軌道動態檢測數據中軌向病害的分析與應用研究

1 前言

軌向病害是造成重復和嚴重晃車、影響到安全性和舒適性的主要原因。這種病害在現場實際中具有季節性變化明顯、變化較快、極易反復的特點。軌向在軌道動態檢測數據中是一項重要檢測指標，也是軌向病害在動態檢測數據中的動態輸出。其在動態檢測數據的體現與判斷上具有變化頻繁、干擾因素較多、難于準確判定的特點。動態檢測與靜態檢測存在諸多方面的差異，現場整治過程中對病害經常認識不到位，致使作業方法不當，作業質量不高，不能徹底消除病害，從而重復晃車。

本文結合普速鐵路軌道動態檢測數據中的幾種特殊位置軌向的波形和病害情況展開分析和研究，探討軌向病害產生的原因及軌向的波形在實際整治中的應用。

2 認識和掌握動態檢測與靜態檢測的差異

2.1 動態測量是指通過軌道檢查車在運行中的測量，靜態測量是用軌道檢查儀對軌道靜止狀態的測量。動態測量輸出為濾除長波長成分的擬空間曲線輸出，而靜態測量采用的是弦測法。由于這兩種測量形式存在諸多方面的不同，所以它們所對應的軌道不平順濾波特性之間的異同較大。弦測法對長波長的軌道不平順有極大衰減作用，短波長不平順隨波長不同而產生起伏振蕩效應，并不像軌道檢查車的擬空間曲線輸出在短波處有近似唯一的幅頻響應特性，所以動態檢測數據的輸出的實際應用更加精確[1]。

2.2 在列車動荷載作用下，鋼軌工作邊在車輪輪緣產生橫向沖擊下會存在沿著橫向沖擊力方向的微小位移，俗稱擠開量。它會隨橫向沖擊力的大小、聯結零件的種類及緊固程度、鋼軌材質及型號發生變化而變化，在曲線上股側磨及聯結零件扣壓力不足地段表現更為突出，這一變化數值在靜態測量中無法體現。

2.3 軌向采樣點位置的不同造成測量結果也不同。動態測量取樣是左右兩股鋼軌工作踏面下16mm處鋼軌工作邊位置的實時輸出；靜態檢查尤其是手工檢查，在曲線下股、道岔的個別部位、鋼軌硬彎、磨耗或肥邊等處難以體現。

3 道岔區域軌向動態檢測數據分析和研究

3.1 岔區動態檢測數據中軌向因道岔的結構復雜，存在結構性軌向，具有干擾因素較多、難于判別的特點。靜態檢查也因其結構性有些項目檢測不了（例如在導曲線實際起點處和尖軌中不檢查水平，只檢測長平），靜態軌向檢測依靠直基本軌非工作邊軌向及各部幾何尺寸支撐，難于管控。

3.2 分析下圖，波形中附帶曲線頭尾、道岔導曲線部分為結構性軌向，不構成軌向病害，所以不予分析。標注的固定翼轍叉處是一組正線向專用線開叉的正線道岔，左側單邊軌距因固定翼轍叉有害空間而產生高頻干擾，方向與軌向方向相反，直股通過岔群檢測為16.28的軌向Ⅲ級病害（120km/h 檢測標準），在動態檢測過程中如果考慮固定型轍叉的有害空間部分而不檢查軌距、軌向，則該處會形成結構性病害。現場靜態檢查該處也沒有大峰值，通過結合車站配線圖分析該處應為該站1號道岔，無論列車正線通過車站還是側向停車，該處道岔列車均為直股通過，并且轍叉位置距離正線曲線終點距離非常近，故判斷該處病害為曲線終點順坡不良造成的軌向病害[2]。現場結合動態檢測數據整修后再次檢測時峰值降低為7.91軌向Ⅰ級病害，說明該處病害確實存在。

3.3 分析下面軌道動態檢測數據波形圖，從波形圖上可以看出，整個岔區軌距軌向高頻振動明顯，峰值為13.85的軌向Ⅲ級病害（160km/h 檢測標準），該處軌距峰值9.16mm，并與軌向波形相似；該處橫向加速度沒有明顯變化，判斷該軌向Ⅲ級病害是由單邊軌距擴大引起。靜態檢查里程位置為K984+337，是該站6號道岔尖軌尖端，6號道岔尖軌附近兩股鋼軌均有6mm的軌向，軌向極值點發生在尖軌尖端位置。該處靜態檢查軌距大5mm，按靜態檢查結果構不成13.85的軌向Ⅲ級病害，經過多次復核，找到病害的主要原因是直基本軌刨切點處有垂磨病害，從而導致軌距檢測光點打到刨切處，引起軌距進一步加大；其與該處原有軌向疊加，結合形成軌向Ⅲ級病害，整修處理后該處軌向Ⅲ級病害消失。

3.4 結合病害分析思考得出，直股通過道岔的軌向動態檢測數據應引起重視，加強道岔部位軌向動態檢測數據分析是補強道岔精準維修的有力手段之一。

4 圓曲線大軌向動態檢測數據分析和研究

分析下面波形圖，峰值為22.23的軌向Ⅲ級病害（80km/h 檢測標準），結合超高和曲率變化，確定該處病害位于圓曲線內；但由于橫向加速度變化不大，比對上一檢測周期軌道動態檢測數據波形圖，該處除軌向外其余項目均無明顯變化，判斷有干擾的可能。如果發生在直線地段，則可以直接判定過沖或電磁干擾造成的無效檢測數據為檢驗檢測結果，增強檢測判斷的準確性，及時進行反向檢測并得到相同的數據，安排現場復核排查沒有干擾源（如圖）；基層站段添乘檢查記錄，該地段也沒有晃車點，在經現場檢查曲線正矢發現正矢連續差達到17mm[3]。經撥道整治后，在后一次檢測中該處大軌向病害消失，故判定該軌向Ⅲ級病害是由于曲線正矢連續差過大造成。同時，思考在小半徑曲線的大角度扭轉過程中，在橫向加速度輸出中曲線的不圓順存有耦合削波，列車運行無較大晃動反映，動態檢測過程中應該引起重視。

5 結語

軌向病害是造成線路晃車、影響到安全性和舒適性的主要原因之一。對幾種特殊位置軌向的波形和病害情況展開分析和研究，能夠不同程度地反映出軌向病害發生在特殊位置的隱秘性和病害構成的多樣性；同時，大量事實也證明了利用動態檢測數據的地面標志物或者通過靜態檢查數據復核動態檢測波形趨勢，能夠精確找到病害位置。使用動態檢測數值精準研究作業方法是徹底整治軌向病害最簡潔且有效的手段。