轨检车曲率变化率初探

轨道检查车检测数据分析摘要：介绍轨道检查车检测系统的检测项目，数据服务器的轨道检测数据集成处理环境软件，论述Microsoft SQL Server数据库中各项几何超限数据的对应内容，包括数据存储结构、字段内容说明。

阐述根据轨检车检测出的数据有利于全面开展线路质量管理，指导轨道维修，避免维修作业的盲目性，建立线路质量保障体系的重要性。

关键词：轨道检查车；检测系统；TID-IPE；Microsoft SQL Server数据库轨道检查车，简称轨检车，它是检查线路动态几何不平顺的高科技检测设备，利用轨检车可以掌握线路在列车实际动载作用下轨道几何尺寸偏差和相关的各项参数及相应的轨道质量指数，使用轨检车不但使检查结果真实可靠，而且还能对线路质量进行综合分析及评价，提供整修指导意见。

根据轨检车检测出的数据，可查知轨道几何偏差的幅值和发生的地点，分析病害成因，确定具体的维修方法。

利用计算机存储的检测数据，查阅、分析区段线路病害成因，做出准确评价，有计划、有目的且最经济地对线路进行维修。

1 轨检车检测项目及超限等级轨检车采用惯性基准与测量基准原理，可以检测轨距、水平（超高）、高低、轨向、三角坑、垂直加速度、水平加速度、轨距变化率、横加变化率、曲率变化率、70 m高低、70 m 轨向、轨低坡、钢轨断面（左右轨）、曲率变化率、轨距变化率等项目。

轨距是指钢轨顶面下16mm范围内两股钢轨作用边之间的最小距离。

水平为同一轨道横截面上左右钢轨顶面所在水平面的高度差。

高低是指钢轨顶面纵向起伏变化。

方向指钢轨内侧面轨距点沿轨道纵向水平位置的变化。

三角坑（扭曲）反映了钢轨顶面的平面性。

当轨检车检测的几何超限病害超过Ⅰ级限界后又回到Ⅰ级以内统计为一处Ⅰ级超限，当病害超过Ⅱ级后又回到Ⅰ级以内统计为一处Ⅱ级超限，当病害超过Ⅲ后又回到Ⅰ级以内统计为一处Ⅲ级超限。

2 检测数据的存储轨道检测系统在运行过程中，实时处理计算机将传感器的原始信号实时进行采集和处理，并通过网络将各项检测项目数据传送至数据服务器。

轨检车检测数据的分析及应用张平上海铁路局工务处【摘要】通过对轨检车检测数据的综合分析，提出整治措施及解决办法，帮助现场解决生产实际问题。

【期刊名称】上海铁道科技【年(卷),期】2014(000)003【总页数】3【关键词】轨检车；分析；应用我局管内线路的既有线，分为普速、提速线路。

现在常规动态检测手段有轨检车、晃车仪、添乘仪，如何充分利用好轨检车动态检测工具，帮助我们日常动静态检查，及时消灭线路设备病害，掌握和分析设备日常变化情况和规律，提高轨控质量，有必要对轨检车检测数据进行全面综合的分析，便于现场及时查找出静态病害，利于及时进行处理整治。

1 轨检车检测检测数据的分析及应用轨检车检测线路质量时能实时提供各类检测检测数据、图表，工务系统工程技术人员正确地利用这些检测检测数据、图表来分析指导养护维修，对提高线路质量、保障行车安全平稳往往能达到事半功倍的效果。

1.1 轨检车检测检测数据的应用现场轨道几何状态控制的基本做法是通过处理和控制低一级的超限来达到控制高一级超限的目的，即控制三级超限必须先控制一、二级超限，同时将一、二级超限资料作为现场编制静态养护计划的内容之一。

1.1.1 轨检车轨道质量指数（TQI.html）的应用轨道质量指数从统计学的角度来说是一个离散性的指标，从轨道状态控制上来说是反映某一区段线路质量均衡程度。

轨道质量指数报告表有两种用途。

（1）作为评价轨道质量的指标轨道质量指数代表着某一区段轨道的整体质量，它不受检测标准和速度的影响，更能反映轨道的实际状态，作为衡量轨道质量的指标比扣分法更科学、更合理。

运用轨道质量指数使不同等级线路，不同检测标准的轨道质量具有可比性。

（2）指导线路综合养护轨道质量指数是轨道质量的综合反映，这一特性决定了它指导现场不是单一撬病害、单一项目的养护，而是对某一区段(通常200m)的综合养护。

①根据轨道质量指数值确定综合养护地点轨道质量指数高的地段有相当比例是在道岔区，因此要对超过轨道质量指数管理限界值的地段进行核查，确定需要综合养护的地点。

轨检车的检测原理轨检车的检测原理：1、轨距的检测原理：GJ-4型轨检车所采用的轨距检测系统为激光光电伺服跟踪轨距测量装置。

在测量梁上安装激光光电传感器、位移计、驱动马达及伺服机械。

当钢轨产生位移，使轨距变化时，光电传感器感受其变化并输出相关电信号。

经调制解调器处理后，成为与轨距变化成线形比例的电压信号，再经过信号处理器、功放、驱动马达使光电传感器在伺服的推动下，发出的光束投身到左右股钢轨顶面下16mm处（16mm处是有效位置），跟踪钢轨位移。

