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轨道检测技术
轨道检测技术
目录
第一章概述3
第一节线路检测对维修工作的意义3
第二节线路检测技术的发展4
思考题8
第二章线路静态检测9
第一节线路静态检查的传统方法9
第二节轨道检查仪检查线路13
思考题31
第三章轨道的动态检测32
第一节添乘仪32
第二节车载式线路检查仪36
第三节轨道检查车54
第四节状态监测78
思考题81
第四章线路检测的技术标准及应用82
第一节静态检测的技术标准及应用82
第二节动态检测的技术标准及应用89
思考题107
参考文献109
第一章概述
第一节线路检测对维修工作的意义
铁路线路设备是铁路运输业的基础设备,它常年裸露在大自然中,经受着风雨、冻融和列车荷载的作用,轨道几何尺寸不断变化,路基及道床不断产生变形,钢轨、联结零件及轨枕不断磨损,从而使线路设备技术状态不断地发生变化。
因此,工务部门掌握线路设备的变化规律,及时掌握线路状态,加强线路检测管理成为确保线路质量、保证运输安全的重要的基础性工作。
一、线路检测方式
(一)静态检查
静态检查指在没有车轮荷载作用时,用人工或轻型测量小车对线路进行的检查。
检查主要包括轨距、水平、高低、方向、空吊板、钢轨接头、防爬设备、联结零件、轨枕及道口设备等。
线路静态检查是各工务段、车间、工区对线路进行检查的主要方式之一,工务段段长、副段长、指导主任、检查监控车间主任、线路车间主任和线路工长应定期检查线路、道岔和其他线路设备,并重点检查薄弱处所。
(二)动态检测
线路动态检测是在列车车轮荷载作用下通过添乘仪、车载式线路检查仪、轨道检查车等设备对线路进行的检测。
动态检测是对线路进行检查的主要方式之一,也是我国线路检测技术发展的主要方向。
二、线路检测对养护维修工作的指导作用
安全生产是铁路永恒的主题。
铁路线路设备是铁路运输业的基础设备,经常保持线路设备完整和质量均衡,保证列车以规定速度安全、平稳和不间断地运行,并尽量延长设备的使用寿命是铁路工务部门的重要职责。
因此,合理养护线路,确保线路质量是保证工务部门安全生产的前提,也是保证铁路运输安全的基础。
通过线路检测可以了解线路的设备技术状态和变化规律及变化程度,从而合理安排线路的养护和维修工作,确保线路处于良好质量状态,保证铁路运输的安全生产。
第二节线路检测技术的发展
随着铁路运输的速度、轴重的不断提高,铁路技术迅猛发展,管理技术不断更新,以往靠传统和经验进行的铁路线路检测技术已无法适应铁路运输安全生产的需要,尊重科学、尊重客观规律、不断改进线路检测技术才能适应铁路运输发展的要求。
经过铁路工程技术人员、科研管理者多年的不懈努力和探索,逐步摸索和研究总结出了一套具有实用科学性、规范性的铁路线路检测技术,使得铁路高速重载运输的安全性、舒适性得到了可靠的保障。
一、国内线路检测技术的发展
(一)静态检查技术的发展
1.轨距尺
轨距尺是检测线路轨距的主要量具。
其中使用最早的是木质的铁路轨距尺,由于这种轨距尺本身变形量很大,故量测的精度很低且使用寿命很短,现已淘汰。
目前测量轨距采用的量具主要是专作检测用的RTG-1型铁路轨距尺和用于作业的RTG-2型铁路轨距尺。
这两种轨距尺的尺体以铝镁合金制作,大大地提高了轨距尺的使用寿命和精度。
2.高度板和木折尺
高度板和木折尺是检测线路水平的主要量具。
自制高度板选用优质木材,高度10~60mm,宽度5~15mm。
3.弦线
10m、20m弦线是检测线路的高低和方向的主要量具。
其中检测直线方向用10m弦线,检测曲线正矢通常用20m弦线。
4.轨道检查仪
轨道检查仪是测量轨道几何尺寸的手推式静态检查仪器,其测量结果随着仪器在线路上推行实时显示并记录在内存中。
轨道检查仪近年来在线路检测中推广使用,它与用轨距尺检测几何尺寸相比较,具有速度快、易于统计查询、结构简单、重量轻、上下道方便等优点。
