軌道檢查儀在既有線曲線檢測(cè)中的應(yīng)用

盛立東

（蘭州鐵路局工務(wù)處，甘肅　蘭州　730000）

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軌道檢查儀在既有線曲線檢測(cè)中的應(yīng)用

盛立東

（蘭州鐵路局工務(wù)處，甘肅蘭州730000）

摘要：隨著鐵路線路運(yùn)營速度的不斷提高和列車密度的不斷加大，靜態(tài)設(shè)備檢查作為維修保養(yǎng)基礎(chǔ)性工作，在檢查的全面性、周期性、準(zhǔn)確性方面都提出了更高的要求。在保證安全、提高效率的前提下，蘭州局管內(nèi)正線線路車間現(xiàn)均已成立檢查監(jiān)控工區(qū)，全面負(fù)責(zé)管內(nèi)線路設(shè)備的周期性檢查，而軌道檢查儀成為現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)必不可少的設(shè)備之一。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐中，軌道檢查儀對(duì)于直線地段的幾何參數(shù)檢測(cè)準(zhǔn)確性較高，但在既有線曲線正矢檢測(cè)中會(huì)存在檢測(cè)正矢與現(xiàn)場(chǎng)正矢不一致的現(xiàn)象。為解決這一問題，通過對(duì)曲線技術(shù)參數(shù)的計(jì)算復(fù)核，恢復(fù)曲線設(shè)計(jì)樁點(diǎn)位置，確保了軌道檢查儀檢測(cè)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際一致性，可滿足現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)維修需求。

關(guān)鍵詞：軌道檢查儀；曲線；檢測(cè)

DOI10.3969/j.issn.1672-6375.2016.02.004

1　概述

在現(xiàn)場(chǎng)軌道檢查儀檢測(cè)時(shí)，在曲線分析過程中逐步發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)波形與檢測(cè)波形位置錯(cuò)位、長短不一的情況。針對(duì)軌道檢查小車設(shè)備檢查中，軌道檢查小車錄入的線路資料、設(shè)備臺(tái)帳曲線資料、現(xiàn)場(chǎng)曲線資料三者不一致，以及現(xiàn)場(chǎng)曲線打點(diǎn)不正確、曲線布點(diǎn)方式與曲線超限報(bào)表分析方式不一致等原因，造成的曲線正矢病害與現(xiàn)場(chǎng)不符的問題，一度為軌道檢查儀的現(xiàn)場(chǎng)推行及應(yīng)用造成困難，甚至現(xiàn)場(chǎng)對(duì)軌道檢查儀的檢測(cè)產(chǎn)生疑問，對(duì)數(shù)據(jù)應(yīng)用不積極。為解決這一問題，通過實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)曲線參數(shù)與設(shè)備臺(tái)帳一致，保證軌道檢查儀曲線檢查數(shù)據(jù)真實(shí)準(zhǔn)確，使數(shù)據(jù)分析運(yùn)用滿足現(xiàn)場(chǎng)維修保養(yǎng)需要。

2　曲線復(fù)核

2.1原因分析

對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)軌道檢查儀檢查的正矢與現(xiàn)場(chǎng)人工實(shí)測(cè)正矢、正矢差不一致問題（見圖1），原因分析如下。

以上為既有線上全長254 m的曲線，現(xiàn)場(chǎng)按照黑色字體進(jìn)行布點(diǎn)，但由于長時(shí)間的養(yǎng)護(hù)維修，更換鋼軌及重新油刷標(biāo)記等原因造成曲線樁點(diǎn)實(shí)際位置有所偏移，現(xiàn)場(chǎng)為便于養(yǎng)護(hù)維修，往往將破樁曲線認(rèn)為改為整樁養(yǎng)護(hù)，造成曲線上某一點(diǎn)位的設(shè)計(jì)正矢與標(biāo)記正矢存在偏差，造成現(xiàn)場(chǎng)正矢差不一致。