经计算显示轨距。

（光电头被堵住、就不能检测轨距、同时也不检测方向）。

监测范围1415mm---1480mm +45mm、–20mm，误差为±1mm。

2.曲率的检测原理：曲率为一定弦长曲线轨道（如30米）对应的圆心角a，即、度/30m、度数大、曲率大、半径小。

反之，度数小、曲率小、半径大。

轨检车通过曲线时、测量轨检车每通过30米后车体方向角的变化值，计算出轨检车通过30米后的相应圆心角的变化值。

即曲率。

曲率、曲率变化率是检测曲线圆度的波形通道、仅供参考、不作考核内容。

能正确判断曲线正矢连续差和曲线的圆度。

曲率变化率的波形通道有突变、正矢肯定不好，（50×曲率）=正矢、如：某曲线曲率为0.46、正矢=50×0.46=23mm。

在直线上存在碎弯、小方向或轨距递减不好。

3、水平的检测原理：水平为轨道同一横断面内钢轨顶面之高差。

曲线水平称为超高。

GJ-4型轨检车采用补偿加速度系统测量水平，利用补偿加速度系统测量车体对地垂线滚动角，利用位移计测量车体与轨道相对滚动角，二者结合计算出轨道倾角。

利用两轨道中心线间距（1500mm）计算出水平值。

监测范围±200mm，误差±1.5mm。

4、高低的检测原理：高低是指钢轨顶面纵向起伏变化。

GJ-4型轨检车采用惯性基准的原理测量轨道变化的实际波型，得到高低变化的空间曲线，数据采集处理系统实时采集数据的间隔距离为0.305m,同时可换算成5米、10米、20米或其它弦长之测量法测量。

影响曲率变化率扣分的几点原因及控制方法胡尧【摘要】通过时轨检车曲率变化率扣分情况分析.查找原因,提出整治措施,并通过现场的整改实践,达到了预定效果.【期刊名称】《上海铁道科技》【年(卷),期】2009(000)003【总页数】2页(P121-122)【关键词】曲线;曲率变化率;分析;整治【作者】胡尧【作者单位】上海铁路局新长工务段【正文语种】中文【中图分类】U2随着轨检车“三率”检查（曲率变化率、横加变化率、轨距变化率）的实施，对铁路线路的标准要求越来越高，尤其是对曲线的控制直接影响到轨检车成绩的好坏。

我段新长线客运线路共335km，全部为P50-25m短轨线路，正线曲线共136条，最小半径为600m。

2009年一季度轨检车总扣分为845分，其中曲率变化率扣分415分，占总扣分的49.11%，可见曲率变化率对轨检车成绩的影响是非常明显的。

1 原因分析△ (曲率)=1/R，F（圆曲线正矢）=50000/R，从公式可以看出曲率和曲线正矢都与曲线半径有直接的联系，通过公式的转换又可以看出F（圆曲线正矢）=50000×△(曲率)，而曲率的变化是可以通过正矢的变化反映出来的。

如果正矢好则曲率就稳定，反之正矢差则曲率变化大，曲线的圆顺度就差。

从以上论点可以证明曲线的圆顺度是造成曲率变化率扣分的最直接原因。

在我段造成曲线圆顺度不良的有主要以下三个原因：（1）养护水平差。

新长工务段的前身是原来的新长公司工务事业部，属于合资公司，除少部分管理人员是从国铁抽调过来的，其余都是从就近找的劳务工（现全段总人数为1713人，正式职工355人，劳务工1358人）,好多养路工区都是由劳务工当家，而劳务工的业务水平和现场经验都很缺乏，加上没有经过系统的培训，工区的养护水平始终得不到提高，对曲线的整正和养护知识更是一片空白，曲线经常是几个月不检查、不拨道，即使是拨道也基本都靠目测，久而久之曲线的状态遭到了严重的破坏，曲线的正矢严重超标，更有甚者曲线变成了一头大一头小，给曲线的整正带来了非常大的难度。

一、曲率曲率定义为‎一定弦长的‎曲线轨道（如30M ）对应之园心‎角θ（度/30米）。

度数大，曲率大，半径小。

反之，度数小，曲率小，半径大。

轨检车通过‎曲线时（直线亦如此‎），测量车辆每‎通过30米‎后车体方向‎角的变化值‎，同时测量车‎体相对两转‎向架中心连‎线转角的变‎化值，即可计算出‎轨检车通过‎30米曲线‎后的相应圆‎心角θ变化‎值。

