譚社會，毛曉君

(1.上海鐵路局 工務處,上海 200071；2.上海鐵路局 科學技術(shù)研究所,上海 200071)

?

基于轉(zhuǎn)換矩陣的新建無砟高鐵動靜態(tài)軌道質(zhì)量指數(shù)關(guān)系研究

譚社會1，毛曉君2

(1.上海鐵路局 工務處,上海 200071；2.上海鐵路局 科學技術(shù)研究所,上海 200071)

因檢測原理及受力情況不同，軌道幾何狀態(tài)的動靜態(tài)檢測結(jié)果存在一定差異，如何利用靜態(tài)數(shù)據(jù)推算動態(tài)指標，對無砟軌道精調(diào)作業(yè)和線路動態(tài)驗收具有重要意義。以杭長高速鐵路在聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段的動靜態(tài)檢測數(shù)據(jù)為對象，分析動靜態(tài)TQI的差異并從概率角度建立二者之間的關(guān)聯(lián)。研究結(jié)果表明：新建無砟軌道上行線動態(tài)TQI比靜態(tài)TQI大0.4 mm，標準差大0.08 mm，動態(tài)檢測得到的不平順幅值和離散性更大。建立動靜態(tài)TQI概率轉(zhuǎn)換矩陣模型，并利用杭長下行線及寧安上行線數(shù)據(jù)進行驗證，模型計算得到的動態(tài)TQI預測頻數(shù)分布與實際頻數(shù)分布相近?；诟怕兽D(zhuǎn)換矩陣從TQI靜態(tài)檢測值推斷動態(tài)值的方法可為無砟軌道精調(diào)作業(yè)和線路動態(tài)驗收提供定量參考。

無砟軌道；動靜態(tài)檢測；軌道質(zhì)量指數(shù)；轉(zhuǎn)換矩陣

鐵路軌道的荷載具有隨機性和重復性的特點，因此與一般工程結(jié)構(gòu)物不同，軌道結(jié)構(gòu)的幾何形狀、空間位置在列車隨機荷載的重復作用下會產(chǎn)生一定偏差，即形成軌道幾何不平順[1]。為確保高速鐵路的安全、高速、平穩(wěn)運行，應及時準確地對線路狀態(tài)進行檢測。

根據(jù)檢測過程中是否出現(xiàn)列車輪載作用，線路檢測可分為靜態(tài)檢測和動態(tài)檢測兩大類。傳統(tǒng)的軌道幾何狀態(tài)靜態(tài)檢測設(shè)備包括道尺、弦線等，近年來又研制出了軌道檢查儀；動態(tài)檢測設(shè)備則主要指軌檢車和高速綜合檢測列車[2]。由于動靜態(tài)檢測在檢測設(shè)備、檢測原理、檢測精度等方面的不同，以及線路結(jié)構(gòu)在檢測過程中受力狀態(tài)的不同，同一段線路的動靜態(tài)檢測結(jié)果存在一定差異。這就給線路的養(yǎng)修工作帶來了一定困擾，因此不少學者致力于研究動靜態(tài)檢測數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，試圖建立二者之間定性或定量的關(guān)聯(lián)。

羅林等[3]在一定置信度條件下，求出動靜態(tài)平均值對應的最大可能值，并繪制出了動靜態(tài)不平順的統(tǒng)計關(guān)系曲線。任志強[4]從平均值和標準差角度，對用手推軌檢小車測得的靜態(tài)檢測值與160 km/h速度下軌檢車測得的動態(tài)檢測值進行了相關(guān)性分析。魏暉等[5]從動靜態(tài)檢測原理出發(fā)，分析了以軌檢車為代表的動檢系統(tǒng)及以軌檢儀為代表的靜檢系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，并利用待定系數(shù)法推導了長波不平順的擴展算法。

