动态检测数据在高铁有砟轨道线路维修中的应用.pdf

2023 年 8 月（总第 442 期）30第 51 卷Vol.51第 8 期No.8铁 道 技 术 监 督RAILWAY QUALITY CONTROL检验与认证INSPECTION AND CERTIFICATION收稿日期：2023-04-12作者简介：乔成，高级工程师；李得军，工程师；蒋富根，工程师；宋松，工程师0引言我国铁路不断发展，对高速铁路、重载铁路线路养护维修的要求越来越高1-2。做好铁路线路检查是线路维修的基础。线路检查分为静态检查和动态检查，动态检查主要利用综合检测列车、车载式检查仪和便携式添乘仪检查。其中，综合检测列车作为轨道动态检测的主要工具，具有速度快、精度高、作业方便的特点3，为保障高铁有砟轨道线路安全运营、提升工务设备状态，提供了技术保障。以连云港镇江高速铁路（以下简称“连镇高铁”）中营业里程 10.634 km、延展长度 20.383 km的正线有砟轨道部分区段为例，通过综合分析检测列车动态检测数据，确定线路病害，分析病害成因，制订科学的线路整治方案。1动态检测数据在线路病害分析中的应用综合检测列车根据检测到的轨道参数，如轨距、水平、高低、轨向、三角坑、曲率、加速度等4，形成波形图。通过分析线路情况，找出线路上实际存在的病害5，指导线路维修。波形图能体现病害地点和病害形式。通过波形图分析软件对采集的波形图数据进行分析、复核，不仅能够准确找到病害地点，还能通过对波形图的多次对比、叠加和分析，发现线路病害发展趋势、突变以及是否具有重复发生的特点。1.1道岔区病害分析某道岔偏差修正三角坑变化情况如图 1 所示。对比 2022 年 3 月 28 日、4 月 9 日和 5 月 22 日综合检测列车波形图可以看出，2022 年 5 月 22 日检测数据峰值明显增高，说明该道岔三角坑病害具有突变趋势，应根据病害的轻重缓急，制订整治计划。某道岔偏差修正左高低 70 m 长波变化情况如图 2 所示。对比 2022 年 5 月 5 日、5 月 15 日和 5 月 29日综合检测列车波形图可以看出，3 次检测数据峰值基本一致，说明该道岔心轨位置高低病害重复发生，现场整治进度缓慢，需督促完成病害的销号，防止病害进一步发展。对于岔区病害的整治，主要是提高道岔工务电务联合整治质量，做到以下 2 个方面。（1）及时对尖轨尖端不密贴、尖轨与基本轨竖切离缝、顶铁离缝等常见病害的整治。动态检测数据在高铁有砟轨道线路维修中的应用乔成，李得军，蒋富根，宋松（中国铁路上海局集团有限公司徐州工务段，江苏 徐州 221000）摘要：通过分析综合检测列车检测高铁有砟轨道线路测得的动态检测数据，查找出线路病害，分析线路病害成因，并提出有针对性整治方案。结合连镇高铁某区段综合检测列车的检测数据，研究轨道质量指数（TQI）在线路养护维修中的应用，为高铁有砟轨道线路维修工作提供辅助决策。关键词：轨道质量指数；高速铁路；有砟轨道；动态检测；线路维修中图分类号：U238U216.42文献标识码：B文章编号：1006-9178（2023）08-0030-05Abstract：Through the analysis of the dynamic detection data of the comprehensive detection train in the process ofdetecting the ballast track of high-speed railway,the line disease is found out,the cause of the line disease is analyzed,and the targeted remediation plan is put forward.Based on the dynamic detection data of a section of Lianyungang-Zhenjiang high-speed railway,the application of track quality index(TQI)in line maintenance is studied,which provides auxiliary decision for the maintenance of ballasted high-speed railway lines.Keywords：Track Quallity Index;High-speed Railway;Ballasted Track;Dynamic Detection;Line Maintenance31铁道技术监督第 51 卷第 8 期（2）加强工务与电务的配合，对于工务电务结合部的常见病害，应提出具体整治方案，优化并提升设备质量。