軌道幾何動態(tài)檢測超限值準確性試驗研究

王琰 齊慶海 孫廣輝

1.中國鐵道科學研究院集團有限公司基礎(chǔ)設(shè)施檢測研究所，北京100081；2.中國鐵路鄭州局集團有限公司，鄭州450052

軌道幾何動態(tài)檢測基于軌道檢查車實現(xiàn)與運營列車等速檢測功能，是線路日常狀態(tài)檢測和新線聯(lián)調(diào)聯(lián)試的重要技術(shù)手段。GJ-6型軌道幾何檢測系統(tǒng)［1-4］具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)，用于動態(tài)檢查軌道幾何狀態(tài)，評定線路質(zhì)量，指導(dǎo)線路養(yǎng)護維修。動態(tài)檢測數(shù)據(jù)的準確性是評定軌道幾何檢測系統(tǒng)合格的重要指標?；诮y(tǒng)計學的不確定度和準確度分析方法［5］，以動態(tài)檢測數(shù)據(jù)為統(tǒng)計樣本，可以有效地分析軌道幾何檢測系統(tǒng)檢測區(qū)段的準確度和重復(fù)性。

本文基于GJ-6型軌道幾何檢測系統(tǒng)對國內(nèi)某線路進行動態(tài)檢測，根據(jù)動態(tài)檢出超限值設(shè)計地面復(fù)核試驗，在軌道結(jié)構(gòu)方面分析動態(tài)檢測與靜態(tài)測量的可能差異，從局部超限值評定軌道幾何檢測系統(tǒng)檢出超限值的準確性。

1 軌道幾何動態(tài)檢測原理

GJ-6型軌道幾何檢測系統(tǒng)基于激光攝像［6］、慣性基準原理，使用激光攝像組件測量鋼軌相對于檢測梁的橫向和縱向位移；采用慣性基準原理，通過加速度計、陀螺等多種慣性傳感器測量車體和檢測梁的姿態(tài)變化。傳感器將需要檢測的位移、速度、加速度等物理量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬電信號，經(jīng)過放大和模擬濾波處理后輸入到數(shù)據(jù)采集和處理計算機。該計算機對輸入的模擬信號進行數(shù)字轉(zhuǎn)換、存儲、濾波、修正以及補償處理，經(jīng)過綜合運算，合成得到所需的軌道幾何參數(shù)，并按照一定的檢測標準摘取超限數(shù)據(jù)，輸出統(tǒng)計報表，實時顯示及存儲軌道幾何波形圖。

2 軌道幾何動態(tài)檢測試驗

軌道幾何動態(tài)檢測在客觀上會受到檢測設(shè)備狀態(tài)、傳感器標定［7-9］、環(huán)境因素等的影響。本次動態(tài)檢測試驗嚴格按照規(guī)定［10-11］檢查檢測設(shè)備的狀態(tài)以及傳感器的標定結(jié)果，試驗前期分析傳感器標定結(jié)果良好，設(shè)備狀態(tài)運行正常。

在國內(nèi)某線路進行動態(tài)檢測試驗，動態(tài)檢出超限值4處，其中下行線3處、上行線1處，見表1?；诶锍潭ㄎ恍畔ⅲS即在線路上進行地面復(fù)核試驗。

表1 動態(tài)檢出超限值

3 地面復(fù)核試驗及分析

根據(jù)動態(tài)檢出超限值進行地面復(fù)核試驗，從軌道結(jié)構(gòu)方面分析動態(tài)檢測和靜態(tài)檢測的可能差異，從局部超限值評定軌道幾何檢測系統(tǒng)檢出超限值的準確性。基于上述超限檢出結(jié)果，對里程K9+959、K8+527、K3+164進行地面復(fù)核試驗。

3.1 里程K9+959處

動態(tài)檢出里程K9+959處右軌向8.17 mm超限波形如圖1所示。從波形圖上測量，該處超限位于里程K9+960的曲線位置。

圖1 里程K9+959處動態(tài)檢出超限波形

地面復(fù)核時，由曲線圓緩點圓曲線側(cè)5 m處開始排查。該曲線為大里程至小里程方向的右曲線，現(xiàn)場利用10 m弦繩，間隔4個枕木間距（約2.5 m），從圓曲線向緩和曲線方向測量下股（右側(cè)）外側(cè)正矢?，F(xiàn)場共測量了6個點，按順序依次編號A1—A6。測量結(jié)果見表2。

