談鐵路軌檢車病害分析與整治

陳彬

摘 要：隨著我國(guó)列車技術(shù)的不斷發(fā)展，利用軌檢車對(duì)線路進(jìn)行檢查已成為鐵路線路工務(wù)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)檢測(cè)的主要手段。本文對(duì)鐵路軌檢車病害進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，并提出整治建議。

關(guān)鍵詞：鐵路;軌檢車;病害;分析與整治

前言：軌道檢查車是檢查軌道病害、指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)、保障行車安全的重要技術(shù)手段，也是實(shí)現(xiàn)軌道電算化管理的重要一環(huán)。為擴(kuò)充檢測(cè)能力，提高檢測(cè)精度和速度，使軌檢車能更準(zhǔn)確、更全面的反映軌道狀態(tài)，提高經(jīng)濟(jì)效益。

一、軌檢車技術(shù)特點(diǎn)

隨著列車運(yùn)行速度的提高，行車密度的增大，在列車荷載的重復(fù)作用下，道床產(chǎn)生的下沉量不斷增大，鋼軌等線路設(shè)備的磨耗也不斷加劇，通過一定運(yùn)量后，線路就會(huì)產(chǎn)生各種各樣的病害。軌檢車檢查線路全面、準(zhǔn)確性高，用于指導(dǎo)線路養(yǎng)護(hù)維修，可以提高線路質(zhì)量，確保行車安全;大機(jī)搗固線路的單價(jià)昂貴，通過對(duì)軌檢車檢測(cè)結(jié)果的分析，可以科學(xué)合理地安排大機(jī)作業(yè)計(jì)劃，提高線路質(zhì)量及旅客乘車舒適度，取得更大的經(jīng)濟(jì)效益。因此，如何充分利用軌檢車檢測(cè)結(jié)果指導(dǎo)養(yǎng)路工區(qū)對(duì)線路進(jìn)行臨時(shí)性的補(bǔ)修，及時(shí)處理超限處所和失格公里地段，確保行車安全;以及利用軌檢車檢測(cè)的軌道質(zhì)量指數(shù)（TQI ）值科學(xué)合理地安排大型養(yǎng)路機(jī)械在該區(qū)段的線路綜合維修計(jì)劃變得非常必要。軌道檢查車是檢查軌道病害、指導(dǎo)軌道維修、保障行車安全的大型動(dòng)態(tài)檢測(cè)設(shè)備，也是實(shí)現(xiàn)軌道科學(xué)管理的重要手段，為此各國(guó)鐵路都重視軌道檢查車的開發(fā)和應(yīng)用。軌道檢查車的發(fā)展有近百年的歷史，特別是20世紀(jì)70年代以來，歐、美、日等許多發(fā)達(dá)國(guó)家相繼研究各種先進(jìn)的軌道檢測(cè)技術(shù)和新的測(cè)量原理，開發(fā)出應(yīng)用現(xiàn)代高新技術(shù)的軌檢車，提高了檢測(cè)精度和速度，增加了檢測(cè)功能，為保證線路運(yùn)行的安全和舒適發(fā)揮了重要作用。

（一）采用捷聯(lián)式檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

檢測(cè)系統(tǒng)將所有傳感器信號(hào)經(jīng)模擬信號(hào)預(yù)處理后直接由A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后全部送入計(jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理，誤差補(bǔ)償和修正、數(shù)字濾波后合成軌道幾何參數(shù)，然后進(jìn)行超限檢測(cè)、加權(quán)計(jì)算、匯總統(tǒng)計(jì)并輸出軌道狀態(tài)圖表。該車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有很高的精度和可靠性。

（二）采用先進(jìn)測(cè)量原理

第一代、第二代軌檢車均采用弦測(cè)法測(cè)量軌道高低和軌向，由于弦測(cè)法存在傳遞函數(shù)不恒等于1的固有缺陷，影響了測(cè)量精度，甚至出現(xiàn)失真現(xiàn)象。4型軌檢車為克服弦測(cè)法的不足，采用慣性基準(zhǔn)原理測(cè)量高低、水平和軌向，既能更真實(shí)地測(cè)量出軌道的實(shí)際狀態(tài)，而且還可利用計(jì)算機(jī)將空間曲線轉(zhuǎn)換成2. 5m， 5m，15m等不同弦長(zhǎng)的波形，以便于現(xiàn)場(chǎng)人員用弦繩測(cè)量軌道狀態(tài)時(shí)核對(duì)。