圖1　曲線正矢點(diǎn)示意圖

總體來說，曲線上某一點(diǎn)位的正矢是客觀存在的，不因儀器、人工檢測(cè)方式不一致而存在偏差。造成正矢對(duì)應(yīng)不上的主要原因是曲線樁點(diǎn)位置錯(cuò)誤造成的。

2.1.1整樁方式

（1）布點(diǎn)方法

整樁是將曲線長度個(gè)位數(shù)長度按照“四舍五入”的方法，將曲線長度歸整為10 m的整倍數(shù)后，以“曲中”點(diǎn)為對(duì)稱中心，進(jìn)行布點(diǎn)的方法[1]。

如曲線設(shè)計(jì)長度為206m，214m時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)按照210m布點(diǎn)，正矢點(diǎn)為n=22個(gè)點(diǎn)。曲中點(diǎn)為，位于正矢11點(diǎn)與12點(diǎn)中間，但ZH、HY、QZ、YH、HZ點(diǎn)均不與正矢點(diǎn)重合。

如曲線設(shè)計(jì)長度為216m，224m時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)按照220m布點(diǎn)，正矢點(diǎn)為n=23個(gè)點(diǎn)。曲中點(diǎn)為，為第24點(diǎn)，QZ點(diǎn)與正矢點(diǎn)重合，但ZH、HY、YH、HZ點(diǎn)均不與正矢點(diǎn)重合。

現(xiàn)場(chǎng)往往將1,9,14,22近似為ZH、HY、YH、HZ。（2）優(yōu)缺點(diǎn)

整樁是線路機(jī)械化維修普及前，現(xiàn)場(chǎng)主要采取的布點(diǎn)方法。其優(yōu)點(diǎn)在于可通過繩正法對(duì)全曲線正矢點(diǎn)撥量進(jìn)行計(jì)算，人工進(jìn)行撥道。對(duì)于曲線局部超限病害可根據(jù)“半撥量”原則，迅速計(jì)算出撥道量進(jìn)行人工撥正。

2.1.2破樁方式

（1）布點(diǎn)方法

以曲線ZH、HZ點(diǎn)對(duì)稱地向曲終布點(diǎn)，ZH、HY、YH、HZ點(diǎn)與正矢點(diǎn)重合，將曲線長度中20 m的余數(shù)部分布于曲終點(diǎn)附近[1]。

（2）優(yōu)缺點(diǎn)

由于破樁是精確地按照設(shè)計(jì)對(duì)曲線布點(diǎn)，曲線樁點(diǎn)與正矢點(diǎn)重合。如圖1，正矢點(diǎn)1，9，14，22分別與ZH、HY、YH、HZ重合。

需說明的是，以上兩種方法均是按照對(duì)稱方法布置曲線正矢點(diǎn)，正矢遞增式對(duì)稱的。

2.1.3軌道檢查儀所采用的布點(diǎn)方法

軌道檢查儀曲線檢查表正矢檢查記錄是按照整10 m輸出的，但其算法與整樁又有所區(qū)別。曲線測(cè)點(diǎn)以ZH樁為起點(diǎn)按照10 m間距依次設(shè)置正矢點(diǎn)。其特點(diǎn)是曲線起始端ZH、HY樁在10 m點(diǎn)上，而終端的YH、HZ不與正矢點(diǎn)對(duì)應(yīng)，且曲線正反推結(jié)果不一樣。

2.2復(fù)核原則

現(xiàn)場(chǎng)曲線設(shè)計(jì)參數(shù)為線路紙上布線時(shí)最優(yōu)的參數(shù)設(shè)計(jì)，既有線雖然經(jīng)過多年的維修養(yǎng)護(hù)，曲線樁點(diǎn)、長度會(huì)發(fā)生變化，為保證線路原有的平順性，建議盡量按照設(shè)計(jì)參數(shù)現(xiàn)場(chǎng)布點(diǎn)，也就是說現(xiàn)場(chǎng)曲線狀態(tài)良好的整樁曲線維持不變，對(duì)重新布點(diǎn)后曲線正矢差合計(jì)相對(duì)較小。