1.2重点区段病害分析某路桥结合部偏差修正左高低 70 m 长波变化情况如图 3 所示。图 2某道岔偏差修正左高低 70 m 长波变化情况K51+7006.02.00-2.04.0左高低 70m 长波/mmK51+720K51+740K51+760K51+780K51+800K51+820K51+840K51+860K51+8802022-05-29；2022-05-15；2022-05-05里程6.1K235+460620-24左高低 70m 长波/mm-4K235+480K235+500K235+520K235+540K235+560K235+580K235+600K235+620K235+640图 3某路桥结合部偏差修正左高低 70 m 长波变化情况2022-05-22；2022-04-09；2022-03-28里程K13+200620-24左高低 70m 长波/mm-4K13+220K13+240K13+280K13+300K13+340K13+360K13+320K13+260K13+38082022-04-12；2022-03-11；2022-02-249里程图 4某调节器偏差修正左高低 70 m 长波变化情况对比 2022 年 3 月 28 日、4 月 9 日和 5 月 22日综合检测列车波形图可以看出，检测数据中某区段路桥结合部高低病害峰值依次增高，并具有发展趋势。高铁线桥车间应组织线桥检查工区，结合日常设备巡检，对挡砟板非标、路桥结合部等薄弱处进行重点盯控。某调节器偏差修正左高低 70 m 长波变化情况如图 4 所示。图 1某道岔偏差修正三角坑变化情况420-25-4K246+460K246+480K246+500K246+520K246+540K246+560K246+580K246+600K246+620K246+6402022-05-22；2022-04-09；2022-03-28里程三角坑/mm32动态检测数据在高铁有砟轨道线路维修中的应用检验与认证对比 2022 年 2 月 24 日、3 月 11 日和 4 月 12日综合检测列车波形图可以看出，检测数据中钢轨伸缩调节器某区段处高低病害峰值依次增高，并具有发展趋势。在线路日常养护维修过程中，采用波形图分析，0 级轨检仪检查后制订方案，现场人工复核和作业后采用 0 级轨检仪回检的方法。同时，高铁线桥车间及工区人员应通过查阅图纸、资料，定期观察钢轨伸缩量及变化规律，不断总结经验，以提升线路养护维修管理水平。2轨道质量指数（TQI）的应用2.1平均 TQI 趋势分析2022 年 2 月 21 日4 月 19 日，利用综合检测列车对连镇高铁部分区段共检测 8 次。比对 TQI能反映出列车通过时线路的实际状态。TQI 越低，表明线路质量越好。检测全线 TQI 与过滤岔区 TQI如图 5 所示。4.54.03.53.03.343.773.844.294.083.863.863.863.533.183.363.503.613.803.323.34TQI/mm02-2103-0103-0403-1403-1903-3004-1304-19 全线 TQI；过滤岔区 TQI日期图 5检测全线 TQI 与过滤岔区 TQI分析图 5 可知，全线 TQI 与过滤岔区 TQI 发展趋势基本一致。TQI 反映的线路状态质量情况也不同。如 2022 年 4 月 13 日，连镇高铁综合检测列车检测 TQI 平均值为 4.29 mm，呈陡然上升趋势，说明线路质量变差；2022 年 4 月 19 日连镇高铁综合检测列车检测 TQI 平均值为 3.84 mm，呈下降趋势，说明线路质量得到提升。2.2分项 TQI 变化对轨向 TQI、高低 TQI、水平 TQI、轨距 TQI、三角坑 TQI 分项分析，判断影响平均 TQI 变化的主要项目。2022 年 2 月 21 日4 月 19 日分项 TQI变化趋势如图 6 所示。轨向 TQI、水平 TQI、轨距 TQI、三角坑 TQI基本持平，无明显变化。2022 年 3 月 19 日和 4 月13 日，综合检测列车检测到高低 TQI 呈上升趋势。2022 年 4 月 19 日，综合检测列车检测到高低 TQI呈下降趋势，且与平均 TQI 趋势一致。由此得出，2022 年 2 月 21 日4 月 19 日，影响平均 TQI 变化的主要分项是高低 TQI。3有砟轨道线路变化分析3.1TQI 变化原因分析2022 年 4 月 13 日，综合检测列车检测到 TQI增长受温度变化影响较大，温度陡降导致梁缝高低负向峰值增大，造成高低 TQI 上升。区段 1 与区段 2 线路 TQI 与连镇高铁 TQI 增长具有一致性。