轨检车高低检测原理

1 检测原理

高低指钢轨顶面纵向起伏变化,采用惯性基准原理测量。由垂向加速度计、垂向位移计和滚动速率陀螺仪来测得。垂向加速度计和滚动陀螺测量车体和钢轨水平面之间的关系,垂直伺服加速度计LACC和RACC测量安装位的车体惯性位移,位移计LPDT和RPDT分别检测LACC和RACC安装位车体与左右轴箱的相对位移。根据测值进行必要处理,得到高低。测量高低传感器分布关系如图1所示。

2 病害的危害及成因分析

高低不平顺会增加列车通过时的冲击动力,加速轨道结构和道床的变形,对车辆设备、列车行车安全构成危害,其危害大小与高低的幅值、变化率成正比,与高低波长成反比。对车辆影响较大的高低有三种。

第一种:波长在2m以内的高低,其特征幅值较小、波长较短,但变化率较大,对车轮的作用力也较大,如列车速度为60~110km/h时,高低引起的激振频率接近客车转向架的自振频率,将产生很大的轴箱垂向振动加速度。引起这种类型高低的因素主要为低接头、大轨缝及钢轨打塌、掉块、鞍形磨耗等。

第二种:波长在10m左右的高低,现场较常见。其特征幅值较大、波长较长,能使车体产生沉浮和点头振动。如列车速度为60~110km/h时,高低引起的激振频率接近客车车体自振频率,将产生较大的车体垂向振动。这种类型的高低易产生在桥头、道口、隧道、涵洞、道床翻浆地段软硬接合部。

第三种:波长在20m左右的高低,其特征是幅值较大、波长较长,能使车体产生点头振动,当车体振幅方向与高低振幅方向相同时,将使车体产生较大振动。这种高低较少,现场工作人员容易忽视。因此,现场检查高低所用的弦绳应携带20m,在检查时用任意弦测量。

严重的高低不平顺将引起车辆剧烈地点头和浮沉振动,会使车轮大幅度减载甚至悬浮。在曲线上或方向不良区段运行时,高低不平顺引起的车轮悬浮可能导致脱轨,如果严重减载的车轮上同时又有很大的侧向力作用也很可能脱轨。此外,高低不平顺的幅值过大(超过约25mm时)会使道床阻力显著下降,轮载引起的钢轨垂向负挠度也将增大,造成更多的轨枕悬空,高低不平顺所引起的振动又使道床的阻力进一步减小,因此易引起无缝线路发生动态胀轨跑道,导致列车倾覆。

人工测量高低一般是采用10m弦进行测量,而惯性基准轨道不平顺检测装置采用惯性基准法来测量轨道高低偏差时,检测出来的高低偏差波长是不定的。因此,要求在现场检查时一定要充分利用轨检车检测的资料,准确地找到高低病害的起点、终点,然后用等波长弦线测量,同时要认真调查该地段是否有暗坑、空吊板等,并对各种情况进行综合研究,才能准确地在现场测量出病害的实际超限峰值。

造成高低病害的主要原因如下:

①路基沉陷,道床捣固不良,扣件不紧,木枕腐朽,钢轨磨耗,加之存在暗坑、吊板等原因,会产生不均匀下沉,而造成轨面高低不平顺。

②道口、道岔、桥头、桥尾等经常会出现下沉或严重空吊的地方,是轨道高低出现大病害的主要处所,要求工务段在养护维修工作中要予以高度重视。

③软硬不均的地段,是高低偏差容易出现的处所。如桥梁、涵渠的两端,路堤、路堑接合处,成段更换钢轨后钢轨接头部位等。

④道床脏污、排水不良,在雨季翻浆冒泥,也是造成轨面高低不良的原因,可以根据道床脏污情况安排清筛。

⑤高接头和低接头是造成轨道短波高低的主要原因,会增加机车车辆对轨道的冲击力,对线路的破坏性很大。

文章来源：

书籍名称：《铁路工务动态检测数据分析及应用》

作者信息：彭昭云，石复元，楼大鹏