论文部分内容阅读
【摘要】介绍了我国铁路线路工务检测的现状，对目前采用的检测方法和检测技术，即静态检测、动态检测及其他检测进行了归类和总结。
【关键词】铁路线路；工务检测；静态检测；动态检测
【中图分类号】TU 【文献标识码】A
【文章编号】1007-4309（2014）01-0077-1.5
随着列车速度的提高，铁路线路设备破坏加剧，加之设备老化严重，作业量不断增加。同时由于行车密度增加，使可用于维修作业的时间越来越短，这使运输与线路维修的矛盾日益突出，对我国铁路线路检测技术提出了更高要求。工务检测包括静态检测、动态检测及其他检测3种方式，本文将以这3种方式为例，对我国铁路线路工务检测现状做一探讨。
一、静态检测方法
静态检测是轨道在不受力或者受力可以忽略不计的情况下进行检测，主要有以下几种方法。
（一）轨检小车
轨检小车的原理是手推式机械装置集成了一系列精密的测量机构和高精度的传感器，可以在小车的推进过程中自动采集轨道的水平、高低、轨距、轨向变化率等几何状态信息。这种仪器的应用不仅极大地降低了检测人员的劳动强度，提高了检测的精确度，而且可以与微机进行信息互递，为现场维修进行详细指导；其缺点是轨缝或者焊接头、道岔等轨道不连续部位将引起严重的信息干扰。此外，相对于目前我国维修人员的整体水平来说，对操作人员的要求较高。
（二）维修人员的日常检查
日常检查受带班人员的水平影响较大，与轨道的状态有直接的关系。能否找准各种方式检测所发现的病害是进行补修的前提，带班人员处理病害的手段也因人而异，造成各种轨道病害的频发。如何提高检查人员及维修作业人员的整体素质成为当务之急。
（三）探伤小车
探伤小车是我国目前探伤作业的主要手段。我国的探伤仪一般具有5个通道，可以携带5种探头方式工作，有声光报警指不，可以利用列车间隔作业。目前探伤班组大致分为母材班组及接头焊缝班组。在探伤过程中，要严格控制探伤速度，要做到“接头站、小腰慢、大腰匀速探”的原则。另外还要注意以下几方面：下道避车时间，轨面状态不良的情况，操作人员的熟练度。探伤小车的缺点是速度慢，受操作人员的水平影响较大，容易误判。国外探伤是以探伤车为主、探伤小车为辅，但我国目前还没能达到这种程度。
二、动态检测方法
（一）轨检车
轨检车是我国工务检测的主要手段，目前我国大部分工务部门使用的轨检车都是采取了一系列减震，大大提高了检测的安全性能及精确度。GJ-5型轨检车是目前评定线路状态的主要方式，也为指导现场补修提供可信的资料。实践证明，轨检车检测发现的轨道几何不平顺大部分与现场相符。轨道几何波形查看软件的应用也相当广泛，例如，现场的百尺标由于铺设或者其他原因进行了挪动，导致与机车统计的里程不相符合，我们可以从波形图上显示的刀叉或者桥梁梭头等波形较特殊的设备推算出超限地点的实际位置，有效地提高可作业的效率。
（二）机车车载式轨道动态检测装置
轨检车检测的项目虽然较全，但是由于全局的线路较长，每月检测的次数有限，为此引进了机车车载动态监测装置。机车车载轨道动态检测装置也叫车载系统，检测单元安装在机车上，通过机车运行当中固定在机车车体上的传感器采集车体各项技术指标，经过分析处理后得出车体震动等级，在无人干预下综合生成反映线路平顺状态的轨道数据；通过数据传输转存到地面电脑，经过电脑软件分析，按线路状态和《铁路线路修理规则》的有关要求，对数据生成6种报表，以指导线路修理工作。车载系统只能反映出机车在行进过程中车体的横向及垂向加速度，不能真实地反映现场的实际情况。加速度不仅与不平顺的波幅、波幅变换率、波长有关，还与各种不平顺的组合状态有关。因此，在对轨道进行不平顺复查时要全面考虑，不能只考虑垂向是由轨道的高低引起、或者是水平加速度由钢轨方向引起的。
（三）添乘仪
添乘仪是安装在机车上对轨道状态进行动态检查、监测的工务设备，通过对轨道进行连续的数据采集、传输，再通过微机内部处理仪水平、垂直加速度、轨道综合质量指数TQI值反映出来。机车动态添乘仪能够根据需要安装在不同行车速度的机车上，满足不同行车速度的需要，同时实现对轨道全天候、实时监控。