軌道檢查儀自帶曲線正矢分析程序，與現(xiàn)場(chǎng)布點(diǎn)不符，尤其是曲線后半部分與現(xiàn)場(chǎng)布點(diǎn)不一致，曲線檢查超限處所人工復(fù)合有難度，需解決超限處所與現(xiàn)場(chǎng)正矢點(diǎn)對(duì)應(yīng)的關(guān)系。對(duì)整樁法曲線全長伸長或縮短量對(duì)曲線正矢影響量做出評(píng)估，防止偏移量引起的正矢誤差引起曲線正矢超限病害。在不影響軌道檢查儀精度的前提下，確定出偏移量對(duì)正矢影響的可接受值，減少現(xiàn)場(chǎng)刷新正矢標(biāo)志的工作量。

2.3復(fù)核標(biāo)準(zhǔn)

以緩和曲線計(jì)劃正矢影響量為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定，確定現(xiàn)場(chǎng)布點(diǎn)方案。

2.3.1計(jì)劃正矢影響量的概念

整樁、破樁布點(diǎn)都是按照曲線的同一曲中點(diǎn)位置分別布點(diǎn)，整樁布點(diǎn)將引起曲線長度變化，造成緩和曲線正矢點(diǎn)位偏移，正矢點(diǎn)位偏移帶來的緩和曲線計(jì)劃正矢變化值確定為計(jì)劃正矢影響量。

2.3.2計(jì)劃正矢影響量的標(biāo)準(zhǔn)

通過整樁、破樁布點(diǎn)對(duì)緩和曲線計(jì)劃正矢的偏差及人工測(cè)量誤差的分析，確定計(jì)劃正矢影響量的標(biāo)準(zhǔn)暫定為2 mm。

2.3.3確定需復(fù)核的曲線

對(duì)不同半徑、不同緩長的曲線計(jì)劃正矢影響量計(jì)算分析，半徑1 050 m及以上的曲線，整樁布點(diǎn)對(duì)曲線計(jì)劃正矢影響量小于2 mm，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況設(shè)置布點(diǎn)；半徑1 050 m以下的曲線，重點(diǎn)通過曲線超限報(bào)表和軌道檢查儀波形圖分析，全面梳理曲線全長不一致、四大樁點(diǎn)相對(duì)位置不正確、正矢通大通小、正矢超限較多的曲線。

2.3.4確定整樁、破樁布點(diǎn)方案

（1）當(dāng)計(jì)算全長位于設(shè)計(jì)全長與現(xiàn)場(chǎng)全長之間，且設(shè)計(jì)全長與現(xiàn)場(chǎng)全長對(duì)計(jì)劃正矢影響量大于2 mm時(shí)：

①計(jì)算全長與設(shè)計(jì)全長對(duì)緩和曲線計(jì)劃正矢影響量小于等于2 mm，同時(shí)計(jì)算全長與現(xiàn)場(chǎng)全長對(duì)緩和曲線計(jì)劃正矢影響量大于2 mm，認(rèn)為現(xiàn)場(chǎng)曲線狀態(tài)基本處于設(shè)計(jì)位置，按照設(shè)計(jì)參數(shù)（破樁）重新布點(diǎn)；

②計(jì)算全長與設(shè)計(jì)全長對(duì)緩和曲線計(jì)劃正矢影響量大于2 mm，同時(shí)計(jì)算全長與現(xiàn)場(chǎng)全長對(duì)緩和曲線計(jì)劃正矢影響量小于等于2 mm，認(rèn)為計(jì)算后曲線參數(shù)與現(xiàn)場(chǎng)基本一致，現(xiàn)場(chǎng)整樁布點(diǎn)保持不變；

③計(jì)算全長與設(shè)計(jì)全長（現(xiàn)場(chǎng)全長）對(duì)緩和曲線計(jì)劃正矢影響量同時(shí)小于或大于2 mm，以影響量最小數(shù)值對(duì)應(yīng)的全長現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行布點(diǎn)。