（三）應(yīng)用當(dāng)代高新檢測(cè)技術(shù)

軌檢車測(cè)量系統(tǒng)涉及多種精密傳感器、機(jī)械傳動(dòng)構(gòu)件、模擬信號(hào)處理和數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)等多學(xué)科技術(shù)，在軌檢車測(cè)量系統(tǒng)中是否應(yīng)用高新技術(shù)和設(shè)備己成為現(xiàn)代化軌檢車的重要標(biāo)志。4型軌檢車采用半導(dǎo)體激光器和伺服跟蹤控制技術(shù)測(cè)量軌距;采用陀螺傳感器和加速度補(bǔ)償技術(shù)（CAS）測(cè)量水平和曲線超高;采用光電編碼器測(cè)量速度和里程;采用模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)混合處理技術(shù)測(cè)量高低和軌向，克服不同速度和正反向測(cè)量的影響。這一系列高新技術(shù)的應(yīng)用，提高了軌檢車的檢測(cè)速度和精度，保證了軌檢車連續(xù)動(dòng)態(tài)測(cè)量的穩(wěn)定性和可靠性。

（四）測(cè)量項(xiàng)目多、精度高

4型軌檢車包括以下測(cè)量項(xiàng)目：軌道高低、水平、軌距、軌向、三角坑、曲線超高、曲率等軌道幾何參數(shù);車體垂直和水平振動(dòng)加速度、軸箱振動(dòng)加速度等車輛動(dòng)力參數(shù);列車運(yùn)行速度及里程位置;檢測(cè)公里標(biāo)和百米標(biāo)、道口、道岔、橋梁和軌距拉桿等線路標(biāo)志。

二、嚴(yán)重的軌道不平順對(duì)列車脫軌的影響。

軌道不平順對(duì)車軌系統(tǒng)振動(dòng)的影響很大，隨著我國(guó)提速及高速鐵路的發(fā)展，對(duì)軌道不平順的要求越來越嚴(yán)，線路的養(yǎng)護(hù)維修工作量也越來越大。嚴(yán)重的高低不平順引起的巨大輪軌作用力（相當(dāng)于大大增加了輪重和軸重）將引起車輛劇烈的點(diǎn)頭和浮沉振動(dòng)，會(huì)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(yùn)行時(shí)，高低不平順引起的車輪懸浮可能導(dǎo)致脫軌。如果嚴(yán)重減載的車輪上同時(shí)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 25 毫米時(shí)）會(huì)使道床阻力顯著降低，輪載引 起的鋼軌垂向負(fù)撓度亦將增大，造成軌枕浮起，高低不平順?biāo)鸬恼駝?dòng)又使道床阻力進(jìn)一步減小，因此易引起無縫線路發(fā)生動(dòng)態(tài)漲軌跑道，導(dǎo)致列車傾覆。

扭曲不平順即三角坑將使轉(zhuǎn)向架出現(xiàn)三點(diǎn)支承一輪減載甚至懸浮的危險(xiǎn)情況。我國(guó)剛度較大的貨車在圓曲線上脫軌事故大多與軌道的扭曲不平順有關(guān)，無論曲線和直線上嚴(yán)重的局部不平順都可能引起車輛的劇烈側(cè)滾和側(cè)擺振動(dòng)，導(dǎo)致脫軌系數(shù)過大而脫軌。軌檢車選定三角坑的基長(zhǎng)是 2.4 米，這是從脫軌試驗(yàn)分析中得出的。因?yàn)槲＜靶熊嚢踩娜强又饕獮檐囕v的一組轉(zhuǎn)向架兩軸間的長(zhǎng)度，在此長(zhǎng)度內(nèi)的三角坑病害容易造成一個(gè)車輪懸浮而導(dǎo)致脫軌。

