軌道檢查儀在既有線曲線檢測中的應用

盛立東

（蘭州鐵路局工務處，甘肅　蘭州　730000）

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軌道檢查儀在既有線曲線檢測中的應用

盛立東

（蘭州鐵路局工務處，甘肅蘭州730000）

摘要：隨著鐵路線路運營速度的不斷提高和列車密度的不斷加大，靜態設備檢查作為維修保養基礎性工作，在檢查的全面性、周期性、準確性方面都提出了更高的要求。在保證安全、提高效率的前提下，蘭州局管內正線線路車間現均已成立檢查監控工區，全面負責管內線路設備的周期性檢查，而軌道檢查儀成為現場檢測必不可少的設備之一。在現場實踐中，軌道檢查儀對于直線地段的幾何參數檢測準確性較高，但在既有線曲線正矢檢測中會存在檢測正矢與現場正矢不一致的現象。為解決這一問題，通過對曲線技術參數的計算復核，恢復曲線設計樁點位置，確保了軌道檢查儀檢測數據與現場實際一致性，可滿足現場養護維修需求。

關鍵詞：軌道檢查儀；曲線；檢測

DOI10.3969/j.issn.1672-6375.2016.02.004

1　概述

在現場軌道檢查儀檢測時，在曲線分析過程中逐步發現設計波形與檢測波形位置錯位、長短不一的情況。針對軌道檢查小車設備檢查中，軌道檢查小車錄入的線路資料、設備臺帳曲線資料、現場曲線資料三者不一致，以及現場曲線打點不正確、曲線布點方式與曲線超限報表分析方式不一致等原因，造成的曲線正矢病害與現場不符的問題，一度為軌道檢查儀的現場推行及應用造成困難，甚至現場對軌道檢查儀的檢測產生疑問，對數據應用不積極。為解決這一問題，通過實現現場曲線參數與設備臺帳一致，保證軌道檢查儀曲線檢查數據真實準確，使數據分析運用滿足現場維修保養需要。

2　曲線復核

2.1原因分析

對于現場軌道檢查儀檢查的正矢與現場人工實測正矢、正矢差不一致問題（見圖1），原因分析如下。

以上為既有線上全長254 m的曲線，現場按照黑色字體進行布點，但由于長時間的養護維修，更換鋼軌及重新油刷標記等原因造成曲線樁點實際位置有所偏移，現場為便于養護維修，往往將破樁曲線認為改為整樁養護，造成曲線上某一點位的設計正矢與標記正矢存在偏差，造成現場正矢差不一致。

圖1　曲線正矢點示意圖

總體來說，曲線上某一點位的正矢是客觀存在的，不因儀器、人工檢測方式不一致而存在偏差。造成正矢對應不上的主要原因是曲線樁點位置錯誤造成的。

2.1.1整樁方式

（1）布點方法

整樁是將曲線長度個位數長度按照“四舍五入”的方法，將曲線長度歸整為10 m的整倍數后，以“曲中”點為對稱中心，進行布點的方法[1]。

如曲線設計長度為206m，214m時，現場按照210m布點，正矢點為n=22個點。曲中點為，位于正矢11點與12點中間，但ZH、HY、QZ、YH、HZ點均不與正矢點重合。

如曲線設計長度為216m，224m時，現場按照220m布點，正矢點為n=23個點。曲中點為，為第24點，QZ點與正矢點重合，但ZH、HY、YH、HZ點均不與正矢點重合。

現場往往將1,9,14,22近似為ZH、HY、YH、HZ。（2）優缺點

整樁是線路機械化維修普及前，現場主要采取的布點方法。其優點在于可通過繩正法對全曲線正矢點撥量進行計算，人工進行撥道。對于曲線局部超限病害可根據“半撥量”原則，迅速計算出撥道量進行人工撥正。

2.1.2破樁方式

（1）布點方法

以曲線ZH、HZ點對稱地向曲終布點，ZH、HY、YH、HZ點與正矢點重合，將曲線長度中20 m的余數部分布于曲終點附近[1]。

（2）優缺點

由于破樁是精確地按照設計對曲線布點，曲線樁點與正矢點重合。如圖1，正矢點1，9，14，22分別與ZH、HY、YH、HZ重合。

需說明的是，以上兩種方法均是按照對稱方法布置曲線正矢點，正矢遞增式對稱的。

2.1.3軌道檢查儀所采用的布點方法

軌道檢查儀曲線檢查表正矢檢查記錄是按照整10 m輸出的，但其算法與整樁又有所區別。曲線測點以ZH樁為起點按照10 m間距依次設置正矢點。其特點是曲線起始端ZH、HY樁在10 m點上，而終端的YH、HZ不與正矢點對應，且曲線正反推結果不一樣。

