軌道幾何動態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設施檢測研究所，北京100081；2.中國鐵路鄭州局集團有限公司，鄭州450052

軌道幾何動態檢測基于軌道檢查車實現與運營列車等速檢測功能，是線路日常狀態檢測和新線聯調聯試的重要技術手段。GJ-6型軌道幾何檢測系統［1-4］具有中國自主知識產權，用于動態檢查軌道幾何狀態，評定線路質量，指導線路養護維修。動態檢測數據的準確性是評定軌道幾何檢測系統合格的重要指標?；诮y計學的不確定度和準確度分析方法［5］，以動態檢測數據為統計樣本，可以有效地分析軌道幾何檢測系統檢測區段的準確度和重復性。

本文基于GJ-6型軌道幾何檢測系統對國內某線路進行動態檢測，根據動態檢出超限值設計地面復核試驗，在軌道結構方面分析動態檢測與靜態測量的可能差異，從局部超限值評定軌道幾何檢測系統檢出超限值的準確性。

1 軌道幾何動態檢測原理

GJ-6型軌道幾何檢測系統基于激光攝像［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變化。傳感器將需要檢測的位移、速度、加速度等物理量轉換為相應的模擬電信號，經過放大和模擬濾波處理后輸入到數據采集和處理計算機。該計算機對輸入的模擬信號進行數字轉換、存儲、濾波、修正以及補償處理，經過綜合運算，合成得到所需的軌道幾何參數，并按照一定的檢測標準摘取超限數據，輸出統計報表，實時顯示及存儲軌道幾何波形圖。

2 軌道幾何動態檢測試驗

軌道幾何動態檢測在客觀上會受到檢測設備狀態、傳感器標定［7-9］、環境因素等的影響。本次動態檢測試驗嚴格按照規定［10-11］檢查檢測設備的狀態以及傳感器的標定結果，試驗前期分析傳感器標定結果良好，設備狀態運行正常。

在國內某線路進行動態檢測試驗，動態檢出超限值4處，其中下行線3處、上行線1處，見表1。基于里程定位信息，隨即在線路上進行地面復核試驗。

表1 動態檢出超限值

3 地面復核試驗及分析

根據動態檢出超限值進行地面復核試驗，從軌道結構方面分析動態檢測和靜態檢測的可能差異，從局部超限值評定軌道幾何檢測系統檢出超限值的準確性?；谏鲜龀迿z出結果，對里程K9+959、K8+527、K3+164進行地面復核試驗。

3.1 里程K9+959處

動態檢出里程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處動態檢出超限波形

地面復核時，由曲線圓緩點圓曲線側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）外側正矢?，F場共測量了6個點，按順序依次編號A1—A6。測量結果見表2。

表2 里程K9+959處地面測量正矢值

經現場分析，A1、A2測點應位于圓曲線內，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，現場里程為K9+970。對于此處右軌向超限，動靜態測量值相差1 mm，峰值位置相差10 m，項目對應正確，數據誤差在合理的可控范圍之內。

3.2 里程K8+527處

動態檢出里程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。

現場發現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場共測量了10個點，按順序依次編號B1—B10。測量結果見表3。

經現場分析，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，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，現場里程為K8+529。對于此處超限，動靜態測量值水平相差1 mm，三角坑相差3 mm，峰值位置相差2 m，項目對應正確，數據誤差在合理的可控范圍之內。

3.3 里程K3+164處

動態檢出里程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?，F場共測量了28個點，按順序依次編號C1—C28。測量結果見表4。

表4 里程K3+164處地面測量軌距值

經現場分析，最大軌距值出現在C15—C21測點間。軌道扣件采用潘氏彈條扣件。現場在C15測點處發現扣件折斷一處，如圖4（a）所示。整個測點范圍內，多處出現軌距尼龍調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，現場里程為K3+165。

圖4 C15測點病害

對于此處病害，動靜態測量值相差4 mm，峰值位置相差1 m。動靜態測量數值差異的主要原因為軌距尼龍調整塊與混凝土枕木擋肩離縫。假設單側離縫1 mm，軌道動態形變量1 mm，兩側相同計算，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，該差異值應屬于正常范圍。

從超限發生的長度分析，靜態測量從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），項目對應正確，數據誤差在合理的可控范圍之內。

圖5 超限長度測量

4 結語

基于GJ-6型軌道幾何檢測系統，對國內某線路進行動態檢測。根據檢出結果設計了3組地面復核試驗，涵蓋軌向、水平、三角坑、軌距。復核試驗結果表明：動態檢出的超限在現場均有靜態超限存在，項目一一對應；根據動靜態檢測差異，數據誤差在合理的可控范圍之內，檢測數據準確，可以有效指導線路養護維修。