（2）當(dāng)計(jì)算全長處于設(shè)計(jì)全長與現(xiàn)場(chǎng)全長之間，且設(shè)計(jì)全長與現(xiàn)場(chǎng)全長對(duì)計(jì)劃正矢影響量小于等于2 mm時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)整樁布點(diǎn)保持不變。

（3）計(jì)算全長同時(shí)小于（大于）現(xiàn)場(chǎng)、設(shè)計(jì)全長時(shí)，對(duì)計(jì)劃正矢影響量超過2 mm，按照重新計(jì)算參數(shù)布點(diǎn)。

2.4復(fù)核方法

2.4.1解決設(shè)備臺(tái)帳曲線理論參數(shù)不一致的問題

對(duì)設(shè)備臺(tái)帳的曲線緩長、半徑、偏角等曲線要素根據(jù)理論公式計(jì)算全長，對(duì)計(jì)算全長與臺(tái)帳曲線全長不一致的，對(duì)照線路設(shè)計(jì)資料查找原因，當(dāng)參數(shù)偏差較大時(shí)，對(duì)曲線重新測(cè)設(shè)，確保臺(tái)帳曲線參數(shù)的準(zhǔn)確性。

（1）核對(duì)曲線技術(shù)臺(tái)帳。根據(jù)技術(shù)臺(tái)帳曲線要素，用全長公式核對(duì)臺(tái)帳曲線參數(shù)。

（2）根據(jù)計(jì)算情況，對(duì)曲線計(jì)算全長與臺(tái)帳曲線全長不一致的，要對(duì)照線路設(shè)計(jì)資料查找原因，當(dāng)參數(shù)偏差較大時(shí)，需用全站儀對(duì)曲線重新測(cè)設(shè)，確保臺(tái)帳曲線參數(shù)的準(zhǔn)確性。

（3）將復(fù)核確定后的曲線臺(tái)帳參數(shù)導(dǎo)入軌道檢查儀線路資料中，以便對(duì)現(xiàn)場(chǎng)曲線實(shí)際狀況進(jìn)行校核。

2.4.2解決現(xiàn)場(chǎng)整樁曲線恢復(fù)破樁布點(diǎn)的問題

根據(jù)軌道檢查小車檢測(cè)波形，對(duì)不同半徑、不同緩長的曲線計(jì)劃正矢影響量計(jì)算分析，按照輕重緩急，先行對(duì)半徑1 050 m及以下且整樁布點(diǎn)對(duì)曲線計(jì)劃正矢影響量大于2 mm的曲線現(xiàn)場(chǎng)全部重新布點(diǎn)。下一步，將對(duì)計(jì)劃正矢影響量小于2 mm的逐步恢復(fù)破樁布點(diǎn)。

2.4.3解決檢測(cè)曲線頭尾點(diǎn)里程不一致問題

一是各檢查監(jiān)控工區(qū)固定選擇一段長500 m線路，用鋼尺進(jìn)行精確丈量并做好標(biāo)記，每月對(duì)軌道檢查小車?yán)锍踢M(jìn)行定期復(fù)核、校正；二是對(duì)曲線頭尾現(xiàn)場(chǎng)做好標(biāo)記，在進(jìn)入曲線前的百米樁處進(jìn)行里程校正，使小車檢測(cè)到ZH（HZ）點(diǎn)處里程與理論參數(shù)一致；三是通過規(guī)范下道位置標(biāo)記，減少由于避車而頻繁上下道，造成小車?yán)锍躺系钠睢?/p>

2.5復(fù)核流程

（1）對(duì)需復(fù)核的曲線每10 m連續(xù)采集正矢值。現(xiàn)場(chǎng)可用軌道檢查儀進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)需對(duì)每條曲線人工測(cè)量不少于3個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)以復(fù)核軌道檢查儀檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；對(duì)于鋼軌狀態(tài)較差曲線需人工用20 m弦繩進(jìn)行正矢測(cè)量，按照規(guī)定每處測(cè)量3次取平均值。

