌道不平順引起車體的不良反映（滾動、搖擺、振動等） 車體垂向、橫向加速度: 是對高低、水平、軌向、三角坑等不平順項目的綜合反映 軸箱加速度: 是對軌道短波（波磨、表面

10、擦傷、接頭、鋼軌剝離等）不平順項目的綜合反映 車體加速度傳感器的安裝位置，決定了其測量原理受車輛本身特性的影響 車體加速度測量還與列車運行速度有著必然的聯(lián)系。,23,車體加速度與軌向不平順關(guān)系,24,車體加速度與軌向不平順關(guān)系,25,不平順與加速度、速度的關(guān)系,26,三個新增檢測項目（三率）,曲率變化率: 是以18米曲率測量值的差值與基長的比值。 軌距變化率: 是以2.5米基長軌距測量值的差值與基長的比值。也就是說，我們應(yīng)特別注意2.5米以內(nèi)的軌距變化率。 橫加變化率: 是以18米基長車體橫向加速度測量值的差值與車體通過基長所用時間的比值。 三個新增檢測項目評價的實際幾何不平順都是軌向，只是其

11、中關(guān)注的波長和側(cè)重點不同。,27,三個新增檢測項目（三率）,軌距變化率重點評價較短范圍內(nèi)的軌向不平順，其影響輪對的滾動半徑差和輪軌力，但是對車體的橫向振動影響較弱。 橫加變化率所關(guān)注的軌向?qū)儆谥胁ǚ秶鷥?nèi)，橫加變化率引入了車速變量，因此受車速影響較大，而且計算量有車體橫加參與，各車的運行速度和振動特性的差異也使其重復(fù)性較差。 曲率變化率可以捕獲較長波長范圍內(nèi)的軌向不平順，其與長波長軌向?qū)?yīng)較吻合,28,2.2檢測原理（略）,原理（略）,29,2.3軌檢車技術(shù)應(yīng)用,1軌道不平順狀態(tài)監(jiān)控方面 軌道的平順性控制是軌道管理的核心問題和技術(shù)關(guān)鍵問題。也是鐵路快捷、高速、安全、平穩(wěn)、舒適的基礎(chǔ)問題。國內(nèi)外大

12、量鐵路建設(shè)和工程管理方面的經(jīng)驗和教訓(xùn)，究其原因很多是因為對高平順性要求的認(rèn)識不夠、對平順度的控制不嚴(yán)、采取措施不當(dāng)造成的。因此，應(yīng)叢設(shè)計、施工、維修管理的源頭抓起，嚴(yán)格控制和規(guī)范軌道平順性狀態(tài)的管理。,30,2軌道初始不平順狀態(tài)監(jiān)控,軌道初始不平順是運營后各種不平順發(fā)生、發(fā)展、平順性惡化的根源，如不嚴(yán)格控制，必將造成運營過程中難以處置的后患。 初始不平順好的軌道，維修周期長，養(yǎng)護維修工作量小，能長期保持良好的平順狀態(tài)； 初始不平順差的軌道，不僅維修周期縮短，既使增加維修作業(yè)次數(shù)也難以改變軌道初期“先天”不良水平。,31,初始不平順對維修的影響,32,3軌道質(zhì)量評價方面,評價方法：局部狀態(tài)（幅值

13、超限扣分）、連續(xù)單元區(qū)段狀態(tài)（均值）、連續(xù)區(qū)段功率譜密度（幅值和波長）、瞬時加速度評價局部不平順和持續(xù)加速度評價連續(xù)軌道不平順（響應(yīng)）。,33,軌道不平順管理示意圖,34,4軌道質(zhì)量評價方面,軌道質(zhì)量評價方面 評價標(biāo)準(zhǔn)：內(nèi)容（幅值、區(qū)段、加速度） 評價標(biāo)準(zhǔn)：靜態(tài)、動態(tài) （驗收、日常保養(yǎng)、綜合維修、臨時補修、限速、安全）,35,人體等感覺舒適曲線,左右方向頻率：0.5-2Hz；上下方向頻率：4-8Hz,36,5促進運營成產(chǎn),指導(dǎo)養(yǎng)護維修 軌道狀態(tài)改善 維修手段改善,37,狀態(tài)改善（歷年軌道狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析）,38,維修質(zhì)量（維修前后質(zhì)量對比）,39,維修作業(yè)前后的狀態(tài)比較,40,維修作業(yè)前后質(zhì)量