這些對于軌道幾何狀態(tài)動靜態(tài)檢測結(jié)果相關(guān)性的研究，大致可概括為兩大類：一是從檢測數(shù)據(jù)角度出發(fā)，利用統(tǒng)計學方法建立相關(guān)性；二是從檢測原理角度出發(fā)，通過分析推導建立函數(shù)關(guān)系。雖然兩種思路都可以建立動靜態(tài)檢測數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)并用于指導實際線路養(yǎng)修作業(yè)，但目前對于動靜態(tài)關(guān)系的研究主要集中于幾何不平順的局部幅值，在區(qū)段均值方面則存在空白。而我國高速鐵路工程動態(tài)驗收技術(shù)規(guī)范[6](TB 10761-2013)中規(guī)定，軌道狀態(tài)檢測項目應同時采用局部幅值(峰值)和區(qū)段質(zhì)量(均值)進行評價。因此，從區(qū)段均值的角度出發(fā)，研究動靜態(tài)檢測結(jié)果之間的差異和關(guān)聯(lián)就顯得非常必要。

此外，動靜態(tài)檢測結(jié)果的差異除了因檢測原理不同造成之外，還包括軌道結(jié)構(gòu)受力不同、對原始檢測結(jié)果的后處理方法(如濾波等)不同等其他原因，因此單純地從檢測原理角度出發(fā)推導二者間的定量關(guān)系勢必存在局限性和適用性問題。而高速鐵路行車具有速度高、密度大等特點，為保證行車安全性和舒適性其軌道結(jié)構(gòu)必須具備高平順性和高穩(wěn)定性[7]，這就要求得到的動靜態(tài)關(guān)系也具備一定準確性才對養(yǎng)修作業(yè)有實際指導意義。因此，從大量檢測數(shù)據(jù)角度出發(fā)，利用科學的統(tǒng)計學方法建立動靜態(tài)關(guān)系，是一種綜合了各種因素的比較可取的方法。

由于無砟軌道精調(diào)是高速鐵路軌道工程施工的重要內(nèi)容，也是實現(xiàn)高速鐵路高平順性的關(guān)鍵工序[8]。但如何通過軌道精調(diào)與靜態(tài)檢測實現(xiàn)預期的動態(tài)檢測目標，即利用靜態(tài)檢測數(shù)據(jù)推算線路可能的動態(tài)指標用以指導無砟軌道精調(diào)作業(yè)和線路動態(tài)驗收，是高速鐵路建設(shè)者迫切想要了解和解決的問題。

本文以杭長高速鐵路在聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段高速綜合檢測列車和0級軌道檢查儀的檢測數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，從概率統(tǒng)計角度出發(fā)建立無砟軌道動靜態(tài)檢測數(shù)據(jù)間的關(guān)系，為無砟軌道精調(diào)作業(yè)和線路動態(tài)驗收提供定量參考。

1　動靜態(tài)檢測及驗收評價管理標準

1.1檢測設(shè)備及原理

0級軌道檢查儀目前普遍應用于高速鐵路軌道鋪設(shè)、精調(diào)、驗收及運營維護等各階段，能夠精確檢測軌距、水平、三角坑、軌距變化率、左右軌向、左右高低等軌道平順性參數(shù)。其中高低、軌向的檢測原理為弦測法，以左右軌測量點處10 m弦的高低和軌向作為檢測值。

動態(tài)檢測設(shè)備是指軌檢車和高速綜合檢測列車。檢測內(nèi)容包括軌道幾何參數(shù)、鋼軌斷面以及輪軌作用力等方面。其中高低、軌向的檢測原理以慣性基準法為主，但日本的East-i綜合檢測列車采用弦測法，近幾年來又研制出弦測法和慣性基準法相結(jié)合的慣性正矢法[9]。我國高速綜合檢測車采用慣性基準法，在檢測車內(nèi)部安裝慣性器件，通常為加速度計或陀螺，通過對慣性器件的測量值解析計算得到慣性基準，并利用位移傳感器測量軌道相對于慣性基準的相對位置，進而計算得到測量值[10-11]。

1.2驗收評價管理標準

我國從峰值和均值兩個角度評價和管理軌道幾何狀態(tài)。峰值管理以幅值超限扣分法為主，即以1 km為單元區(qū)段按照每公里內(nèi)各單項不平順幅值超限的扣分總和進行評價和管理；均值管理則以軌道質(zhì)量指數(shù)(TQI)為主，即以200 m為單元區(qū)段計算高低、軌向、軌距、水平、三角坑七項不平順的標準差之和，以此評價和管理線路質(zhì)量。