添乘仪与车载系统一样，也只能反映机车在行进过程中车体的横向及垂向加速度。添乘仪在使用过程中受机车型号影响较大，但是同一型号的机车在不同的车况下也会出现不同的结果，不同厂家的添乘仪检查结果也不尽一样，检查报警处与现场也不尽相符。相较于轨检车及车载系统而言，其反映出来的横向及垂向加速度值偏大，因此，为了有效发挥便携式添乘仪对线路养护维修工作指导的作用，应针对不同型号的机车设定合适的添乘仪门限值。便携式添乘仪与轨道检查车所检查出的超限处所不尽相同的原因有：轨检车对轨道的几何尺寸是直接测量，所采用的检测手段精度高，轨检车检测的项目较全，垂直加速度与水平加速度只是其中一项；而便携式添乘仪目前只能检测垂直加速度和水平加速度，要靠这两项全面反映轨道状态则难度较大，而且受机车状况影响较大，所检测加速度受机车减震的影响。便携式添乘仪也存在一些问题，如不能测定横向振幅，需进一步研究解决。目前我国的两种便携式添乘仪存在明显的缺陷。
三、其他检测方式
（一）综合轨检车
综合轨检车是不需要挂在其他列车上，可以自主运行的对铁路各系统进行详细检测、监测的一列高速列车（动车组）。综合轨检车由6辆车组成，第1辆车装有监测线路地貌的摄像机系统和传感器检测信号系统；第2辆车配有检测接触网和受流状态的系统；第3辆车配有发电车和配电系统、备件库、工具间；第4辆车是指挥控制中心、休息间，设有里程同步和修正系统；第5辆车装有车体加速度、轨道检测几何状态系统、轴向加速度、构架加速度检测系统、钢轨表面状态检测系统和轮轨力检测等系统；6号车也配有信号检测系统的传感器和线路地貌监测系统的摄像机。
运用综合轨检车已成为提速后线路检测的发展趋势。世界3个高速铁路发达的国家除德国外，都将运用综合检测车作为检测手段。其中日本的Dr.Yellow和East-i为新干线安全运营40年发挥了重要作用，这也是意大利研发运用“阿基米德”综合检测车、法国研制MGV综合检测车的重要原因。
（二）道岔监测系统
随着铁路各主要十线的全面提速和快速客运通道的开通，以及将来300km/h以上高度铁路的实施和发展，铁路道岔转换设备成为铁路运营安全的主要焦点，道岔转换设备状态的好坏直接影响行车的安全，并具有巨大的社会效应。目前我国的道岔维修都为故障后的维修，在高速线路上，道岔一旦出现故障，将严重影响铁路的运营，甚至会发生事故。显然，这种维修方式已不能适应铁路技术的发展。随着铁路运营速度的提高，对铁路道岔转换设备的实时检测已是保障道岔设备安全和实现状态修的关键手段。
【作者简介】陈志理（1986- ）：男，北京铁路局工务处，助理工程师。
【关键词】铁路线路；工务检测；静态检测；动态检测
【中图分类号】TU 【文献标识码】A
【文章编号】1007-4309（2014）01-0077-1.5
随着列车速度的提高，铁路线路设备破坏加剧，加之设备老化严重，作业量不断增加。同时由于行车密度增加，使可用于维修作业的时间越来越短，这使运输与线路维修的矛盾日益突出，对我国铁路线路检测技术提出了更高要求。工务检测包括静态检测、动态检测及其他检测3种方式，本文将以这3种方式为例，对我国铁路线路工务检测现状做一探讨。
一、静态检测方法
静态检测是轨道在不受力或者受力可以忽略不计的情况下进行检测，主要有以下几种方法。
（一）轨检小车
轨检小车的原理是手推式机械装置集成了一系列精密的测量机构和高精度的传感器，可以在小车的推进过程中自动采集轨道的水平、高低、轨距、轨向变化率等几何状态信息。这种仪器的应用不仅极大地降低了检测人员的劳动强度，提高了检测的精确度，而且可以与微机进行信息互递，为现场维修进行详细指导；其缺点是轨缝或者焊接头、道岔等轨道不连续部位将引起严重的信息干扰。此外，相对于目前我国维修人员的整体水平来说，对操作人员的要求较高。
（二）维修人员的日常检查
日常检查受带班人员的水平影响较大，与轨道的状态有直接的关系。能否找准各种方式检测所发现的病害是进行补修的前提，带班人员处理病害的手段也因人而异，造成各种轨道病害的频发。如何提高检查人员及维修作业人员的整体素质成为当务之急。
（三）探伤小车
探伤小车是我国目前探伤作业的主要手段。我国的探伤仪一般具有5个通道，可以携带5种探头方式工作，有声光报警指不，可以利用列车间隔作业。目前探伤班组大致分为母材班组及接头焊缝班组。在探伤过程中，要严格控制探伤速度，要做到“接头站、小腰慢、大腰匀速探”的原则。另外还要注意以下几方面：下道避车时间，轨面状态不良的情况，操作人员的熟练度。探伤小车的缺点是速度慢，受操作人员的水平影响较大，容易误判。国外探伤是以探伤车为主、探伤小车为辅，但我国目前还没能达到这种程度。
二、动态检测方法
（一）轨检车