(二)动态检测技术的发展
1.丢灰包
丢灰包是我国线路检测技术中使用最早、最传统的一种动态线路检测方法。
丢灰包主要是添乘人员在列车尾部的守车上,在其检测的线路范围内通过坐在车上感受列车的上下颠簸和左右晃动情况、,估计线路的情况,对上下颠簸和左右晃动比较严重的区段立即将准备好的灰包抛到车下,地面人员根据灰包所在位置的前后范围进行仔细检测,查找出线路质量状态问题,从而指导线路的养护维修工作。
此种方法优点是操作简便易行,在.般车间都能实现。
但此种方法主要凭借检测人员的经验,对检测人员业务水平要求较高;检测的精度较差,只是确定一个大致范围,还需进一步的检测;没有一个统一标准,操作人员不容易准确把握。
2.添乘仪
添乘仪是以振动图幅显示的峰值大小确定线路上存在的病害类型及等级,属于线路动态检测的一种方法,是各工务段目前较常使用的一种方法。
我国工务部门最早使用的添乘仪是TG-85型铁路工务添乘仪,这种添乘仪是利用车体振动的垂直和水平加速度值来判断轨道的晃车等级、病害等级,具有使用简单、携带方便、判断准确的特点,但这种设备使用前需录入一些资料,并且检测结果须书写在记录纸上,使用效率降低。
目前,在全国范围内使用较多的是轨道智能添乘仪,主要有ZT-3、ZT-4、ZT-5、ZT-6、ZT-6B型,其中使用最广的是ZT-5型和ZT-6型两种轨道智能添乘仪。
除此之外,还有便携式添乘仪,主要有BT-4型、SY-1和SY-2型便携添乘仪。
智能添乘仪是根据检测车体走行时的振动加速度来确定线路状态的检测方法,通过使用添乘仪添乘检测,能够及时准确地发现线路病害处所,有针对性地进行维修,防止病害蔓延,可以大大提高维修工效,保证线路质量,确保行车安全。
但此种方法由于受到设备本身的限制,还不能做到同速检测的要求,因此在检测精度方面还不能完全与线路实际运营状态下的要求相符合。
3.车载式线路检查仪
车载式线路检查仪是通过测量机车或动车组车体加速度,实现实时监测轨道状况,及时发现轨道不良处所。
车载式线路检查仪分机车和动车组车载式线路检查仪两种。
这种装置加强了对轨道状况的动态监测,对严重超限处所能及时报警,使得对于危及行车安全的严重超限处所能够及时做出处理。
该装置在保证行车安全方面起到了较好的监控作用。
4.轨道检查车
轨道检查车通过定期或不定期动态检测轨道状态,实时处理分析检测结果,发现轨道严重超限,及时指导现场养护维修,消灭危及行车安全的隐患。
在各种专运特殊任务中所扮演的角色充分说明了轨检车是保障列车安全运输的重要手段。
我国使用最早的轨道检查车是20世纪50年代起采用1型轨检车,该轨检车的特点是采用弦测法,机械传动,可以将轨距、水平、三角坑、摇晃(用单摆测量)项目的幅值绘在图纸上,人工判读超限并计算扣分。
60年代后期研制的2型轨检车仍采用弦测法,但改为电传动,检测项目比1型车增加了长波高低和短波高低,超限判读和扣分计算方式与1型车相同。
80年代初期研制成功的GJ-3型轨检车是我国轨检车技术的一次重大飞跃,它可以检测高低、水平、三角坑、车体垂直和水平振动加速度,但轨距、轨向无法检测。
1985年我国成功研制了GJ-4型车,这使我国线路检测和轨检车技术跨人世界先进行列。
这种轨道检查车检测项目齐全,包括轨距、轨向、高低、水平、曲率、三角坑等轨道几何不平顺、车体水平和垂直振动加速度。
由于GJ-4型车(包括GJ-3型轨检车)复杂的机械系统在恶劣的使用环境下容易出现故障,目前新型轨检车即GJ-5型轨检车已投入使用。
轨检车的成功运用,不仅改变了工务检测的模式,同时促进了工务管理养修体制的变革。
经过轨检车多年的运用,结合对干线轨道状态检测数据的大量分析,以及和现场工务主管的相互交流,如何利用好现有轨检车检测数据,充分发挥检测数据的作用是指导现场养护维修,提高轨道作业质量,实现轨道“状态修”模式的主要依据。