14、改進比較,41,諧振波長與機車車輛自振頻率、速度的關(guān)系,42,不平順對垂向加速度和減載率的影響,43,2.4軌檢車檢測項目波形定義,軌檢車正向：檢測梁位于軌檢車二位端，定義二位端至一位端方向為軌檢車正向，軌檢車行使方向與軌檢車正向一致時為正向檢測，反之為反向檢測。 軌距（偏差）正負(fù)：實際軌距大于標(biāo)準(zhǔn)軌距時軌距偏差為正，反之為負(fù)； 高低正負(fù)：高低向上為正，向下為負(fù)； 軌向正負(fù)：順軌檢車正向，軌向向左為正，向右為負(fù)；,44,軌檢車檢測項目波形定義,水平正負(fù)：順軌檢車正向，左軌高為正，反之為負(fù)； 曲率正負(fù)：順軌檢車正向，右拐曲線曲率為正，左拐曲線曲率為負(fù)； 車體水平加速度：平行車體地板，垂直于軌道方

15、向，順軌檢車正向，向左為正； 車體垂向加速度：垂直于車體地板，向上為正。 三角坑正負(fù)： 第一點的水平減第二點水平（所得差值的符號，即為三角坑的符號）,45,三、嚴(yán)重威脅行車安全的軌道檢測數(shù)據(jù),1、運用軌檢車資料對軌道不平順進行判斷并及時處理。 周期性連續(xù)三波及多波的軌道不平順中，幅值為10mm的軌向不平順，12mm的水平不平順，14mm的高低不平順。 50米范圍內(nèi)有3處大于以下幅值的軌道不平順：12mm的軌向不平順，12mm的水平不平順，16mm的高低不平順。 軌向、水平逆向復(fù)合不平順。,46,1、運用軌檢車資料對軌道不平順進行判斷并及時處理。,以上三類軌道不平順的共同特點是，從幅值來看均未達

16、到III級超限，似無行車安全之慮，但從不平順的連續(xù)性來看均具有潛在的危機。連續(xù)性的多波不平順容易引發(fā)激振，有導(dǎo)致脫軌系數(shù)增大、行車嚴(yán)重不穩(wěn)甚至脫線的危險。周期性的連續(xù)不平順引發(fā)的共振的危險更大。軌向、水平逆向復(fù)合不平順，有反超高的特征。這類不平順可能是脫軌事故的主要誘因。,47,2、主要軌道不平順對行車安全的影響,嚴(yán)重的高低不平順將引起車輛劇烈地點頭和沉浮振動，會使車輪大幅度減載，甚至懸浮。在曲線上或方向不良區(qū)段運行時，高低不平順引起的車輪懸浮可能導(dǎo)致脫軌。如果嚴(yán)重減載的車輪，同時又有很大的側(cè)向力作用，也很可能脫軌。此外，高低不平順的幅值過大（約超過25mm時）會使道床阻力顯著降低，輪載引起的

17、鋼軌垂向負(fù)撓度亦將增大，造成更多的軌枕懸空，高低不平順引起的振動又使道床阻力進一步減小，因此易引起無縫線路發(fā)生動態(tài)脹軌跑道。,48,主要軌道不平順對行車安全的影響,方向不平順會引起車輛的側(cè)擺、搖頭振動，連續(xù)的方向不平順將引起車輛蛇行或滾擺。嚴(yán)重的方向不平順將引起很大的側(cè)向力，可能使軌枕、扣件不良地段的鋼軌傾翻或軌排橫移，造成列車脫軌傾覆。過大的側(cè)向力也往往使脫軌系數(shù)增大，引起車輪爬軌掉道。幅值很大、波長較短的方向不平順，本身就會使無縫線路穩(wěn)定性降低，加上這種方向不平順還必然引起輪軌間產(chǎn)生很大的側(cè)向力，往往導(dǎo)致動態(tài)脹軌跑道的重大事故。,49,主要軌道不平順對行車安全的影響,水平不平順將使車輛產(chǎn)生

18、側(cè)滾振動，導(dǎo)致一側(cè)車輪增載，一側(cè)減載。曲線上嚴(yán)重的水平不平順往往是引起貨車脫軌的重要原因。若方向、水平兩種不平順同時存在且逆向復(fù)合時，引起脫軌的危險性更大。 扭曲不平順將使轉(zhuǎn)向架出現(xiàn)支承輪減載甚至懸浮的情況。歐洲和我國剛度較大的貨車在曲線圓緩點區(qū)域的脫軌事故大多與軌道的扭曲不平順有關(guān)。,50,主要軌道不平順對行車安全的影響,軌距偏差過大會導(dǎo)致車輪掉道或卡軌。我國和其它部分國家的傳統(tǒng)觀念認(rèn)為，即使軌距尚未擴大到會使車輪掉道的程度，如果車輪錐形踏面的大坡度段（1：10）已進入軌頂內(nèi)側(cè)圓弧以內(nèi)，仍應(yīng)避免，這是因為斜度較大的車輪踏面將使鋼軌遭受額外增加的水平推力。短距離內(nèi)軌距變化劇烈，表明存在嚴(yán)重的方