高速鐵路軌道狀態(tài)允許偏差驗收管理分I級和Ⅱ級兩個級別，局部幅值和TQI的檢測結(jié)果都不應出現(xiàn)Ⅱ級偏差，且除軌距外每km線路出現(xiàn)的單項I級偏差長度和全線TQI出現(xiàn)的I級偏差累計單元長度都不應大于5%。對于線路設(shè)計速度為250～350 km/h的高速鐵路，局部幅值評價允許偏差及TQI允許偏差管理值見表1所示。

表1250～350km/h的高速鐵路軌道狀態(tài)允許偏差驗收管理值(TB 10761-2013)

Table 1 Track state allowable deviation acceptance criteria of 250～350km/h High speed railway(TB 10761-2013)

級別驗收Ⅰ級驗收Ⅱ級局部幅值(峰值)高低(mm)1.5～42m351.5～70m//1.5～120m57軌向(mm)1.5～42m341.5～70m//1.5～120m56軌距(mm)+3-2+4-3軌距變化率(基長3m)(‰)0.81.0水平(mm)35三角坑(基長3m)(mm)34車體垂向加速度(m·s-2)/1.0車體橫向加速度(m·s-2)/0.6區(qū)段質(zhì)量(均值)TQI(mm)1.5～42m4.05.0

實踐表明，隨著軌道精密檢測設(shè)備的發(fā)展和精細調(diào)整技術(shù)的提高，精調(diào)作業(yè)后無砟軌道的平順性基本都已滿足局部幅值的評價標準，但均值上即軌道質(zhì)量指數(shù)(TQI)則存在一定的不確定性。因此精調(diào)后基于靜態(tài)TQI的檢測結(jié)果推斷可能的動態(tài)TQI檢測指標，對于無砟軌道精調(diào)質(zhì)量的控制、無砟軌道動態(tài)驗收及開通運營等都具有重要的指導意義。

2　動靜態(tài)檢測TQI差異

2.1數(shù)據(jù)來源

用于差異分析的檢測數(shù)據(jù)來自杭長高速鐵路浙江段上行線，在聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段由高速綜合檢測列車和0級軌道檢查儀檢測得到。杭長高速鐵路浙江段采用CRTSⅡ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)，扣件型式為WJ-8C型，線路允許速度為350 km/h。

為保證動態(tài)檢測數(shù)據(jù)源的一致性，所選的三個檢測區(qū)段高速綜合檢測列車的檢測速度均為350 km/h，且不包含道岔區(qū)，檢測里程分別為：K232+200-K266+800、K275+800-K303+800、K322+400-K368+800。計109 km，單元區(qū)段長度為200 m，共545個單元區(qū)段。

2.2差異分析

鐵道科學研究院等曾對軌道動靜態(tài)幾何不平順之間的關(guān)系做了大量研究，研究表明一般情況下同一地段的動靜態(tài)不平順波形存在較大差異，且這種差異在不同質(zhì)量狀態(tài)和軌道結(jié)構(gòu)類型的線路上表現(xiàn)并不一致[12-13]。

為得到新建高速鐵路無砟軌道在聯(lián)調(diào)聯(lián)試期間的動靜態(tài)幾何不平順差異，按上述三個檢測區(qū)段分別計算動靜態(tài)TQI的平均值、標準差以及動靜態(tài)TQI差值的平均值和最大值，計算結(jié)果見表2。

表2杭長上行線動靜態(tài)TQI差異計算表

Table 2 Difference between dynamic and static TQI in Hangzhou-Changsha high-speed railway upline mm

由于動態(tài)檢測設(shè)備測得的軌道不平順包含因列車動荷載引起的軌道附加變形，且檢測的高低、方向波長幅值更為全面，因此幅值上同一地段的動態(tài)檢測結(jié)果一般大于靜態(tài)檢測結(jié)果。由表2的計算結(jié)果可知，動靜態(tài)TQI差值的平均值為0.4 mm左右，最大差值則接近1.1 mm。此外，三個檢測區(qū)段中動態(tài)TQI的標準差0.20 mm也遠大于靜態(tài)TQI的標準差0.12 mm，由此表明動態(tài)檢測結(jié)果的離散性大于靜態(tài)檢測結(jié)果，線路在列車荷載的動態(tài)作用下不平順幅值變化幅度更大。