2.2復核原則

現場曲線設計參數為線路紙上布線時最優的參數設計，既有線雖然經過多年的維修養護，曲線樁點、長度會發生變化，為保證線路原有的平順性，建議盡量按照設計參數現場布點，也就是說現場曲線狀態良好的整樁曲線維持不變，對重新布點后曲線正矢差合計相對較小。

軌道檢查儀自帶曲線正矢分析程序，與現場布點不符，尤其是曲線后半部分與現場布點不一致，曲線檢查超限處所人工復合有難度，需解決超限處所與現場正矢點對應的關系。對整樁法曲線全長伸長或縮短量對曲線正矢影響量做出評估，防止偏移量引起的正矢誤差引起曲線正矢超限病害。在不影響軌道檢查儀精度的前提下，確定出偏移量對正矢影響的可接受值，減少現場刷新正矢標志的工作量。

2.3復核標準

以緩和曲線計劃正矢影響量為標準進行判定，確定現場布點方案。

2.3.1計劃正矢影響量的概念

整樁、破樁布點都是按照曲線的同一曲中點位置分別布點，整樁布點將引起曲線長度變化，造成緩和曲線正矢點位偏移，正矢點位偏移帶來的緩和曲線計劃正矢變化值確定為計劃正矢影響量。

2.3.2計劃正矢影響量的標準

通過整樁、破樁布點對緩和曲線計劃正矢的偏差及人工測量誤差的分析，確定計劃正矢影響量的標準暫定為2 mm。

2.3.3確定需復核的曲線

對不同半徑、不同緩長的曲線計劃正矢影響量計算分析，半徑1 050 m及以上的曲線，整樁布點對曲線計劃正矢影響量小于2 mm，可根據現場實際情況設置布點；半徑1 050 m以下的曲線，重點通過曲線超限報表和軌道檢查儀波形圖分析，全面梳理曲線全長不一致、四大樁點相對位置不正確、正矢通大通小、正矢超限較多的曲線。

2.3.4確定整樁、破樁布點方案

（1）當計算全長位于設計全長與現場全長之間，且設計全長與現場全長對計劃正矢影響量大于2 mm時：

①計算全長與設計全長對緩和曲線計劃正矢影響量小于等于2 mm，同時計算全長與現場全長對緩和曲線計劃正矢影響量大于2 mm，認為現場曲線狀態基本處于設計位置，按照設計參數（破樁）重新布點；

②計算全長與設計全長對緩和曲線計劃正矢影響量大于2 mm，同時計算全長與現場全長對緩和曲線計劃正矢影響量小于等于2 mm，認為計算后曲線參數與現場基本一致，現場整樁布點保持不變；

③計算全長與設計全長（現場全長）對緩和曲線計劃正矢影響量同時小于或大于2 mm，以影響量最小數值對應的全長現場進行布點。

（2）當計算全長處于設計全長與現場全長之間，且設計全長與現場全長對計劃正矢影響量小于等于2 mm時，現場整樁布點保持不變。

（3）計算全長同時小于（大于）現場、設計全長時，對計劃正矢影響量超過2 mm，按照重新計算參數布點。

2.4復核方法

2.4.1解決設備臺帳曲線理論參數不一致的問題

對設備臺帳的曲線緩長、半徑、偏角等曲線要素根據理論公式計算全長，對計算全長與臺帳曲線全長不一致的，對照線路設計資料查找原因，當參數偏差較大時，對曲線重新測設，確保臺帳曲線參數的準確性。

（1）核對曲線技術臺帳。根據技術臺帳曲線要素，用全長公式核對臺帳曲線參數。

（2）根據計算情況，對曲線計算全長與臺帳曲線全長不一致的，要對照線路設計資料查找原因，當參數偏差較大時，需用全站儀對曲線重新測設，確保臺帳曲線參數的準確性。

（3）將復核確定后的曲線臺帳參數導入軌道檢查儀線路資料中，以便對現場曲線實際狀況進行校核。

2.4.2解決現場整樁曲線恢復破樁布點的問題

根據軌道檢查小車檢測波形，對不同半徑、不同緩長的曲線計劃正矢影響量計算分析，按照輕重緩急，先行對半徑1 050 m及以下且整樁布點對曲線計劃正矢影響量大于2 mm的曲線現場全部重新布點。下一步，將對計劃正矢影響量小于2 mm的逐步恢復破樁布點。

