基于軌道質量狀態的高鐵軌道維修周期預測

摘要：軌道檢查即對軌道質量狀態進行評估的基本，這是一種工務部門用于掌握軌道狀態，制定出科學、合理的維護計劃的重要方法。文章對我國鐵路的軌道檢測技術和應用進行了闡述，羅列出了一些國內軌道質量狀態的評價方法，對高速鐵路維修周期的預測方法進行了研究。

關鍵詞：軌道質量狀態：高鐵軌道；維修周期預測；超限評分法；軌道質量指數法 文獻標識碼：A

中圖分類號：U216 文章編號：1009-2374（2015）32-0103-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.055

當前普遍采用的是根據總重制定維修周期的方法，并沒有把軌道的質量狀態作為出發點，無法對線路維修的工作進行比較科學的指導。因此，我們需要更深入地對基于軌道質量狀態的維修周期預測方法進行研究。

1 國家鐵路的軌道檢測技術和應用

軌道檢查就是對軌道質量狀態進行評估的基本，這是一種工務部門用于掌握軌道狀態，制定出科學、合理的維護計劃的重要方法。目前我們主要采用軌檢車動態檢查法來對軌道的質量進行評價，這種方法主要是根據檢查軌道動態幾何形狀以及振動參數來實現的，軌檢車是一種用來保證列車安全平穩運行、乘客舒適和指導鐵路養護維修作業的重要工具。在一個世紀之多的時間里，軌檢車檢測技術一直在不斷完善，變得越來越成熟，這種技術把光學、計算機科學、動力學等各種先進的技術結合在了一起，從而使得軌道質量評估的準確性在很大程度上得到了提升。另外，鐵路工務部門還有很多能夠取得軌道檢測數據的儀器，比如說鋼軌探傷車、晃車儀、軌檢車等，這些都是比較常用的儀器，在這之中，在線路質量動態檢查中最主要的方法就是運用軌檢車來檢查線路，這也是在國際中比較通用的軌道質量狀態檢查手段。

2 我國軌道質量狀態的評價方法

2.1 超限評分法

超限評分法是測量出軌道單元區段中各個測點不平順參數的副職，并且通過軌道幾何不平順管理值來對有沒有超限和超限的詳細情況進行判斷，統計出單元區段中超限峰值的長度以及個數，通過計算加權平均值對評價單元區段中的軌道質量狀態進行評價，再根據不平順超限的等級來評定扣分的情況，在這之中，不平順參數包括了水平、軌距、軌向、高低、三角坑、橫向振動加速度以及車體垂直振動加速度。這種超限評分法把一千米作為單元區段，對軌道的動態不平順情況進行評價，超限等級不一樣也就表示軌道不平順狀態的發展也是不一樣的，在這當中所需要的檢測數據主要有七個，分別是水平、軌距、軌向、高低、三角坑、橫向振動加速度、車體垂直振動加速度。

通常情況下，不平順超限等級一共分成四級：Ⅰ級是軌道保養的標準，一處扣1分；Ⅱ級是乘客舒適度的標準，一處扣5分；Ⅲ級是軌道緊急補修的標準，一處需扣100分；Ⅳ則是列車限速的標準，一處要扣301分。

在運用超限評分法對動態路線不平順進行評定的時候，每一公里的扣分總是每一項、每一級偏差扣分值的總和，而每一公里線路動態不平順的評分標準為：每公里扣分的總數不超過50分為優良；每公里扣分的總數在51～300分之間為合格；而每公里扣分的中樞大于300分就是失格。超限評分法可以正確找出軌道局部病害的類型、位置以及程度，特別是一些需要緊急補修和局部維修的軌道病害來說，能夠起到非常有效的作用。

2.2 軌道質量指數法

我們國家在20世紀90年代的時候提出了“狀態修”和TQI計算方法，并且對此制定出了相對應的標準，檢測和養修同等重要的思想也開始慢慢被人們接受。TQI就是軌道質量指數法，可以將評價線路的整體質量綜合起來，編制出比較合理的區段線路的綜合維修計劃，對整修以及大機作業進行指導，從而讓軌道狀態維修的科學性、經濟性以及合理性得到大幅度的提升，讓維修管理變得越來越科學。運用軌道質量指數法來評價與管理軌道狀態，能夠讓軌道檢查數據的綜合應用水平得到提高，能制定出科學、合理的線路維修計劃，并且能夠為軌道狀態的平衡發展可以提供科學的依據。

