昌九城際鐵路線路動(dòng)態(tài)檢測(cè)結(jié)果分析與應(yīng)用

周志軍

(南昌鐵路局工務(wù)檢測(cè)所，江西 南昌 330002)

1 昌九城際鐵路概述

昌九城際鐵路線路正線長度約135.975 km，由九江至廬山客車聯(lián)絡(luò)線、廬山至樂化東、樂化東至南昌三段組成，全線共設(shè)特大橋23座共計(jì)37 720.250 m，大橋28座共計(jì)7 297.830 m，特大及大中橋梁長度占線路總長的38%，另有小橋24座。正線上共設(shè)有雙線隧道3座，總長1 190 m。全線采用有砟軌道，一次鋪設(shè)跨區(qū)間無縫線路，按照列車最高運(yùn)行速度250 km/h標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。正線線間距4.6 m，限制坡度12‰，最小曲線半徑一般為3 500 m。

2 線路動(dòng)態(tài)檢測(cè)與應(yīng)用

自2010年10月開始，綜合檢測(cè)列車每月對(duì)昌九城際的軌道質(zhì)量狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)，軌檢車每月也進(jìn)行例行檢測(cè)。

2.1 軌道動(dòng)態(tài)質(zhì)量管理分析系統(tǒng)

隨著南昌鐵路局運(yùn)營線路逐年增加，尤其是杭深、昌九、龍漳等高鐵線路的陸續(xù)開通，工務(wù)維修管理需要“精檢細(xì)修”，應(yīng)用動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析可以實(shí)現(xiàn)線路狀態(tài)維修質(zhì)量評(píng)價(jià)、質(zhì)量發(fā)展趨勢(shì)預(yù)報(bào)以及線路狀態(tài)預(yù)警等功能。

軌道動(dòng)態(tài)質(zhì)量管理分析系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)軌檢、動(dòng)檢、晃車儀和添乘儀等各類軌道動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)的集中儲(chǔ)存和綜合分析，實(shí)現(xiàn)了大值閉環(huán)管理、軌道質(zhì)量分析、檢測(cè)數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)及報(bào)告下載等功能，實(shí)現(xiàn)了用戶自定義單元管理和面向單元的軌道質(zhì)量管理分析功能。

2.2 檢測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理和波形分析

為保證對(duì)軌道質(zhì)量分析的準(zhǔn)確性，必須對(duì)前期檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行里程校核和無效數(shù)據(jù)濾除等預(yù)處理操作。軌道檢測(cè)波形綜合分析軟件可以利用曲線臺(tái)賬信息設(shè)定里程修正點(diǎn)，通過校正算法對(duì)波形檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行里程后期校核，以獲取更加準(zhǔn)確的里程數(shù)據(jù)，同時(shí)通過無效標(biāo)識(shí)來濾除陽光干擾和過分相影響，保證軌道質(zhì)量指標(biāo)的準(zhǔn)確性。

里程修正點(diǎn)每20～30 km設(shè)置一個(gè)，即可保證里程誤差＜10 m，完全可以滿足工程應(yīng)用和統(tǒng)計(jì)分析要求。200 km線路只需要20 min的時(shí)間即可完成包括偏差里程校正和TQI的重新計(jì)算工作。利用波形相關(guān)性進(jìn)行里程自動(dòng)化校核的功能，還可以進(jìn)一步提高工作效率和歷史檢測(cè)數(shù)據(jù)的里程一致性，實(shí)踐中歷史檢測(cè)數(shù)據(jù)的里程一致性精度可以保證在2 m范圍內(nèi)。

應(yīng)用多次波形檢測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，不僅可以評(píng)價(jià)養(yǎng)護(hù)維修的作業(yè)效果，而且可以用于發(fā)現(xiàn)軌道幾何緩慢變化的區(qū)段。如圖1，就是通過多次軌道幾何波形的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)10月—12月間樂化特大橋的上拱發(fā)展趨勢(shì)，類似的情況在熊家特大橋、永修特大橋均有發(fā)生。具體原因已由現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核，并得到確認(rèn)。

通過對(duì)昌九綜合檢測(cè)列車動(dòng)檢歷史數(shù)據(jù)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，總體上昌九城際軌道幾何狀態(tài)良好，且較為穩(wěn)定，通過與大機(jī)作業(yè)記錄的關(guān)聯(lián)分析，大多數(shù)大機(jī)作業(yè)均起到了改善軌道幾何狀態(tài)的作用，但是也會(huì)出現(xiàn)個(gè)別情況，引起新的病害。如圖2，大機(jī)作業(yè)的結(jié)合區(qū)段產(chǎn)生了軌向不平順，同時(shí)車體橫向加速度響應(yīng)明顯。

圖1 樂化特大橋上拱現(xiàn)象

圖2 大機(jī)作業(yè)造成軌向不平順

2.3 軌道質(zhì)量狀態(tài)分析結(jié)果與應(yīng)用

軌道動(dòng)態(tài)質(zhì)量管理分析系統(tǒng)提供了多種軌道質(zhì)量分析功能，包括詳細(xì)匯總、趨勢(shì)分析、TQI累積分析等，為工務(wù)維修管理人員精細(xì)管理提供技術(shù)支持。