我国轨检车的发展过程,是我国铁路工务设备机械化、管理现代化、养护维修科学化的一个重要标志之一。
二、国外线路检测技术的发展
从运输高速、安全角度出发,日本、意大利、法国、德国、美国分别研制适用于高速线路的综合安全检测车,检测从过去的单一项目检测发展为多用途、多项目、多任务的检测,对轨道基础设施状态检测、控制、维护打下了基础,也为轨道安全、高速运输提供了有力保障。
East-i是日本完全利用其国内的技术开发的综合检测列车,由7辆车组成,可以检测轨道几何参数、接触网、通信信号、轮轨作用力、环境噪声等内容,最高检测速度可达275km/h,各检测系统独立完成检测工作,整个检测列车在速度、时间和里程位置上保持同步。
德国“阿基米德号”是继日本铁路以外仅有的综合检测列车。
“阿基米德号”高速检测列车检测速度达到220km/h,能检测119个不同参数,能检测轨道几何参数、钢轨断面、钢轨波浪磨耗、接触网及受流状态、通信和信号、车体和轴箱加速度、轮轨作用力等。
MGV是专为法国高速铁路研制的综合检测列车,检测速度设计为320km/h,检测线路的总长为2×1800km,检测周期预计为两周一次,设计目标是在列车正常运行条件下采集各基础设施参数。
伴随线路检测技术的发展,轨道状态检测手段由以往单纯的手工静态检查,发展成当今依靠激光、陀螺、摄像、电子、计算机网络等技术产品实现的轨道动态检测,真实再现轮轨作用下的轨道实际状态,使在配备齐全的铁路轨道机械化设备情况下,实现轨道状态养修分开、管修分开、天窗修、状态修、针对性维修变成现实。
随着铁路高速重载运输的不断发展,世界各国不仅重视高技术、高科技产品在铁路的应用,更加高度重视成熟先进的管理技术与管理方法的应用和借鉴。
在铁路硬件设施趋于完善的情况下,配套相应的铁路基础设施软件将是实现铁路安全运输的重要保障。
其软件部分包括轨道管理体制,轨道养修模式和养修手段,轨道状态检测手段,轨道状态管理、评价标准,安全标准的确立,以及其他管理技术的补充与完善等等。
以上软硬件技术和管理技术的成功应用,在世界铁路高速发达国家的铁路运输实践中已充分得到了验证。
思考题
1.线路设备检测的方式有哪几种?
2.简述线路检测技术的发展对线路维修工作的指导意义。
3.国内线路检测技术的发展经过几个阶段,各有什么特点?
第二章线路静态检测
线路静态检查是指在无列车动荷载的情况下对线路进行的检查。
目前采用的主要手段有两种,一种是用轨距尺、支距尺等传统量具进行的检查,另一种是用轨道检查仪进行的检查。
第一节线路静态检查的传统方法
一、线路设备静态检查的要求
正线线路和道岔,每月应检查2次(当月有轨检车检查的线路可减少1次)。
一次为“三全”检查(全员、全线、全面),一次为重点检查。
其他线路和道岔,每月应检查1次。
轨距、水平、三角坑应全面检查,轨向、高低及设备其他状态应全面查看,重点检查,对伤损钢轨、夹板和焊缝应同时检查。
曲线正矢,每季应至少全面检查1次。
对无缝线路轨条位移,每月应观测1次。
对钢轨焊接接头的表面质量及平直度,每半年应检查1次。
对严重线路病害地段和薄弱处所,应经常检查。
检查结果应做好记录。
二、检查工具
1.传统量具:
铁路轨距尺(图2-1)、支距尺、高度板、木折尺和弦线。
图2-1铁路轨距尺
2.轨道检查仪。
三、线路静态检查的传统方法
(一)检查轨道几何尺寸
1.检查要求
(1)检查轨距、水平时,一般每6.25m检查一处,要全面检查、全面记录;对轨向、高低及设备其他状态,应全面检查,重点记录,对伤损钢轨、夹板和焊缝应同时检查。
(2)轨距、水平测量数值准确,误差不大于1mm,超限勾划准确,符号符合规定,无漏勾错划。
(3)检查轨向、高低位置准确,测量方法正确。
(4)记录正确、清楚、完整。
(5)
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