（2）根據(jù)漸伸線原理，用漸伸線圖推算出的曲線樁點(diǎn)計(jì)算公式確定曲線主要樁點(diǎn)位置。

（3）按照曲線復(fù)核標(biāo)準(zhǔn)確定現(xiàn)場(chǎng)布點(diǎn)方案。（4）現(xiàn)場(chǎng)重新布點(diǎn)。

2.6實(shí)際應(yīng)用

（1）包蘭線k882+661-k883+023曲線，R=600 m，l= 100 m，L=365 m，計(jì)算全長366 m，現(xiàn)場(chǎng)布點(diǎn)370 m，計(jì)算數(shù)據(jù)（見表1）。

表1　包蘭線k882+661-k883+023曲線計(jì)算數(shù)據(jù)

表1說明，現(xiàn)場(chǎng)曲線曲中點(diǎn)位置正確。

計(jì)算全長與設(shè)計(jì)全長366、365差1 m，曲線長度對(duì)計(jì)劃正矢影響量為（366-365）/2×（50 000/600）/100= 0.42 mm；

計(jì)算全長與現(xiàn)場(chǎng)全長366、370差4 m，曲線長度對(duì)計(jì)劃正矢影響量為（370-366）/2×（50 000/600）/100= 1.67 mm＜0.42 mm。

認(rèn)為現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)與設(shè)計(jì)狀態(tài)較接近，應(yīng)恢復(fù)設(shè)計(jì)（破樁）布點(diǎn)。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)推行檢測(cè)，整樁370 m（見圖3）時(shí)超限9處，正矢差合計(jì)-22 mm，破樁365 m（見圖2）是超限6處，正矢差合計(jì)-9 mm。

圖2　破樁365波形圖

圖3　整樁370波形圖

（2）包蘭線k919+584-k919+810曲線，R=300 m，l= 80 m，L=226.5 m，計(jì)算全長228.9 m，現(xiàn)場(chǎng)布點(diǎn)230 m（見表2）。

表2　包蘭線k919+584-k919+810曲線數(shù)據(jù)

表2說明現(xiàn)場(chǎng)曲線曲中點(diǎn)位置偏移1.5 m。

計(jì)算全長與設(shè)計(jì)全長228.9、226.5差2.4 m，曲線長度對(duì)計(jì)劃正矢影響量為（228.9-226.5）/2×（50 000/ 300）/80=2.5 mm。

計(jì)算全長與現(xiàn)場(chǎng)全長228.9、230差1.1 m，曲線長度對(duì)計(jì)劃正矢影響量為（230-228.9）/2×（50 000/300）/ 80=1.15 mm＜2.5 mm。

圖4　破樁226.5米波形圖

認(rèn)為現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)較好，應(yīng)保留整樁布點(diǎn)。

整樁230m（見圖5）時(shí)正矢無超限，正矢差合計(jì)-18mm，整樁時(shí)兩端緩和正矢差無通大通小現(xiàn)象；破樁226.5 m（見圖4）時(shí)正矢超限3處，正矢差合計(jì)49 m。

圖5　整樁230米波形圖

3　結(jié)束語

現(xiàn)場(chǎng)既有線曲線計(jì)劃正矢影響量以2 mm為標(biāo)準(zhǔn)，可以滿足現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)檢測(cè)及應(yīng)用。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)特殊情況，曲線全長差大于5 m時(shí)，要計(jì)算驗(yàn)證。由于緩和曲線具有行車緩和和超高緩和的作用，軌道檢查儀緩和曲線上的超高是根據(jù)正矢點(diǎn)位理論推算的，現(xiàn)場(chǎng)重新布點(diǎn)后會(huì)造成水平一定的超限，對(duì)于重新布點(diǎn)后曲線要及時(shí)安排機(jī)械整修。

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作者簡(jiǎn)介：盛立東（1980-），男，漢族，寧夏青銅峽人，大學(xué)本科，工程師，主要從事鐵路線路維修管理工作。

收稿日期：2015-12-25

中圖分類號(hào)：U216.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A