由于動靜態(tài)檢測TQI的上述差異，滿足靜態(tài)驗收標準的線路未必就滿足動態(tài)驗收標準，因此急需建立一種由靜態(tài)TQI檢測結(jié)果推算動態(tài)TQI的數(shù)學模型。

3　動靜態(tài)TQI概率轉(zhuǎn)換矩陣模型

動靜態(tài)TQI的幅值不存在一一對應的函數(shù)關(guān)系，一個靜態(tài)值可能對應一組動態(tài)值，一個動態(tài)值也可能對應一組靜態(tài)值。這是由動靜態(tài)檢測過程中軌道結(jié)構(gòu)不同的受力情況及動靜態(tài)不同的檢測原理等因素綜合導致的。為此，對于動靜態(tài)TQI數(shù)值間的關(guān)系，不能單純地從軌道受力或檢測原理角度出發(fā)，而應該基于大量檢測數(shù)據(jù)，從統(tǒng)計學角度建立關(guān)聯(lián)。

在這方面，不少學者基于不同的研究目的，采用了不同的研究方法。例如許玉德等[14]利用軌檢車動態(tài)檢測數(shù)據(jù)，分析檢測結(jié)果的半峰值和標準差的關(guān)系，得到半峰值和3倍標準差具有強相關(guān)性的結(jié)論。王建西等[15]為分析和評估軌道幾何狀態(tài)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢，根據(jù)軌道幾何狀態(tài)變化的特點, 基于概率分布的基本思想, 建立軌道不平順狀態(tài)推移矩陣。運用軌道不平順狀態(tài)推移矩陣計算各項軌道幾何不平順在不同時間點的推移變化規(guī)律。

考慮到軌道幾何狀態(tài)的動靜態(tài)TQI關(guān)系在不同的軌道質(zhì)量狀態(tài)下可能存在一定差異性，籠統(tǒng)地對某一段線路的動靜態(tài)TQI均值或峰值進行對比分析并建立相關(guān)性勢必會影響其準確性，因此應對靜態(tài)TQI進行不同范圍的劃分，在各范圍內(nèi)依次建立動靜態(tài)TQI的對應關(guān)系，由此形成動靜態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣。

3.1動靜態(tài)TQI轉(zhuǎn)換矩陣

Pij=P(xD=j|xJ=i)

(1)

(2)

上述公式也可用矩陣的形式表述，如式(3)所示：

(3)

KD=P·KJ

(4)

P為TQI檢測值從靜態(tài)到動態(tài)的轉(zhuǎn)換矩陣，階數(shù)為n×m，由動靜態(tài)TQI的區(qū)間劃分個數(shù)確定。轉(zhuǎn)換矩陣P反映了不同軌道質(zhì)量狀態(tài)下單元區(qū)段內(nèi)動靜態(tài)TQI間的概率特性，是一種更精細、更準確的動靜態(tài)映射關(guān)系。其數(shù)值可基于一組動靜態(tài)TQI檢測數(shù)據(jù)通過(5)式求解。

(5)

其中nij為TQI靜態(tài)值xJ=i且動態(tài)值xD=j的單元區(qū)段個數(shù)。

3.2動靜態(tài)TQI轉(zhuǎn)換矩陣求解

以杭長高速鐵路浙江段上行線545個單元區(qū)段的動靜態(tài)TQI為例，建立動靜態(tài)TQI轉(zhuǎn)換矩陣。由于新建無砟軌道在軌道精調(diào)作業(yè)后線路質(zhì)量狀態(tài)良好，因此將TQI靜態(tài)值xJ劃分成<1.35，1.35～1.50，1.50～1.65，1.65～1.80和>1.80五個區(qū)間；將TQI動態(tài)值xD劃分成<1.8,1.8～1.95,1.95～2.10;2.10～2.25,2.25～2.4和>2.4六個區(qū)間。依次統(tǒng)計動靜態(tài)TQI檢測值落在上述區(qū)間內(nèi)的個數(shù)k，再按公式(5)計算得到動靜態(tài)TQI轉(zhuǎn)換矩陣見表3所示。