表2 里程K9+959處地面測量正矢值

經(jīng)現(xiàn)場分析，A1、A2測點應(yīng)位于圓曲線內(nèi)，A3測點為圓緩點，A3—A6測點間存在2‰方向順坡率。從表2可以看出，A3、A4測點連續(xù)正矢差為7 mm，A2、A4測點正矢差為6 mm。確定A3測點為超限位置，現(xiàn)場里程為K9+970。對于此處右軌向超限，動靜態(tài)測量值相差1 mm，峰值位置相差10 m，項目對應(yīng)正確，數(shù)據(jù)誤差在合理的可控范圍之內(nèi)。

3.2 里程K8+527處

動態(tài)檢出里程K8+527處三角坑-10.39 mm、水平-13.08 mm超限波形如圖2所示。從波形圖上測量，該處超限分別位于里程K8+530和K8+520的曲線位置。

現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)緩圓點小里程方向距離約5 m處有一人防工程隔離門，緩圓點位置有自動涂油裝置。地面復(fù)核時，從距離人防工程隔離門小里程位置約6 m處開始排查。間隔2個枕木間距（1.2 m）測量一次水平值?，F(xiàn)場共測量了10個點，按順序依次編號B1—B10。測量結(jié)果見表3。

經(jīng)現(xiàn)場分析，B1—B4測點位于緩和曲線，并存在2‰超高順坡率；B8—B10測點位于圓曲線內(nèi)，水平值均為122 mm；B4—B8測點間也存在2‰超高順坡率，而這幾個測點連續(xù)水平值之差最大達到14 mm，去除8 mm超高順坡量，依然存在6 mm不平順?？梢源_定B4—B8測點為超限位置，現(xiàn)場里程為K8+529。對于此處超限，動靜態(tài)測量值水平相差1 mm，三角坑相差3 mm，峰值位置相差2 m，項目對應(yīng)正確，數(shù)據(jù)誤差在合理的可控范圍之內(nèi)。

3.3 里程K3+164處

動態(tài)檢出里程K3+164處大軌距9.19 mm超限波形如圖3所示。從波形圖上測量，該處超限位于里程K3+164的曲線位置。

地面復(fù)核時，由曲線直緩點K3+200位置開始向小里程方向（即圓曲線方向）排查。利用軌距尺進行軌距測量，間隔4個枕木間距（約2.5 m）測量一次。現(xiàn)場共測量了28個點，按順序依次編號C1—C28。測量結(jié)果見表4。

表4 里程K3+164處地面測量軌距值

經(jīng)現(xiàn)場分析，最大軌距值出現(xiàn)在C15—C21測點間。軌道扣件采用潘氏彈條扣件?，F(xiàn)場在C15測點處發(fā)現(xiàn)扣件折斷一處，如圖4（a）所示。整個測點范圍內(nèi)，多處出現(xiàn)軌距尼龍調(diào)整塊與混凝土枕木擋肩離縫，寬度約2 mm，如圖4（b）所示。確定C15測點為超限峰值位置，現(xiàn)場里程為K3+165。

圖4 C15測點病害

對于此處病害，動靜態(tài)測量值相差4 mm，峰值位置相差1 m。動靜態(tài)測量數(shù)值差異的主要原因為軌距尼龍調(diào)整塊與混凝土枕木擋肩離縫。假設(shè)單側(cè)離縫1 mm，軌道動態(tài)形變量1 mm，兩側(cè)相同計算，差值即達到4 mm。加之該超限位置有扣件折斷、扣壓力不足的情況，該差異值應(yīng)屬于正常范圍。

從超限發(fā)生的長度分析，靜態(tài)測量從C15測點至C21測點，軌距值始終擴大，長度為25 m。在動態(tài)檢測波形圖上測量兩個最大軌距值之間的距離為25.50 m（圖5），項目對應(yīng)正確，數(shù)據(jù)誤差在合理的可控范圍之內(nèi)。

圖5 超限長度測量

4 結(jié)語

基于GJ-6型軌道幾何檢測系統(tǒng)，對國內(nèi)某線路進行動態(tài)檢測。根據(jù)檢出結(jié)果設(shè)計了3組地面復(fù)核試驗，涵蓋軌向、水平、三角坑、軌距。復(fù)核試驗結(jié)果表明：動態(tài)檢出的超限在現(xiàn)場均有靜態(tài)超限存在，項目一一對應(yīng)；根據(jù)動靜態(tài)檢測差異，數(shù)據(jù)誤差在合理的可控范圍之內(nèi)，檢測數(shù)據(jù)準確，可以有效指導(dǎo)線路養(yǎng)護維修。