高低、水平及三角坑（扭曲）的邏輯關(guān)系 水平是兩股鋼軌頂面的高度差稱為水平。水平定義為軌道同 一斷面內(nèi)兩股鋼軌軌頂面的高差，以左高為正，右高為負(fù)。 水平不平順，會(huì)使車輛產(chǎn)生側(cè)滾，導(dǎo)致一側(cè)車輪增載，另一側(cè)減載，許多鐵路專家認(rèn)為曲線上嚴(yán)重的水平不平順，往往是引起貨車脫軌的重要原因。水平 = 左高低 - 右高低軌道上的三角坑即兩股鋼軌的共面性，表現(xiàn)為軌道頂面的扭曲狀態(tài)，也就是兩股鋼軌頂面不在同一平面上。三角坑以一定范圍內(nèi)的水平差的變化量來表示。靜態(tài)檢查時(shí)每 6.25 米檢查一次，以前后兩點(diǎn)的水平正負(fù)誤差的代數(shù)差來表示。三角坑反映了軌頂面的平面性，三角坑會(huì)使車輛產(chǎn)生三點(diǎn)支撐一點(diǎn)懸空，易造成脫軌，特別是當(dāng)列車從圓曲線向緩和曲線運(yùn)行時(shí)。三角坑為計(jì)算值，它是在一定長(zhǎng)度范圍內(nèi)（2.4m）沿軌道方向前后兩水平代數(shù)差。扭曲不平順，將使轉(zhuǎn)向架出現(xiàn)三輪支承一輪減載甚至懸浮的危險(xiǎn)

三、軌檢車病害查找的注意事項(xiàng)

有些在直線上看似小病害的問題沒有得到解決。如軌距不順，在直線上可能 5、6mm 不扣分，而在曲線就地段就會(huì)扣分，即使軌距不扣分，水平加速度也會(huì)扣分;同樣， 扣件松動(dòng)、扭力矩值不達(dá)標(biāo)也會(huì)引起水平加速度扣分，因?yàn)榭奂蓜?dòng)之后，不能提供足夠的扣件阻力才抵抗列車運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的離心力，從而導(dǎo)致軌距擴(kuò)大、曲線方向變化，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)引起鋼軌側(cè)翻、螺栓和軌距桿剪斷等病害，甚至危及行車安全。所以，在曲線上找平推車要綜合考慮各種因素的影響，緩和曲線上的水平一定要做順，因?yàn)檐墮z車包含設(shè)計(jì)超高的扭曲量，扭曲量的計(jì)算方法為前后連續(xù)的兩個(gè)超高定點(diǎn)出的計(jì)算超高值之差?？紤]扭曲量后，水平就有可能超限。平推車來之前還應(yīng)對(duì)曲線正矢進(jìn)行撥正，正矢變化率應(yīng)盡量控制 3mm 以內(nèi);對(duì)軌距不順也應(yīng)進(jìn)行改正，軌距應(yīng)控制在“+2、-1”以內(nèi)，每 6 根枕木軌距的軌距變化控制在 1mm 以內(nèi);連接零件缺損或松動(dòng)，也要及時(shí)進(jìn)行復(fù)緊或補(bǔ)充，只有這樣才能使曲線的水平加速度扣分減少，提高線路優(yōu)良率。

由于軌動(dòng)檢車在實(shí)際檢查中存在順向檢查和逆向檢查區(qū)分，因此，能否正確區(qū)分圖上左右兩股鋼軌也是找準(zhǔn)病害處所的關(guān)鍵，具體來說按軌檢車的前進(jìn)方向（瞭望窗為尾部），對(duì)應(yīng)軌檢車左邊的為左股，對(duì)應(yīng)軌檢車右邊的為右股，需要注意的是：五型車 ControlConsole 中如果設(shè)定了 Swap Rails 功能，具體對(duì)應(yīng)關(guān)系要求添乘人員咨詢當(dāng)班的監(jiān)測(cè)人員為準(zhǔn)。

隨著列車運(yùn)行速度的不斷提高，線路的養(yǎng)護(hù)維修研究工作仍在不斷地進(jìn)行著，是否永無止境。本論文只是談鐵路軌檢車病害分析與整治的看法，還有大量的工作及更深層次的研究值得繼續(xù)進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 喬燕清，靳俊峰 . 軌檢車檢測(cè)數(shù)據(jù)在線路設(shè)備維修中的應(yīng)用[C]. 鐵路安全風(fēng)險(xiǎn)管理及技術(shù)裝備研討會(huì)，2012.

[2] 梁晨 . 基于狀態(tài)修的城市軌道交通線路與軌道養(yǎng)護(hù)維修模式研究 [D]. 北京：北京交通大學(xué)，2007.

[3]劉廣欣.加強(qiáng)曲線養(yǎng)護(hù) 提高軌道動(dòng)態(tài)質(zhì)量[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2004，（10）：56-58.

[4] 李擁軍 . 軌檢車動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的分析與應(yīng)用 [C]. 鄭州鐵路局“十百千”人才培育助推工程論文集，2011.