王琰 齊慶海 孫廣輝

1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司基礎(chǔ)設(shè)施檢測(cè)研究所，北京100081；2.中國(guó)鐵路鄭州局集團(tuán)有限公司，鄭州450052

軌道幾何動(dòng)態(tài)檢測(cè)基于軌道檢查車(chē)實(shí)現(xiàn)與運(yùn)營(yíng)列車(chē)等速檢測(cè)功能，是線(xiàn)路日常狀態(tài)檢測(cè)和新線(xiàn)聯(lián)調(diào)聯(lián)試的重要技術(shù)手段。GJ-6型軌道幾何檢測(cè)系統(tǒng)［1-4］具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，用于動(dòng)態(tài)檢查軌道幾何狀態(tài)，評(píng)定線(xiàn)路質(zhì)量，指導(dǎo)線(xiàn)路養(yǎng)護(hù)維修。動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性是評(píng)定軌道幾何檢測(cè)系統(tǒng)合格的重要指標(biāo)?；诮y(tǒng)計(jì)學(xué)的不確定度和準(zhǔn)確度分析方法［5］，以動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)為統(tǒng)計(jì)樣本，可以有效地分析軌道幾何檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)區(qū)段的準(zhǔn)確度和重復(fù)性。

本文基于GJ-6型軌道幾何檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)國(guó)內(nèi)某線(xiàn)路進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)，根據(jù)動(dòng)態(tài)檢出超限值設(shè)計(jì)地面復(fù)核試驗(yàn)，在軌道結(jié)構(gòu)方面分析動(dòng)態(tài)檢測(cè)與靜態(tài)測(cè)量的可能差異，從局部超限值評(píng)定軌道幾何檢測(cè)系統(tǒng)檢出超限值的準(zhǔn)確性。

1 軌道幾何動(dòng)態(tài)檢測(cè)原理

GJ-6型軌道幾何檢測(cè)系統(tǒng)基于激光攝像［6］、慣性基準(zhǔn)原理，使用激光攝像組件測(cè)量鋼軌相對(duì)于檢測(cè)梁的橫向和縱向位移；采用慣性基準(zhǔn)原理，通過(guò)加速度計(jì)、陀螺等多種慣性傳感器測(cè)量車(chē)體和檢測(cè)梁的姿態(tài)變化。傳感器將需要檢測(cè)的位移、速度、加速度等物理量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大和模擬濾波處理后輸入到數(shù)據(jù)采集和處理計(jì)算機(jī)。該計(jì)算機(jī)對(duì)輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、濾波、修正以及補(bǔ)償處理，經(jīng)過(guò)綜合運(yùn)算，合成得到所需的軌道幾何參數(shù)，并按照一定的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)摘取超限數(shù)據(jù)，輸出統(tǒng)計(jì)報(bào)表，實(shí)時(shí)顯示及存儲(chǔ)軌道幾何波形圖。

2 軌道幾何動(dòng)態(tài)檢測(cè)試驗(yàn)

軌道幾何動(dòng)態(tài)檢測(cè)在客觀上會(huì)受到檢測(cè)設(shè)備狀態(tài)、傳感器標(biāo)定［7-9］、環(huán)境因素等的影響。本次動(dòng)態(tài)檢測(cè)試驗(yàn)嚴(yán)格按照規(guī)定［10-11］檢查檢測(cè)設(shè)備的狀態(tài)以及傳感器的標(biāo)定結(jié)果，試驗(yàn)前期分析傳感器標(biāo)定結(jié)果良好，設(shè)備狀態(tài)運(yùn)行正常。

在國(guó)內(nèi)某線(xiàn)路進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)試驗(yàn)，動(dòng)態(tài)檢出超限值4處，其中下行線(xiàn)3處、上行線(xiàn)1處，見(jiàn)表1?；诶锍潭ㄎ恍畔ⅲS即在線(xiàn)路上進(jìn)行地面復(fù)核試驗(yàn)。

表1 動(dòng)態(tài)檢出超限值

3 地面復(fù)核試驗(yàn)及分析

根據(jù)動(dòng)態(tài)檢出超限值進(jìn)行地面復(fù)核試驗(yàn)，從軌道結(jié)構(gòu)方面分析動(dòng)態(tài)檢測(cè)和靜態(tài)檢測(cè)的可能差異，從局部超限值評(píng)定軌道幾何檢測(cè)系統(tǒng)檢出超限值的準(zhǔn)確性?；谏鲜龀迿z出結(jié)果，對(duì)里程K9+959、K8+527、K3+164進(jìn)行地面復(fù)核試驗(yàn)。

3.1 里程K9+959處

動(dòng)態(tài)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(cè)量，該處超限位于里程K9+960的曲線(xiàn)位置。

圖1 里程K9+959處動(dòng)態(tài)檢出超限波形

地面復(fù)核時(shí)，由曲線(xiàn)圓緩點(diǎn)圓曲線(xiàn)側(cè)5 m處開(kāi)始排查。該曲線(xiàn)為大里程至小里程方向的右曲線(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)利用10 m弦繩，間隔4個(gè)枕木間距（約2.5 m），從圓曲線(xiàn)向緩和曲線(xiàn)方向測(cè)量下股（右側(cè)）外側(cè)正矢。現(xiàn)場(chǎng)共測(cè)量了6個(gè)點(diǎn)，按順序依次編號(hào)A1—A6。測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 里程K9+959處地面測(cè)量正矢值

