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        軌道動態(tài)智能分析軟件在CRTSII型軌道板防脹中的應(yīng)用

        2021-04-22 10:51:06中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司徐州工務(wù)段
        上海鐵道增刊 2021年1期
        關(guān)鍵詞:偏差波形高鐵

        宋 松 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司徐州工務(wù)段

        1 防脹板動態(tài)分析基本思路

        CRTSII 型無砟軌道的特點(diǎn)之一為軌道板之間縱向張拉連接、減小自由邊達(dá)到整體受力。高溫季節(jié)氣溫升高造成混凝土膨脹產(chǎn)生溫度力,接縫處混凝土強(qiáng)度低于軌道板、接縫和軌道板未粘連,造成接縫在整個縱向抗溫度力體系中成為薄弱點(diǎn),易產(chǎn)生無砟軌道拱起,俗稱脹板。目前預(yù)防脹板的檢查手段主要為綜合檢測車動態(tài)檢測和地面人工檢查。

        智能分析軟件由北京交通大學(xué)、中國鐵路南昌局和上海局集團(tuán)公司聯(lián)合研發(fā),2018年通過了國鐵集團(tuán)工電部和科信部的試用評審,在多個鐵路局進(jìn)行了試用、效果較好;2019年在國鐵集團(tuán)工電部和科信部通過正式技術(shù)評審,作為鐵路工務(wù)安全生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的模塊之一,在全路推廣應(yīng)用,彌補(bǔ)了其缺少檢測數(shù)據(jù)智能化處理的不足。該軟件基于服務(wù)器處理后的動態(tài)檢測數(shù)據(jù),對修正里程后的多次波形圖進(jìn)行自動對比、快速列出超限點(diǎn),定位脹板疑似處所。

        脹板分析中,首先應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際對智能分析軟件生成的超限點(diǎn)逐處復(fù)核,找出疑似點(diǎn)指導(dǎo)地面防脹檢查;其次應(yīng)充分發(fā)揮人工分析主觀能動性,不應(yīng)過于依賴軟件,分析人員要對設(shè)備、生產(chǎn)、常見病害進(jìn)行掌握,分析人員的專業(yè)水平?jīng)Q定了分析質(zhì)量的高低。

        2 利用軌道板脹板識別分析疑似脹板地點(diǎn)

        2.1 分析標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置

        進(jìn)入脹板分析模塊,先進(jìn)行門限設(shè)置,例如把I級變化量設(shè)為1 mm,幅值設(shè)為0.5 mm。I級變化量1 mm的含義是讓智能分析軟件列出兩次檢測的高低偏差增大量超過1 mm 的處所,幅值0.5 mm 的含義是只對高低偏差超過+0.5 mm 的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定決定了精度和分析工作量大小,應(yīng)根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。因綜合檢測車檢測為動態(tài)檢測,存在檢測誤差,故分析標(biāo)準(zhǔn)過嚴(yán)則不具可操作性;脹板初期造成的軌面高低偏差一般為毫米級別,標(biāo)準(zhǔn)過松又會造成疑似處所遺漏。

        2.2 動態(tài)檢測分析與地面復(fù)核

        選擇高溫、低溫時段典型數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。以2017 年7 月20日和2月18日京滬高鐵上行數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,智能分析軟件會自動運(yùn)算、列出超限,繪制超限點(diǎn)的多次高低波形圖(以下簡稱為高低波形)。k723+512-k723+514存在一處疑似點(diǎn),相關(guān)信息如表1、圖1。

        表1 京滬高鐵上行k723+512-k723+514疑似點(diǎn)信息表

        圖1 京滬高鐵上行k723+512-k723+514脹板疑似處所波形對比

        此區(qū)段高低波形吻合,在k723+512-k723+514 處存在一處突變,左、右高低偏差各增大1.31 mm、1.02 mm,且從6 月20日到7月20日左、右高低偏差各增大0.54 mm、0.53 mm,說明該處高低偏差存在變大過程,故判定此處為疑似處所?,F(xiàn)場檢查復(fù)核,上行k723+511接縫處存在靜態(tài)左、右高低偏差+2 mm,CA 砂漿層離縫2.5 mm、長1 700 mm、深500 mm,確定為脹板引起的高低不良。每次動態(tài)檢測后,及時利用分析結(jié)果進(jìn)行地面復(fù)核,可大大提高檢查的針對性和效率。

        2.3 其它典型地段分析示例

        對比2017 年7 月20 日和2 月18 日的動態(tài)檢測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)的京滬高鐵上行k762+368-k762+369 脹板疑似處所如圖2,現(xiàn)場k762+369 接縫處存在靜態(tài)左、右高低偏差+3 mm,CA 砂漿層離縫2.5 mm、長500 mm、深400 mm。

        圖2 京滬高鐵上行k762+368-k762+369脹板疑似處所波形對比圖

        對比2017年8月8日和2月23日動態(tài)檢測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)的京滬高鐵下行k762+437-k762+439 脹板疑似處所如圖3,現(xiàn)場k762+440 接縫處存在靜態(tài)左、右高低偏差+3 mm,CA 砂漿層離縫3 mm、長2 000 mm、深度已經(jīng)貫通軌道板橫截面。

        圖3 京滬高鐵下行k762+437-k762+439脹板疑似處所波形對比圖

        3 分析要點(diǎn)

        要達(dá)到精確分析脹板疑似處所,需通過高低偏差變化趨勢確定,剔除偶然因素造成的高低偏差突變,充分結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)和設(shè)備實(shí)際。