從表3可知，對于靜態(tài)TQI<1.35 mm的單元區(qū)段，其動態(tài)TQI均小于2.10 mm；而靜態(tài)TQI>1.80 mm的單元區(qū)段，則不僅有3.3%小于1.8 mm的動態(tài)值，也有10.0%大于2.4 mm的動態(tài)值。由此說明線路質(zhì)量狀態(tài)不同，動靜態(tài)TQI的對應關(guān)系也存在一定差異。即線路質(zhì)量狀態(tài)越好，靜態(tài) TQI檢測值越小，動態(tài)TQI變化范圍也越窄越集中；反之線路質(zhì)量狀態(tài)越差，靜態(tài)TQI檢測值越大，動態(tài)TQI變化范圍則越寬越離散。

表3　杭長高速鐵路動靜態(tài)TQI轉(zhuǎn)換矩陣表

4　動靜態(tài)TQI概率矩陣轉(zhuǎn)換模型驗證

為驗證上述模型的準確性，選用杭長高速鐵路浙江段下行線，里程分別為：K232+200-K264+800、K270+400-K303+800、K322+400-K368+000，共計111.6 km、558個單元區(qū)段。以及寧安客運專線上行線去除道岔區(qū)段后共計167.2 km、836個單元區(qū)段。其中寧安客專采用CRTSⅠ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)，扣件型式為WJ-7型。

之后在杭長高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試及寧安客運專線聯(lián)調(diào)聯(lián)試中，高速綜合檢測列車對上述區(qū)段進行動態(tài)檢測，將檢測得到的動態(tài)TQI數(shù)值也按上述六個區(qū)間統(tǒng)計，得到頻數(shù)實際分布為KS1 D=[95，161，149，88，40，25]T、KS2 D=[158，236，212，117，65，48]T，預測分布與實際分布對比如圖1所示。

圖1　杭長下行線、寧安上行線動態(tài)TQI預測頻數(shù)與實際頻數(shù)對比Fig.1 Contrast between predict frequency and real frequency of dynamic TQI in Hangzhou-Changsha high speed railway downline and Nanjing-Anqing high speed railway upline

從圖1可知，動態(tài)TQI的預測頻數(shù)分布和檢測得到的實際頻數(shù)分布吻合程度較好。杭長下行的最大差值出現(xiàn)在<1.8 mm范圍內(nèi)，實際頻數(shù)比預測頻數(shù)小11，僅占總個數(shù)的1.97%；寧安上行的最大差值出現(xiàn)在1.8～1.95 mm范圍內(nèi)，實際頻數(shù)比預測瓶數(shù)小14，僅占總個數(shù)的1.67%。

在杭長下行線及寧安上行線的驗證說明基于概率轉(zhuǎn)換矩陣從TQI靜態(tài)檢測值推算動態(tài)作用下TQI檢測值分布的思路可行。另外本文中推導得到的動靜態(tài)TQI轉(zhuǎn)換矩陣(表3)是基于杭長上行線有限個單元區(qū)段計算得到的，當用于計算的樣本數(shù)量進一步增大時，得到的轉(zhuǎn)換矩陣會進一步精確，基于此推算得到的動態(tài)TQI頻數(shù)分布也會更加準確。上述思路和方法以及求解得到的動靜態(tài)TQI轉(zhuǎn)換矩陣，可用于新建高速鐵路無砟軌道在精調(diào)作業(yè)完成后基于靜態(tài)TQI的頻數(shù)分布推算動態(tài)TQI的頻數(shù)分布，為無砟軌道精調(diào)作業(yè)和線路動態(tài)驗收提供定量參考。