区段 1 线路 TQI 增幅为 10.8%。连镇高铁区段 1 线路 TQI 随气温变化趋势如图 7 所示。区段 2 线路 TQI 增幅为 11%。连镇高铁区段 2线路 TQI 随气温变化趋势如图 8 所示。3.2检测偏差分析（1）对连镇高铁 2022 年 2 月 21 日4 月 19日综合检测列车检测的级偏差个数、高低偏差个数、三角坑偏差个数进行统计分析，级偏差分布TQI/mm2.01.51.00.50轨向高低水平轨距三角坑2 月 21 日；3 月 1 日；3 月 4 日；3 月 14 日；3 月 19 日；3 月 30 日；4 月 13 日；4 月 19 日图 62022 年 2 月 21 日4 月 19 日分项 TQI 变化趋势3.8719181311111417171919202528282921131618161920223.841.991.562520151050304.54.03.53.02.52.01.51.00.501.574.29TQI/mm03-2803-3003-2903-3104-0104-0304-0404-0504-0604-0704-0804-0904-1004-1104-1204-1304-1404-1504-1604-1704-1804-19温度/TQI；高低 TQI；气温日期04-02图 7连镇高铁区段 1 线路 TQI 随气温变化趋势33铁道技术监督第 51 卷第 8 期如图 9 所示。偏差/个18161412108.06.04.02.00161411 114544371131112223200002-21 03-01 03-04 03-14 03-19 03-30 04-13 04-19级偏差；高低偏差；三角坑偏差日期图 9级偏差分布分析图 9 可知，级偏差中，高低（含长波高低）偏差占多数。连镇高铁 2022 年 2 月 21 日4 月 19 日级偏差数量较多，主要集中在 3 月 19日和 4 月 13 日，位置大多为梁缝处，均因温度陡降，导致梁缝高低负向峰值增大造成超限。（2）以 2022 年 4 月 19 日检测为例，对综合检测列车检测级偏差项目进行统计分析。级偏差类别分布如图 10 所示。60%20%20%黑色高低；红色长波高低；绿色三角坑图 10级偏差类别分布由图 10 可知，级偏差中，高低（含长波高低）偏差占 80%。3.3有砟轨道线路 TQI 不良区段分析一般先根据轨道结构类型、年通过总重、允许速度等条件，把线路划分为若干个区段后，综合检测轨道实际质量状态。再将必须维修的区段列出，并查出其相应的 TQI，统计分析后根据综合因素，制订线路维修计划。连镇高铁董集站内为路基地段，区间（上行K053+000K060+677，下行 K052+953K060+142）为桥梁地段。结合波形图分析，连镇高铁TQI 不良区段见表 1。行别上行上行下行下行合计起始里程K056+000K057+300K056+500K057+500终止里程K056+600K060+300K057+200K060+100长度/km0.6003.0000.7002.6006.900表 1连镇高铁 TQI 不良区段3.4建议（1）通过分析研究综合检测列车动态检测数据，做好道岔、路桥结合部、钢轨伸缩调节器等设备的盯控，落实预警病害的复核工作，确保高铁线路设备状态可控；对员工加强新型设备和新技术应用的培训，全面提升员工问题分析能力和病害处置能力，提升线路质量。（2）在日常维修过程中，加强气温变化较大期间的设备监测及分析，关注梁缝级偏差在80%及以上的梁端变化，保障行车安全。（3）对综合检测列车检测有砟轨道的超限处所进行分析，精确定位，积极安排天窗复核整治，点对点消除峰值。为预防梁端高低全区段、大范围普遍增大，采用大型养路机械养护或轨道车配合小型液压捣固机的方式对线路 TQI 不良区段整治。4结语以连镇高铁部分区段为例，首先，对综合检测列车检测的动态检测数据进行统计和分析，查找出线路病害；其次，根据动态检测数据分析病害成因，针对有砟轨道线型变化不良区段，制订维修整治方案，为有砟轨道高铁线路维修工作提供辅助决策支持。参考文献1 黄申俊TQI 值及波形图分析在线路维修中的应用 J 上海铁道科技，2018（3）：78-792 许雯，韩峰利用轨道质量指数 TQI 合理安排线路养护维修周期的方法研究 J 兰州工业学院学报，2015，22（1）：45-47（下转第 39 页）图 8连镇高铁区段 2 线路 TQI 随气温变化趋势3.3919181311111417171919202528282921131618161920223.261.831.062520151050304.03.53.02.52.01.51.00.501.253.76TQI/mm温度/03-2803-3003-2903-3104-0104-0204-0304-0404-0504-0604-0704-0804-0904-1004-1104-1204-1304-1404-1504-1604-1704-1804-19TQI；高低 TQI；气温日期39铁道技术监督第 51 卷第 8 期所致。