19、向不平順，當(dāng)然也會影響列車安全。,51,主要軌道不平順對行車安全的影響,曲線頭尾的幾何偏差往往是列車曲線脫軌的重要原因，這種幾何偏差實質(zhì)上是一種軌道超高和曲率不匹配的嚴(yán)重復(fù)合不平順，將使車輛產(chǎn)生劇烈搖晃，脫軌系數(shù)和減載率側(cè)向力均顯著增加。,52,3、軌道不平順波形特征對行車安全的影響,實驗證明，軌道不平順的幅值、波長、波數(shù)、周期性等波性特征對輪軌相互作用力、機車車輛振動和列車脫軌安全性均有重要影響。當(dāng)行車速度、不平順波長一定時，不平順的幅值越大其影響越大。,53,四、在判讀超限表中遇到的幾個問題,1超限位置及其峰值、長度的識讀。超限位置欄目中公里和米，這一點我想不用解釋。需要特別指出的是，軌檢

20、車對病害的采集方式為：當(dāng)軌檢車采集到的軌道病害超過I級限界以后，到又回到I級限界以內(nèi)，統(tǒng)計為一次超限。所以這個報告中超限位置所指出的里程實際上是該超限的終點里程。比如一個III級超限的長度，并不是指在這個長度內(nèi)，超限值都達到III級，而是其最大超限值達到或超過III級，峰值一欄所列為該病害的最大超限數(shù)值。,54,1超限位置及其峰值、長度的識讀。,長度一欄所列為該病害的延長里程。即為該病害超過I級限界以后，到又回到I級限界以內(nèi)所經(jīng)過的線路長度。病害峰值點的具體位置則需根據(jù)波形圖和超限位置、長度等數(shù)據(jù)相結(jié)合來確定（還應(yīng)注意軌檢車運行方向）。,55,2報告表中的英文字符的意義。,D-這個一般不出現(xiàn)在

21、報表中而是出現(xiàn)在我們工作人員檢測過程的電腦屏幕上，意思是該處超限是已經(jīng)被工作人員刪除（道岔區(qū)段的有害空間軌距、軌向，其它不正常的出分）。,56,2報告表中的英文字符的意義。,R-出現(xiàn)在水平超限項目內(nèi)的原因，有兩種情況一是緩和曲線超高順坡進入直線段，直緩點或緩直點后的直線段內(nèi)有橫向水平偏差，為軌道不良，應(yīng)予以注意。二是大半徑曲線超高被檢測系統(tǒng)誤判為水平。（一般是曲線超高小于15mm,這種曲線在我們局好像還沒有）,57,2報告表中的英文字符的意義。,C-出現(xiàn)在水平超限項目內(nèi)的原因，一是直線地段存在長段水平，其長度超過24米。二是曲線半徑太大，誤把曲線當(dāng)直線，當(dāng)電腦發(fā)現(xiàn)后自動將其刪除。 SC-出現(xiàn)在

22、軌距超限項目，說明此處短時間內(nèi)軌距傳感器不進行軌距檢測，因而此處軌距不進行超限判分。,58,五、軌道幾何尺寸超限與病害對應(yīng)關(guān)系,1高低超限的波長與病害對應(yīng)關(guān)系 波長在2米內(nèi)的高低偏差，幅值小，波長短，線路長度的變化率大，是產(chǎn)生軸箱垂直振動加速度的主要原因。 波長在10米左右的高低偏差，主要是使車體產(chǎn)生較大的垂直振動加速度。,59,軌道幾何尺寸超限與病害對應(yīng)關(guān)系,波長在20米左右的高低偏差，其幅值大，波長長，主要是使車體產(chǎn)生點頭振動當(dāng)車體振幅和高低偏差幅值方向相同時，會使車體產(chǎn)生較大的振動加速度。 2軌向 方向不良大多數(shù)是由于鋼軌存在硬彎、碎彎造成的。 軌距連續(xù)擴大或縮小，順坡率大于2，接頭支嘴等病害都會造成軌向不良。 對于小半徑曲線及導(dǎo)曲線，由于彎度大，容易出現(xiàn)接頭支嘴，也是出現(xiàn)方向不良的一個原因。,60,軌道幾何尺寸超限與病害對應(yīng)關(guān)系,長期使用簡易撥道法，只將正矢誤差均開，容易造成曲線半徑變化，形成方向不良。 要根據(jù)列車速度變化，及時檢算曲線超高。超高不合適不僅會造成晃車，由于側(cè)壓力增大，也容易造成