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)分析，A1、A2測(cè)點(diǎn)應(yīng)位于圓曲線(xiàn)內(nèi)，A3測(cè)點(diǎn)為圓緩點(diǎn)，A3—A6測(cè)點(diǎn)間存在2‰方向順坡率。從表2可以看出，A3、A4測(cè)點(diǎn)連續(xù)正矢差為7 mm，A2、A4測(cè)點(diǎn)正矢差為6 mm。確定A3測(cè)點(diǎn)為超限位置，現(xiàn)場(chǎng)里程為K9+970。對(duì)于此處右軌向超限，動(dòng)靜態(tài)測(cè)量值相差1 mm，峰值位置相差10 m，項(xiàng)目對(duì)應(yīng)正確，數(shù)據(jù)誤差在合理的可控范圍之內(nèi)。

3.2 里程K8+527處

動(dòng)態(tài)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(cè)量，該處超限分別位于里程K8+530和K8+520的曲線(xiàn)位置。

現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)緩圓點(diǎn)小里程方向距離約5 m處有一人防工程隔離門(mén)，緩圓點(diǎn)位置有自動(dòng)涂油裝置。地面復(fù)核時(shí)，從距離人防工程隔離門(mén)小里程位置約6 m處開(kāi)始排查。間隔2個(gè)枕木間距（1.2 m）測(cè)量一次水平值。現(xiàn)場(chǎng)共測(cè)量了10個(gè)點(diǎn)，按順序依次編號(hào)B1—B10。測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表3。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)分析，B1—B4測(cè)點(diǎn)位于緩和曲線(xiàn)，并存在2‰超高順坡率；B8—B10測(cè)點(diǎn)位于圓曲線(xiàn)內(nèi)，水平值均為122 mm；B4—B8測(cè)點(diǎn)間也存在2‰超高順坡率，而這幾個(gè)測(cè)點(diǎn)連續(xù)水平值之差最大達(dá)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(cè)點(diǎn)為超限位置，現(xiàn)場(chǎng)里程為K8+529。對(duì)于此處超限，動(dòng)靜態(tài)測(cè)量值水平相差1 mm，三角坑相差3 mm，峰值位置相差2 m，項(xiàng)目對(duì)應(yīng)正確，數(shù)據(jù)誤差在合理的可控范圍之內(nèi)。

3.3 里程K3+164處

動(dòng)態(tài)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(cè)量，該處超限位于里程K3+164的曲線(xiàn)位置。

地面復(fù)核時(shí)，由曲線(xiàn)直緩點(diǎn)K3+200位置開(kāi)始向小里程方向（即圓曲線(xiàn)方向）排查。利用軌距尺進(jìn)行軌距測(cè)量，間隔4個(gè)枕木間距（約2.5 m）測(cè)量一次。現(xiàn)場(chǎng)共測(cè)量了28個(gè)點(diǎn)，按順序依次編號(hào)C1—C28。測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 里程K3+164處地面測(cè)量軌距值

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)分析，最大軌距值出現(xiàn)在C15—C21測(cè)點(diǎn)間。軌道扣件采用潘氏彈條扣件。現(xiàn)場(chǎng)在C15測(cè)點(diǎn)處發(fā)現(xiàn)扣件折斷一處，如圖4（a）所示。整個(gè)測(cè)點(diǎn)范圍內(nèi)，多處出現(xiàn)軌距尼龍調(diào)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(cè)點(diǎn)為超限峰值位置，現(xiàn)場(chǎng)里程為K3+165。

圖4 C15測(cè)點(diǎn)病害

對(duì)于此處病害，動(dòng)靜態(tài)測(cè)量值相差4 mm，峰值位置相差1 m。動(dòng)靜態(tài)測(cè)量數(shù)值差異的主要原因?yàn)檐壘嗄猃堈{(diào)整塊與混凝土枕木擋肩離縫。假設(shè)單側(cè)離縫1 mm，軌道動(dòng)態(tài)形變量1 mm，兩側(cè)相同計(jì)算，差值即達(dá)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(yīng)屬于正常范圍。

從超限發(fā)生的長(zhǎng)度分析，靜態(tài)測(cè)量從C15測(cè)點(diǎn)至C21測(cè)點(diǎn)，軌距值始終擴(kuò)大，長(zhǎng)度為25 m。在動(dòng)態(tài)檢測(cè)波形圖上測(cè)量?jī)蓚€(gè)最大軌距值之間的距離為25.50 m（圖5），項(xiàng)目對(duì)應(yīng)正確，數(shù)據(jù)誤差在合理的可控范圍之內(nèi)。

圖5 超限長(zhǎng)度測(cè)量

4 結(jié)語(yǔ)

基于GJ-6型軌道幾何檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)國(guó)內(nèi)某線(xiàn)路進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)。根據(jù)檢出結(jié)果設(shè)計(jì)了3組地面復(fù)核試驗(yàn)，涵蓋軌向、水平、三角坑、軌距。復(fù)核試驗(yàn)結(jié)果表明：動(dòng)態(tài)檢出的超限在現(xiàn)場(chǎng)均有靜態(tài)超限存在，項(xiàng)目一一對(duì)應(yīng)；根據(jù)動(dòng)靜態(tài)檢測(cè)差異，數(shù)據(jù)誤差在合理的可控范圍之內(nèi)，檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，可以有效指導(dǎo)線(xiàn)路養(yǎng)護(hù)維修。