2.3.1 趨勢(shì)分析

趨勢(shì)分析用于發(fā)現(xiàn)線路或某一區(qū)段軌道質(zhì)量指標(biāo)在一定歷史時(shí)期的變化，對(duì)于全面掌握設(shè)備質(zhì)量狀態(tài)、合理安排養(yǎng)修計(jì)劃具有重要作用。通過軟件系統(tǒng)提供的趨勢(shì)分析功能，可以對(duì)軌道幾何超限個(gè)數(shù)、晃車個(gè)數(shù)、公里扣分、TQI、優(yōu)良率等軌道質(zhì)量指標(biāo)，按線、段、車間、自定義區(qū)段等條件，以季度、月度、日等不同時(shí)間顆粒度進(jìn)行歷史變化趨勢(shì)分析。圖3為2012年度昌九、杭深TQI平均值指標(biāo)變化趨勢(shì)，可以看出，昌九和杭深線今年以來的軌道質(zhì)量狀態(tài)保持平穩(wěn)且有所提高。8月—10月間，昌九城際累計(jì)安排大機(jī)搗固作業(yè)60 km，從TQI指標(biāo)的變化趨勢(shì)上也可以反映出對(duì)軌道區(qū)段質(zhì)量的改善。

2.3.2 TQI累積及超標(biāo)區(qū)段分析

TQI是反映軌道區(qū)段質(zhì)量的重要指標(biāo)，前期由于分析手段的原因，在工務(wù)維修管理中應(yīng)用相對(duì)較少，多數(shù)還是以偏差、重復(fù)偏差和公里扣分等為主。TQI累積曲線可以表征一段線路的區(qū)段質(zhì)量總體狀態(tài)，通過多線路TQI累積曲線的對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)各線TQI的分布特征，其信息量遠(yuǎn)比采用TQI平均值豐富。

圖3 2012年度昌九、杭深TQI平均值指標(biāo)變化趨勢(shì)

如圖4高鐵線路TQI累積曲線對(duì)比，雖然杭深與昌九的TQI平均值較為接近，但是在大部分區(qū)段內(nèi)昌九城際的區(qū)段質(zhì)量優(yōu)于杭深線;杭深和昌九在區(qū)段高低的質(zhì)量方面較為接近，均好于龍漳線，而昌九在區(qū)段軌向質(zhì)量明顯好于其他兩條線路。同時(shí)也可以發(fā)現(xiàn)，以TQI指標(biāo)來看，昌九城際有很小比例的超標(biāo)區(qū)段，而其他兩條線路則全部在管理標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。表1是各線路TQI及各分量的超標(biāo)比例分析。雖然杭深和龍漳線在TQI指標(biāo)上沒有超標(biāo)區(qū)段，但是在TQI分量的單項(xiàng)指標(biāo)中仍有超標(biāo)情況，其中龍漳線在高低分量中有0.8%的超標(biāo)區(qū)段，這些單項(xiàng)超標(biāo)的區(qū)段仍需維修部門予以關(guān)注。

2.3.3 單元質(zhì)量分析

單元化軌道質(zhì)量管理是指為了實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道質(zhì)量的精細(xì)化分析，根據(jù)軌道設(shè)備自身的特點(diǎn)和養(yǎng)護(hù)維修的需求，將線路劃分為不同的單元，對(duì)不同類的單元根據(jù)數(shù)據(jù)分析的需要應(yīng)用不同的單元質(zhì)量指標(biāo)來進(jìn)行軌道質(zhì)量評(píng)價(jià)和作業(yè)效果評(píng)價(jià)。

圖4 南昌局高鐵線路TQI累積分析

表1 南昌局高鐵線路TQI指標(biāo)超標(biāo)比例 %

根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析的需要，在系統(tǒng)中自定義了曲線、道岔、橋梁等設(shè)備單元類和大機(jī)作業(yè)單元類，除了所有單元都具備的線路、行別、起止里程信息外，還根據(jù)分析的需要分別定義了各類單元的專用要素信息，如曲線單元對(duì)應(yīng)的曲線半徑、曲線超高、允許速度，道岔單元對(duì)應(yīng)的道岔型號(hào)、鋪設(shè)日期，大機(jī)作業(yè)單元對(duì)應(yīng)的作業(yè)日期、作業(yè)方式等。

在自定義單元類別的基礎(chǔ)上，利用臺(tái)賬信息批量導(dǎo)入了昌九城際的曲線、橋梁等設(shè)備單元。這樣在各種動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行單元指標(biāo)提取，實(shí)現(xiàn)各類動(dòng)態(tài)檢測(cè)結(jié)果的歸集。應(yīng)用單元質(zhì)量分析可以擴(kuò)展軌道質(zhì)量分析評(píng)價(jià)的綜合性和客觀性，是對(duì)傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)軌道質(zhì)量評(píng)價(jià)手段的進(jìn)一步發(fā)展。

對(duì)昌九城際的樂化、永修等特大橋建立單元，應(yīng)用系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)歸集功能得到各大橋單元近期動(dòng)態(tài)檢測(cè)指標(biāo)。圖5是近期各特大橋單元TQI平均值指標(biāo)的變化對(duì)比，從中可以看出，大多數(shù)特大橋單元的區(qū)段質(zhì)量在今年穩(wěn)步提高，其中十里特大橋尤為明顯，而博陽河特大橋的區(qū)段質(zhì)量則有所下降，應(yīng)當(dāng)引起維修部門的重視。

圖5 昌九城際特大橋單元TQI平均值變化趨勢(shì)

3 結(jié)語

軌道動(dòng)態(tài)質(zhì)量管理系統(tǒng)已在南昌鐵路局得到應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了大量動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)的集中管理，該系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析功能可滿足路局、站段、車間不同用戶對(duì)于動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)的日常分析需求，波形綜合分析軟件的里程校核、多次歷史對(duì)比分析等功能為工務(wù)段、車間對(duì)軌道幾何狀態(tài)的精細(xì)化管理提供了技術(shù)支持，單元化質(zhì)量管理為工務(wù)維修精細(xì)化管理提供了新的手段。

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