        3.1 充分分析高低偏差變化趨勢

        由于動態(tài)檢測存在誤差和偶然性,確定疑似處所需對比多期檢測數(shù)據(jù)。2019 年7 月21 日和2 月21 日動態(tài)檢測數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)的京滬高鐵上行k726+391-k726+393 脹板疑似處所,將該處2 月-7 月6 次高低波形疊加后如圖4,可見該處高低偏差逐漸增大。

        圖4 京滬高鐵上行k726+391-k726+393脹板疑似處所6次波形疊加圖

        通過峰值變化趨勢查看、分析疑似處所的高低偏差變化情況,京滬高鐵上行k728+545-k728+546 脹板疑似處所的峰值變化趨勢如圖5,可看到此處隨時間推移,高低偏差逐漸增大的趨勢,同時印證了環(huán)境溫度對連續(xù)型軌道板結(jié)構(gòu)的影響。

        3.2 過濾干擾因素造成的動態(tài)高低偏差變化

        (1)現(xiàn)場動道造成的動態(tài)高低偏差增大

        對比 2017 年 7 月 23 日和2 月 23 日京滬高鐵下行動態(tài)檢測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),k738+355 存在高低偏差增大2 mm、k738+480 存在高低偏差增大1.64 mm如圖6。

        圖5 京滬高鐵上行k728+545處2017年1-8月動態(tài)高低偏差變化趨勢

        圖6 京滬高鐵下行k738+355、k738+480動道造成的高低偏差變化對比圖

        結(jié)合實(shí)際分析,7 月23 日凌晨段對京滬高鐵下行k738+349-k738+479進(jìn)行了線路精調(diào),精調(diào)將梁端處高低偏差進(jìn)行了修正,高低波形趨于平緩。兩處動態(tài)高低偏差增大均處于精調(diào)和非精調(diào)結(jié)合部,動道是其偏差變化的原因。

        (2)換軌作業(yè)造成的動態(tài)高低偏差變化

        對比 2018 年 7 月 11 日和 1 月 18 日京滬高鐵上行的動態(tài)檢測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)的k784+393-k784+395疑似處所左高低偏差增大1.18 mm 如圖7。結(jié)合實(shí)際分析,7 月6 日段在上行k784+380-k784+401更換右股一根傷損鋼軌,判定為換軌引起的高低偏差變化,且該處經(jīng)地面人工復(fù)核后無問題。需注意因上行綜合檢測車由小里程向大里程檢測,故動態(tài)左高低偏差實(shí)為現(xiàn)場右股鋼軌的數(shù)據(jù)。

        圖7 京滬高鐵上行k784+393-k784+395動態(tài)高低偏差波形對比圖

        (3)橋梁端刺結(jié)構(gòu)處的動態(tài)高低偏差變化

        對比 2018 年 8 月 18 日和 2 月 21 日京滬高鐵上行動態(tài)檢測數(shù)據(jù),k759+891處左、右高低偏差均存在增大2.61 mm。結(jié)合實(shí)際分析,上行k759+822-k759+882 存在一處端刺,端刺的主要作用是將橋梁溫度力、制動力等傳至路基內(nèi)。將2018年2 月至8 月該處高低波形疊加如圖8,初步判斷該處為橋梁、路基結(jié)合部剛度不均勻?qū)е碌膭討B(tài)高低偏差反復(fù)變化,不完全等同于脹板機(jī)理。

        圖8 京滬高鐵上行k759+822-k759+882端刺區(qū)動態(tài)高低偏差變化波形疊加

        (4)異常數(shù)據(jù)造成的動態(tài)高低偏差變化

        綜合檢測車檢測時由于光線、異物、軌道結(jié)構(gòu)過渡等檢測環(huán)境產(chǎn)生的異常數(shù)據(jù),對動態(tài)分析會產(chǎn)生干擾,如圖9 為2018 年 7 月 25 和 2 月 9 日京滬高鐵上行 k702+000-k702+120高低波形對比,這種在極短距離內(nèi)存在的高低動態(tài)偏差變化是異常數(shù)據(jù),不具參考性。

        圖9 2018年7月25和2月9日京滬高鐵上行k702高低波形對比

        3.3 其它注意事項(xiàng)

        結(jié)合以上防脹板動態(tài)分析要點(diǎn),日常分析中還應(yīng)注意以下幾點(diǎn):一是應(yīng)充分結(jié)合連續(xù)梁梁端、連續(xù)梁簡支梁結(jié)合部、橋基結(jié)合部、鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器、梁端伸縮裝置等多種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析。二是分析時應(yīng)認(rèn)識到靜、動態(tài)高低偏差幅值不完全對等,因脹板都為自下而上變化,下部結(jié)構(gòu)變化量不能完全反映在軌面上。三是脹板整治后可利用后續(xù)檢測數(shù)據(jù)對比設(shè)備變化情況,盯控脹板整治效果。四是重視動態(tài)檢測的實(shí)際時段和氣溫資料收集。

        4 結(jié)束語

        自2017年至今,段一直堅(jiān)持在高溫防脹板期間使用智能分析軟件來指導(dǎo)現(xiàn)場防脹檢查,2017年至2020年段管內(nèi)處理的4處脹板隱患,均為利用智能分析軟件分析發(fā)現(xiàn),提升了地面檢查效率和準(zhǔn)確率,為高鐵行車安全提供了技術(shù)保障。建議工務(wù)段在連續(xù)型無砟軌道防脹板期間組織具有較強(qiáng)業(yè)務(wù)素質(zhì)的專業(yè)人員進(jìn)行動態(tài)分析。

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