轨检车是我国工务检测的主要手段，目前我国大部分工务部门使用的轨检车都是采取了一系列减震，大大提高了检测的安全性能及精确度。GJ-5型轨检车是目前评定线路状态的主要方式，也为指导现场补修提供可信的资料。实践证明，轨检车检测发现的轨道几何不平顺大部分与现场相符。轨道几何波形查看软件的应用也相当广泛，例如，现场的百尺标由于铺设或者其他原因进行了挪动，导致与机车统计的里程不相符合，我们可以从波形图上显示的刀叉或者桥梁梭头等波形较特殊的设备推算出超限地点的实际位置，有效地提高可作业的效率。
（二）机车车载式轨道动态检测装置
轨检车检测的项目虽然较全，但是由于全局的线路较长，每月检测的次数有限，为此引进了机车车载动态监测装置。机车车载轨道动态检测装置也叫车载系统，检测单元安装在机车上，通过机车运行当中固定在机车车体上的传感器采集车体各项技术指标，经过分析处理后得出车体震动等级，在无人干预下综合生成反映线路平顺状态的轨道数据；通过数据传输转存到地面电脑，经过电脑软件分析，按线路状态和《铁路线路修理规则》的有关要求，对数据生成6种报表，以指导线路修理工作。车载系统只能反映出机车在行进过程中车体的横向及垂向加速度，不能真实地反映现场的实际情况。加速度不仅与不平顺的波幅、波幅变换率、波长有关，还与各种不平顺的组合状态有关。因此，在对轨道进行不平顺复查时要全面考虑，不能只考虑垂向是由轨道的高低引起、或者是水平加速度由钢轨方向引起的。
（三）添乘仪
添乘仪是安装在机车上对轨道状态进行动态检查、监测的工务设备，通过对轨道进行连续的数据采集、传输，再通过微机内部处理仪水平、垂直加速度、轨道综合质量指数TQI值反映出来。机车动态添乘仪能够根据需要安装在不同行车速度的机车上，满足不同行车速度的需要，同时实现对轨道全天候、实时监控。
添乘仪与车载系统一样，也只能反映机车在行进过程中车体的横向及垂向加速度。添乘仪在使用过程中受机车型号影响较大，但是同一型号的机车在不同的车况下也会出现不同的结果，不同厂家的添乘仪检查结果也不尽一样，检查报警处与现场也不尽相符。相较于轨检车及车载系统而言，其反映出来的横向及垂向加速度值偏大，因此，为了有效发挥便携式添乘仪对线路养护维修工作指导的作用，应针对不同型号的机车设定合适的添乘仪门限值。便携式添乘仪与轨道检查车所检查出的超限处所不尽相同的原因有：轨检车对轨道的几何尺寸是直接测量，所采用的检测手段精度高，轨检车检测的项目较全，垂直加速度与水平加速度只是其中一项；而便携式添乘仪目前只能检测垂直加速度和水平加速度，要靠这两项全面反映轨道状态则难度较大，而且受机车状况影响较大，所检测加速度受机车减震的影响。便携式添乘仪也存在一些问题，如不能测定横向振幅，需进一步研究解决。目前我国的两种便携式添乘仪存在明显的缺陷。
三、其他检测方式
（一）综合轨检车
综合轨检车是不需要挂在其他列车上，可以自主运行的对铁路各系统进行详细检测、监测的一列高速列车（动车组）。综合轨检车由6辆车组成，第1辆车装有监测线路地貌的摄像机系统和传感器检测信号系统；第2辆车配有检测接触网和受流状态的系统；第3辆车配有发电车和配电系统、备件库、工具间；第4辆车是指挥控制中心、休息间，设有里程同步和修正系统；第5辆车装有车体加速度、轨道检测几何状态系统、轴向加速度、构架加速度检测系统、钢轨表面状态检测系统和轮轨力检测等系统；6号车也配有信号检测系统的传感器和线路地貌监测系统的摄像机。
运用综合轨检车已成为提速后线路检测的发展趋势。世界3个高速铁路发达的国家除德国外，都将运用综合检测车作为检测手段。其中日本的Dr.Yellow和East-i为新干线安全运营40年发挥了重要作用，这也是意大利研发运用“阿基米德”综合检测车、法国研制MGV综合检测车的重要原因。
（二）道岔监测系统
随着铁路各主要十线的全面提速和快速客运通道的开通，以及将来300km/h以上高度铁路的实施和发展，铁路道岔转换设备成为铁路运营安全的主要焦点，道岔转换设备状态的好坏直接影响行车的安全，并具有巨大的社会效应。目前我国的道岔维修都为故障后的维修，在高速线路上，道岔一旦出现故障，将严重影响铁路的运营，甚至会发生事故。显然，这种维修方式已不能适应铁路技术的发展。随着铁路运营速度的提高，对铁路道岔转换设备的实时检测已是保障道岔设备安全和实现状态修的关键手段。
【作者简介】陈志理（1986- ）：男，北京铁路局工务处，助理工程师。