5　結(jié)論

1)線路質(zhì)量狀態(tài)越好，即靜態(tài)TQI檢測值越小，對應的動態(tài)TQI變化范圍也越窄越集中。由此說明，線路質(zhì)量狀態(tài)越好，列車動荷載作用下線路的穩(wěn)定性越好、動態(tài)檢測值離散性越?。幌喾淳€路質(zhì)量狀態(tài)越差，列車動荷載作用下線路的穩(wěn)定性較差、動態(tài)檢測值變動幅度較大、離散性較大。

2)動態(tài)檢測結(jié)果中包含因列車動荷載引起的軌道附加變形，因此同一地段的動態(tài)檢測幅值一般大于靜態(tài)檢測幅值。新建無砟軌道動靜態(tài)TQI差值的平均值為0.4 mm左右，最大差值接近1.1 mm。若線路的平順性更高，靜態(tài)TQI的數(shù)值更小，依據(jù)結(jié)論一、結(jié)論二，動靜態(tài)TQI差值的平均值也會進一步降低，例如新建合福高速鐵路的動靜態(tài)TQI差值的平均值僅為0.2 mm。

3)動態(tài)TQI的標準差為0.20 mm，遠大于靜態(tài)TQI的標準差0.12 mm，由此表明動態(tài)檢測結(jié)果的離散性大于靜態(tài)檢測結(jié)果，線路在列車荷載的動態(tài)作用下不平順幅值變化幅度更大。

4)利用杭長高速鐵路浙江段下行線及寧安客運專線上行線的動靜態(tài)TQI檢測值進行概率轉(zhuǎn)換矩陣模型的驗證，動態(tài)TQI預測頻數(shù)分布與實際頻數(shù)分布相近，表明基于概率轉(zhuǎn)換矩陣從TQI靜態(tài)檢測值推斷動態(tài)值的思路可行。且該方法能更精細、更準確得描述動靜態(tài)TQI間的對應關(guān)系，可用于新建高速鐵路無砟軌道在精調(diào)作業(yè)完成后基于靜態(tài)TQI的頻數(shù)分布推算動態(tài)TQI的頻數(shù)分布，為無砟軌道精調(diào)作業(yè)和線路動態(tài)驗收提供定量參考。

[1] 練松良.軌道工程[M].上海:同濟大學出版社, 2006.

LIAN Songliang. Railway Engineering[M]. Shanghai: Tongji University Press, 2006.

[2] 左玉良.軌道幾何狀態(tài)檢測技術(shù)的應用研究[D].上海：同濟大學,2007.

ZUO Yuliang. Reasearch and application of track geometric status inspection technologies[D]. Shanghai: Tongji University, 2007.

[3] 羅林,張格明,吳旺青,等.輪軌系統(tǒng)軌道平順狀態(tài)的控制[M].北京:中國鐵道出版社, 2006.

LUO Lin, ZHANG Geming, WU Wangqing, et a1. Track irregularity control of wheel/rail system[M]. Beijing: China Railway Press, 2006.

[4] 任志強.無砟軌道不平順靜態(tài)值與軌檢車160km/h動態(tài)檢測結(jié)果的相關(guān)性研究[J].鐵道建筑,2012,(4):125-127.

REN Zhiqiang. Relevant research between ballastless track static irregularities and dynamic detection results from track inspection car[J]. Journal of Railway Engineering, 2012(4):125-127.

[5] 魏暉,朱洪濤,劉榮平，等.無砟軌道軌向動靜態(tài)軌向數(shù)據(jù)的差異性的時頻域解釋[J].科學技術(shù)與工程,2013,13(17):5040-5045.

WEI Hui, ZHU Hongtao, LIU Rongping, et a1. New insights into the alignment data bias between kinematical measurement and static measurement for ballastless track[J]. Journal of Science Technology and Engineering, 2013,13(17):5040-5045.

[6] TB 10761—2013,高速鐵路工程動態(tài)驗收技術(shù)規(guī)范[S].

TB 10761—2013, High speed railway engineering dynamic acceptance specification[S].

[7] 羅林.高速鐵路軌道必須具有高平順性[J].中國鐵路,2000(10):8-11.

LUO Lin. High riding comfort of high speed railway[J]. Journal of Chinese Railways, 2000(10):8-11.