軌道質量指數法將兩百米作為單元區段，并且對單元區段當中的七個軌道不平順幅值的標準差進行計算，主要有軌距、水平、三角坑、左右軌向以及左右高低，TQI的數值可以表示軌道平順性的優劣以及軌道狀態波動性的大小，單項軌道不平順指的標準差我們稱之為單項指數，而各個單項指數的總和就是軌道質量指數TQI，TQI的值能夠對軌道質量狀態進行綜合、均衡的

評價。

運用軌道區段TQI的方法來評價軌道質量是非常可靠的，這種方法能夠運用所有測量得出的數據來對該項幾何參數的情況進行計算以及評價，可并不是某個幾何不平順會對軌道質量產生影響，而是很多個因素共同影響的結果。另外，TQI指數的計算方法十分簡單，許多比較常用的軌檢機具都能夠進行測量、計算以及存儲相關數據，并且這種方法被我們國家很多的鐵路局用于指導其路線維修工作，對軌道檢測數據進行充分利用，正確評價軌道的質量，對高速鐵路軌道的維修進行指導，可以說軌道質量指數法是最好的選擇。

3 高速鐵路維修周期的預測方法

3.1 有砟軌道TQI的發展趨勢

通過大量實踐和經驗發現，除去維修以后下沉量比較大的一段時間，軌道的TQI指數在兩次維修當中有著線性惡化的趨勢。在線路運營的過程當中，在非常多復雜因素的綜合影響之下，軌道質量的狀態會隨著時間的增加而逐漸惡化，但是各個影響因素的不確定性是此消彼長的關系，讓TQI的發展曲線不但有著線性惡化的趨勢，還沿這種趨勢顯示出波動特性。

圖1

通過觀察TQI值的增長趨勢，我們可以直觀清楚地看到軌道狀態的惡化規律。如圖1所示，隨著時間的流逝，TQI一直都有著線性增長的趨勢，并且在這種趨勢線的周圍可以看到上下波動的特點。而在維修過后的初期，因為軌道結果會下沉，使得TQI值的波動幅值比較大，隨著鐵路運營的時間不斷增加，波動的幅值也會隨之慢慢變小，并且逐漸穩定下來，而軌道的狀態則是漸漸惡化，我們只要根據TQI數據隨時間變化的曲線進行直線擬合，就能夠知道軌道質量狀態隨時間發展的大概情況以及惡化的速度。在維修之后，軌道質量并不會有最開始的狀態，不一樣的維修工作對于軌道質量的改善量也是不同的，維修以后的線路，軌道狀態會有不同程度的恢復，但是在不斷的運營過程中，又會出現新的惡化過程，所以我們需要在適當的時間來對軌道進行維修，盡可能在軌道惡化之前就進行狀態檢修。

3.2 維修周期的預測方法

根據軌道質量的發展規律能夠得知，TQI指數的發展不但有著線性增長的趨勢，還會沿這種趨勢呈現出波動特性，因為影響軌道質量狀態的因素有著隨機特性，TQI值的波動也會比較隨機，很難把握，盡管我們能夠對短期的TQI值進行比較精確的非線性預測，可是由于維修周期比較長，就會有些困難，如果方法不適合，就會出現預測誤差的后果，所以我們應該把握住TQI指數的線性發展趨勢，忽略隨機波動的特性和長期預測軌道質量指數的發展，從而根據維修標準來預測線路的維修周期，軌道TQI值的長期變化趨勢近似一條直線，我們可以利用一元線性回歸的方式擬合出TQI值的變化趨勢線，從而對TQI值進行長期的預測。

4 結語

高速鐵路維修周期預測系統只可以預測高速條例有的檢修周期，大修周期的預測以及其他維修形式的實施時間并沒有涉及，所以需要再次進行補充和開發，從而形成集臨時維修、經常保養、周期以及大中修于一體的高速鐵路維修輔助系統。

參考文獻

[1] 曾真.高速鐵路板式無砟軌道破損分析及工務修程修制研究[D].西南交通大學，2009.

[2] 左藤吉彥，徐涌，等.新軌道力學[M].北京：中國鐵道出版社，2001.

作者簡介：任守安（1987-），男，內蒙古卓資山人，供職于呼和浩特鐵路局集寧工務段，研究方向：鐵路工務線路維修。

（責任編輯：黃銀芳）