2.4.3解決檢測曲線頭尾點里程不一致問題

一是各檢查監控工區固定選擇一段長500 m線路，用鋼尺進行精確丈量并做好標記，每月對軌道檢查小車里程進行定期復核、校正；二是對曲線頭尾現場做好標記，在進入曲線前的百米樁處進行里程校正，使小車檢測到ZH（HZ）點處里程與理論參數一致；三是通過規范下道位置標記，減少由于避車而頻繁上下道，造成小車里程上的偏差。

2.5復核流程

（1）對需復核的曲線每10 m連續采集正矢值。現場可用軌道檢查儀進行檢測，同時需對每條曲線人工測量不少于3個測點數據以復核軌道檢查儀檢測數據的準確性；對于鋼軌狀態較差曲線需人工用20 m弦繩進行正矢測量，按照規定每處測量3次取平均值。

（2）根據漸伸線原理，用漸伸線圖推算出的曲線樁點計算公式確定曲線主要樁點位置。

（3）按照曲線復核標準確定現場布點方案。（4）現場重新布點。

2.6實際應用

（1）包蘭線k882+661-k883+023曲線，R=600 m，l= 100 m，L=365 m，計算全長366 m，現場布點370 m，計算數據（見表1）。

表1　包蘭線k882+661-k883+023曲線計算數據

表1說明，現場曲線曲中點位置正確。

計算全長與設計全長366、365差1 m，曲線長度對計劃正矢影響量為（366-365）/2×（50 000/600）/100= 0.42 mm；

計算全長與現場全長366、370差4 m，曲線長度對計劃正矢影響量為（370-366）/2×（50 000/600）/100= 1.67 mm＜0.42 mm。

認為現場狀態與設計狀態較接近，應恢復設計（破樁）布點。

經現場推行檢測，整樁370 m（見圖3）時超限9處，正矢差合計-22 mm，破樁365 m（見圖2）是超限6處，正矢差合計-9 mm。

圖2　破樁365波形圖

圖3　整樁370波形圖

（2）包蘭線k919+584-k919+810曲線，R=300 m，l= 80 m，L=226.5 m，計算全長228.9 m，現場布點230 m（見表2）。

表2　包蘭線k919+584-k919+810曲線數據

表2說明現場曲線曲中點位置偏移1.5 m。

計算全長與設計全長228.9、226.5差2.4 m，曲線長度對計劃正矢影響量為（228.9-226.5）/2×（50 000/ 300）/80=2.5 mm。

計算全長與現場全長228.9、230差1.1 m，曲線長度對計劃正矢影響量為（230-228.9）/2×（50 000/300）/ 80=1.15 mm＜2.5 mm。

圖4　破樁226.5米波形圖

認為現場狀態較好，應保留整樁布點。

整樁230m（見圖5）時正矢無超限，正矢差合計-18mm，整樁時兩端緩和正矢差無通大通小現象；破樁226.5 m（見圖4）時正矢超限3處，正矢差合計49 m。

圖5　整樁230米波形圖

3　結束語

現場既有線曲線計劃正矢影響量以2 mm為標準，可以滿足現場數據檢測及應用。對于現場特殊情況，曲線全長差大于5 m時，要計算驗證。由于緩和曲線具有行車緩和和超高緩和的作用，軌道檢查儀緩和曲線上的超高是根據正矢點位理論推算的，現場重新布點后會造成水平一定的超限，對于重新布點后曲線要及時安排機械整修。

參考文獻：

［1］西安鐵路局.鐵路工務維修主要工種技師、高級技師答辯題集［M］.北京:中國鐵道出版社，2013：6-33.

［2］吳耀庭.鐵路曲線及其養護（第2版）［M］.北京：中國鐵道出版社，2007.

［3］中華人民共和國鐵道部.鐵路線路修理規則［S］.北京：中國鐵道出版社，2010.

［4］中華人民共和國鐵道部.鐵路線路修理規則條文說明［S］.北京：中國鐵道出版社，2010.

［5］中國鐵路總公司.普速鐵路工務安全規則［S］.北京：中國鐵道出版社，2014.

［6］中國鐵路總公司運輸局工務部，中國鐵道學會工務委員會.鐵道工務（第2冊）［M］.北京:中國鐵道出版社，2013.

作者簡介：盛立東（1980-），男，漢族，寧夏青銅峽人，大學本科，工程師，主要從事鐵路線路維修管理工作。

收稿日期：2015-12-25

中圖分類號：U216.3

文獻標識碼：A