[8] 馬明正.高速鐵路無砟軌道鋼軌精調(diào)過程控制關(guān)鍵技術(shù)[J].鐵道標準設(shè)計,2014(3):21-24.

MA Mingzheng. Key technologies of process control of steel rail fine adjustment of high-speed railway[J]. Journal of Railway Standard Design,2014(3):21-24.

[9] Eiji YAZAWA, Tadao OKAI. Improvement of track measurement device by the inertial mid-chord offset method[J]. RTRI Report, 2004, 18(3):35-41.

[10] 陸賢斌.五型軌檢車的檢測原理及數(shù)據(jù)分析[J].上海鐵道科技,2011(4):61-62.

LU Xianbin. Detection principle and data analysis of Five type track inspection car[J]. Journal of Shanghai Railway Science & Technology,2011(4):61-62.

[11] Grassie S L. Rail corrugation-advances in measurement, understanding and treatment[J]. Wear, 2005(258):1224-1234.

[12] 呂關(guān)仁.京滬高速鐵路軌道動靜態(tài)幾何狀態(tài)變化分析[J].中國鐵路,2014(6):28-31.

Lü Guanren. Analysis of dynamic and static track geometry status’s changing of Beijing-Shanghai high speed railway[J]. Journal of Chinese Railways, 2014(6):28-31.

[13] 余澤西,李成輝,王小韜，等.高速鐵路線路過渡段動態(tài)不平順研究[J].中國鐵路,2009,(4):55-57.

YU Zexi, LI Chenghui, WANG Xiaotao, et a1. High speed railway dynamic track irregularity in transition section[J]. Journal of Chinese Railways,2009(4):55-57.

[14] 許玉德,周宇,吳紀才,等.軌道不平順半峰值和標準差的相關(guān)性分析[J].鐵道科學與工程學報,2005,2(4):26-30.

XU Yude, ZHOU Yu, WU Jicai, et a1. Relativity analysis between half peak and standard deviation of track irregularity[J]. Journal of Railway Scienece and Engineering, 2005,2(4):26-30.

[15] 王建西,李海鋒,許玉德,等.基于概率分布推移變化的鐵路軌道幾何狀態(tài)評價與預測方法[J].中國鐵道科學,2008,29(5):31-34.

WANG Jianxi, LI Haifeng, XU Yude, et a1. Evaluation and prediction method for railway track geometric state based on probability distribution change[J]. Journal of China Railway Science,2008,29(5):31-34.

Research on transfer matrix between dynamic and static trackquality index in newly-build ballastless track of high-speed railway

TAN Shehui1, MAO Xiaojun2

(1.Shanghai Railway Bureau Works Department, Shanghai 200071, China;2. Shanghai Railway Bureau Institute of Science and Technology, Shanghai 200071, China)

Due to the difference of inspection principle and track force situation, data from dynamic and static inspection is also different. How to use static inspection data to predict dynamic ones is of most importance for track fine adjustment and dynamic acceptance test. Based on the dynamic and static inspection data collected form Hangzhou-Changsha high-speed railway integration test and commissioning process, this paper has analyzed the difference and probabilistic relationship between dynamic and static Track Quality Index (TQI). Results show that dynamic TQI of upline is 0.4mm greater than static TQI in average, and 0.08mm in standard deviation, which indicates that under dynamic load, track irregularities have bigger amplitude and discreteness. Also the probabilistic transfer matrix model has been established between dynamic and static TQI, which has been verified by data from downline of Hangzhou-Changsha high-speed railway and upline of Nanjing-Anqing high-speed railway. The predicted frequency distribution of dynamic TQI is similar to the actual ones, which shows that the probabilistic transfer matrix model can be used for quantitative reference in track fine adjustment and dynamic acceptance test.

ballastless track; dynamic and static inspection; track quality index; transfer matrix

2015-12-05

國家科技支撐計劃資助項目(2013BAG20B01)；國家自然科學基金資助項目(50908179)；上海市自然科學基金資助項目(11ZR1439200)

譚社會(1973-)，男，安徽宿州人，高級工程師，從事高鐵新線介入、軌道精調(diào)方面研究；E-mail：672699091@qq.com

U213.2

A

1672-7029(2016)09-1674-07