由于道岔轨件机加工发蓝现象可能导致的结果不同，所以仍要采取措施，预防机加工发蓝。3.1增加切削液循环系统为机加工设备增加切削液循环系统，在钻孔和铣削过程中，切削液通过与刀具、轨件间的对流，把切削热从刀具和轨件处带走，从而有效降低切削温度，避免轨件局部温度过高。选择合适的切削液，可以有效避免切削液对环境的污染，也可以避免轨件与环境介质，以及切削液组份分解或氧化变质而产生的油泥等腐蚀性介质接触而被腐蚀。加工验证结果表明，使用切削液加工的轨件比不使用切削液加工的轨件，表面温度可降低 150 以上。3.2选择适当铣削刀具选择合适的刀盘和刀片，刀盘的设计决定了铣刀的主偏角。主偏角为切削刃与切削平面的夹角，对径向切削力和切削深度的影响非常大。主偏角选择不好会造成刀具与轨件间的摩擦力非常大，使加工时产生的热量较多。机加工过程中，刀片多采用硬质合金材质，不同质量、形状的刀片会在很大程度上影响切削产生的热量，甚至加工质量，所以选择适当的刀具也能有效避免轨件发蓝现象。3.3优化转速、吃刀量和进给速度轨件加工过程中，为了提高生产率，会选择比较大的主轴转速、吃刀量和进给速度。若三者选择不好或配合不好，就会使机加工抗力增大，刀具和轨件产生高热。所以，在机加工过程中，根据加工对象的不同，优化转速、吃刀量和进给速度，能大大降低切削热的产生，避免轨件机加工发蓝。在加工过程中，选择比较大的主轴转速、吃刀量和进给速度，会出现刀片碎裂情况，在这个过程中，会产生很大的切削热。当主轴转速、吃刀量和进给速度选择合适的时候，轨件加工面的切削热得到有效控制，采用测温仪测量，温度一般在 200 以下。4结论及建议道岔中需要机加工的轨件占比较大，正常机加工过程中不会产生发蓝现象，偶尔切削热量聚集，无法及时散出产生的发蓝也不会导致轨件金相组织的变化。但是，发蓝现象会造成金属加工面内部的晶格扭曲变形，晶间结构变化，导致加工表面产生硬化层。当出现刀片损坏、设备转速等情况时，可能使轨件内部产生马氏体等组织，影响道岔的性能和使用寿命。所以，在轨件机加工过程中，还是应该采用适当的措施，减少切削热的产生和聚集，尽量避免出现发蓝现象，消除道岔轨件使用的安全隐患。参考文献1 范贵海浅谈机械加工质量的影响因素及其控制J 机械管理开发，2010，25（3）：90-922 艾勇军机械加工表面质量影响因素及对策分析J 机电信息，2011（21）：195-1963 张宜高速铁路道岔尖轨加工过程质量控制J 山西建筑，2019，45（20）：137-1384 赵新胜高速铁路道岔生产过程质量检查工作现状及优化建议J 铁道技术监督，2020，48（11）：43-475 田超宁200 km/h 铁路单开道岔制造工艺优化及质量监督（上）J 铁道技术监督，2019，47（10）：36-396 田超宁200 km/h 铁路单开道岔制造工艺优化及质量监督（下）J 铁道技术监督，2019，47（11）：46-48（编辑吴磊）3 木东升，周宇，韩延彬，等轨道综合作业对高速铁路有砟轨道几何不平顺改善效果 J 交通运输工程学报，2018，18（5）：90-994 张国全降低高速铁路 TQI 指标相关分析J 铁道建筑技术，2016（2）：75-785 郭浩龙轨道不平顺数据的里程校准及 TQI 预测 D 成都：西南交通大学，2018（编辑尹红）（上接第 33 页）形成机捣方案，导入大机开展捣固作业，效率明显提升，TQI 降比在 40以上。采用这种方式在普速铁路线路上开展日常捣固作业，可有效提升铁路线路的安全性。参考文献1 王鹏，楼梁伟，张也，等多模式测量下普速铁路轨道精捣作业及效果评估J 铁道建筑，2022，62（4）：48-512 龙亦语，曲建军，刘攀，等基于轨检数据的捣固指数计算及决策应用J 铁道建筑，2022，62（5）：42-463 杨飞基于高低不平顺的线路捣固作业维修标准及决策技术研究J 铁道建筑，2017，57（7）：131-1354 徐菲，曲建军，秦怀兵基于维修经济性的重载铁路大机捣固最佳时机决策方法J 铁道建筑，2021，61（3）：124-1275 崔心怡浅谈高精度测量在普速铁路维修中的运用J 科学技术创新，2020（13）：109-1106 刘学文，杨怀志，杨飞，等基于动静态检测数据的轨道精测精调评价技术J 铁道建筑，2019，59（9）：111-115（编辑牛建利）（上接第 12 页）