轨道检测技术 杨亚丽 1 1 专业选修课 铁道工程专业2 每周一次课程 共九周3 考试成绩 平时考勤 课堂表现 期末总结 2 第一章 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 3 4 YHD M5双轨波浪磨耗检测小车 5 成都铁路局凯里铁路职工集中对沪昆铁路道岔配轨 焊缝 接头 夹板等易折断的部位详细检查整治 采取了机械整治与人工整治相结合的方式 把关键作业环节作为全程监控重点 全力确保沪昆铁路每天50多趟旅客列车和130多趟货物列车安全 同时 针对贵州省山区铁路曲线多 坡度大等特点 凯里铁路部门对铁路线路设备进行全面改造升级 特别对一些关键部位 关键环节进行专项整治 6 7 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 8 9 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式 10 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 确保线路处于良好状态 保证铁路运输的安全生产 11 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安全生产的需要 经过铁路过程技术人员 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 12 一 国内线路检测技术的发展 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一铝镁合金制作 大大提高了轨距尺的使用寿命和精度 13 2 高度板和木折尺高度版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 轨道检测仪轨道检测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 14 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 从而指导线路的维护养修工作此种方法优点是操作简便易行 在一般车间都能实行 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 15 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 是各个工务段目前较常用的一种方法我国工务部门是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 判断标准的特点 但这种设备使用前需录入一些资料 并且检测结果须写在记录纸上 使用效率降低 16 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和ZT 6两种轨道智能添乘仪 除此之外 还有便携式添乘仪 主要有BT 4型 SY 1和SY 2型便携式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 能够及时准确的发现线路病害处所 有针对性的进行维修 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 17 3 车载式线路检查仪 车载式线路检车仪是通过测量机车或动车组车体加速度 实现实时检测轨道状况 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两种这种装置加强了对轨道状况的动态检测 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 18 4 轨道检测车 用来检测轨道的几何状态和不平顺状况 以便评价轨道几何状态的特种车辆 简称轨检车 它是保障行车安全 平稳 舒适和指导轨道养护维修的重要工具 根据轨检车的记录 可以发现轨道平顺状态不良的地点 以便采取紧急补修或限速措施 并确定应进行计划维修的里程段落 编制维修作业计划 此外 根据轨检车的记录也可评定轨道的养护水平和整修作业质量 19 发展沿革 早期轨道状态采用人工检测 19世纪70年代出现了轨道检查小车 用人力推行小车和机动的检测小车进行检测 用这些方法检查不能反映轨道在列车车轮荷载作用下的几何状态 因此在19世纪70 80年代 欧洲有些国家开始研究在普通客车上装备检测设备 并出现了一些雏型的轨道检查车 20世纪初 俄国 德国和美国铁路正式使用轴重较大的客重式机械轨检车 检测在轮载作用下的轨道几何状态 开创了轨道动态检测新阶段 20 机械轨检车是借助检测车轮 重铊 杠杆 滑轮 弹簧等机件 由钢丝绳直接牵动绘图笔在纸带上记录检测的结果 这种轨检车的检测速度低 误差大 20世纪50年代末 苏 日等国制成电气轨道检查车 此后各种电测装置逐渐取代了机械检测系统 70年代以前的轨检车 都用弦测法和接触检测小轮来测量轨道的不平顺状况 弦测法的测量值随测量弦的长度与轨道不平顺波长的比值变化 测得的高低等波形 往往与实际轨道不平顺情况有较大的差异 21 接触检测小轮在高速时 因惰性等影响 误差较大 近十多年来 由于行车速度提高 运量增大 需进一步提高轨道的不平顺性 要求更准确地测出轨道不平顺波形 因而促进了轨道检测新技术的发展 70年代前期 美 英 日等国相继采用惯性基准 无接触检测等先进技术 研制成功用电子计算机自动处理检测数据 能如实地反映轨道状态 检测速度达每小时200公里的现代化高速电子轨道检查车 22 我国发展状况 中国于1953年试制成功第一辆自己设计的客车式机械轨检车 1971年又制成客车式电气轨检车 图2为1971年中国制成的 TSK22 型电气轨道检查车 这种电气轨检车长约26米 自重约62吨 能同中国的特快列车联挂进行检测 这种电气轨检车采用旋转变压器作位移传感器 借助三个轮对所构成的18 5米不对称弦测量轨道高低 用三轴转向架的三个轮对构成的3 4米对称弦测量钢轨接头低陷 轨道水平状态由陀螺装置测量 三角坑由相距15 1米的两个轮对测得 23 测量结果用电磁笔记录仪记录在纸带上 70年代中期 中国开始进行轨检新技术的研究 现已先后研制出能测量轨道高低 水平 轨面不平顺的 惯性基准轨道不平顺检测装置 和 轨道超高检测装置 充电式轨距检测装置 多功能振动检测装置 等新装置 目前正在进一步研制用这些新装置和其他先进设备 如电子计算机等 装备的新型轨道检查车 24 近年来 各国使用的现代轨道检查车由检测和数据处理系统 图1 发电供电系统 空气调节系统 仪表工作室 了望台以及走行转向架等几部分组成 其检测项目有轨道的高低 水平 三角坑 方向 轨距 以及里程和行车速度等 有的还能测量曲线超高 曲率 以及高低方向等轨道不平顺的变化率 曲线通过的均衡速度等 还有些现代轨检车通过测量车体和轴箱的振动加速度 轮轨作用噪声 以及轮轨间的垂直力 水平力 脱轨系数等 为更全面地评价轨道的状态提供依据 25 现代轨检车能及时提供直观反映轨道状态的波形图 并能提供经车载计算机处理打印成的轨道状态报告表 以及记录在磁带上的轨道状态资料等 有的还可在轨道状态严重不良和需紧急补修的地方 直接在轨道上喷上颜色标记 将磁带记录送地面计算机进一步处理 便可编制出各种轨道状态管理图和轨道整修作业计划表 26 其他功用 轨道检查车可以检测轨道尺寸和不平顺的病害 评定轨道质量 但具体的轨道部件的损坏 如枕木腐朽 扣件松动等还要靠实地人工检查 为了进一步改进轨道状态的科学管理 还需要研制能测出轨道弹性 道床状态以及某些对行车安全影响较大的复合不平顺状态的轨检车 27