测量曲率的‎传感器分布‎如图4-12。

摇头速率陀‎螺Y AW ，测量车体摇‎头角速率；位移计DT ‎1测量车体‎一位端的心‎盘处与一位‎转向架构架‎间的相对位‎移；位移计DT ‎2、DT3测量‎车体二位端‎心盘前后两‎侧与二位转‎向架构架之‎间的相对位‎移；光电编码器‎T A CH 提‎供速度距离‎信息,由于一阶模‎拟滤波器在‎处理模拟时‎间域信号时‎，其频率特性‎是固定不变‎的，但在处理Y ‎A W 所表示‎的空间域频‎率信号时，其频率特性‎就是变化的‎了。

因此，一阶模拟滤‎波器输出信‎号经采样，进入计算机‎还需进行数‎字滤波处理‎。

数字滤波的‎作用，是对一阶模‎拟滤波器引‎起的频率特‎性变化进行‎校正，使得模拟滤‎波和数字滤‎波混合处理‎后，在设计的通‎带范围内，空间域幅值‎特性不受列‎车运行速度‎的影响。

曲率测量的‎信号流程如‎图4-13。

摇头速率陀‎螺输出信号‎经B (s)一阶模拟滤‎波处理后，进入计算机‎，再进行数字‎处理。

)(z C 为一阶数字‎滤波器。

)(z C 的输出，是单位采样‎距离对应的‎车体方向角‎x c ∆∆/φ。

用安装于一‎位转向架构‎架和车体间‎的位移计D ‎T 1测量一‎位转向架构‎架与车体间‎的位移d1‎。

用安装于二‎位转向架构‎架和车体间‎的位移计D ‎T 2和DT ‎3，测量二位转‎向架构架和‎车体间的位‎移d 2。

由d1和d ‎2计算出单‎位采样距离‎相应的车体‎与两转向架‎中心连线间‎相对夹角x ct ∆∆/φ。

通过和的结‎x c ∆∆/φx ct ∆∆/φ合计算出两‎转向架中心‎连线对应于‎单位采样距‎离的方向角‎x t ∆∆/φ，对信号进行‎x t ∆∆/φ低通滤波，滤除不必要‎的波长成分‎，最终获得二、曲率变化率‎曲率变化率•目前轨检车是由相隔18m 的两点实际测量的曲率差除以18m 计算得到。

轨检车波形图分析与处理参考资料：中华人民共和国《安全生产法》、《铁路运输安全保护条例》和铁道部《铁路实施〈中华人民共和国防汛条例〉细则》、《铁路技术管理规程》、《轨检车原理及分析资料》、《修轨》、《安规》、《工区安全与应急处理》、《工务安全与应急处理》等。

总体要求：通过对轨检车波形图的分析，能够处理现场中的轨距、左右轨向、左右高低、水平（超高）、三角坑、曲率（弧度或半径）、车体横向加速度、车体垂向加速度、轨距变化率、曲率变化率、车体横向加速度变化率、钢轨断面等。

一、概况轨道检查车是根据惯性基准法检测测原理，应用光电、陀螺、电磁、电子、伺服、数字处理、计算机等先进技术，对高低、轨向、轨距、水平、三角坑、垂直加速度、水平加速度、曲率变化率、轨距变化率、横加变化率、70米波长高低和70米波长轨向综合检测。

同时，将各项目检测结果实时显示在汁算机上和波形记录纸上，并存磁盘内，具有检测项目齐全、精度高、可靠性强、技术先进及很强的数据处理特点。

轨道检查车各项目门限的设定根据“修规”制定。

轨道检查车对各轨道几何尺寸及舒适度的全面检测，是对线路动态质量的系统评估，是铁路工务维修管理部门获取动态轨道状态信息、指导现场进行养护维修与施工作业、评估新线施工和既有线养护维修作业质量、实施轨道科学管理的重要手段。

二、轨检车对线路的评价方式1.线路峰值管理线路峰值管理即线路局部不平顺峰值的检测，根据超限峰值大小，分为四个等级，即I级分（保养标准）、Ⅱ级分（舒适度标准）、Ⅲ级分（临修标准）、Ⅳ级分（限速标准）。

并按超限峰值等级进行惩罚性扣分，一个I级分扣1分、Ⅱ级分扣5分、Ⅲ级分扣100分、Ⅳ级分扣301分；对每公里也是按惩罚性扣分来评价的，优良：50分及以下，合格：51-300分，失格：301分及以上。

2.线路均值管理（即通常说的TQI）线路均值管理即线路区段整体不平顺的动态质量管理。

采用计算200m单元轨道区段的单项几何参数的统计特征值——标准差的方法来评价轨道区段的平均质量。

曲率变化率的动态检测结果与现场线路状态对应关系的研究张磊;张玉明【摘要】通过对既有线现有曲线进行分析,按照GJ-4型轨道检查车对曲率变化率的检查原理,计算出选定曲线一定长度的结构由率变化率,比照<轨道动态管理暂行试验标准>中规定的超限值,揭示目前线上动态管理中曲率变化率超限分大量存在的原因和处理建议.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2010(000)003【总页数】4页(P30-33)【关键词】既有线;线路维修;曲率;曲率变化值;曲率变化卒;盘心距【作者】张磊;张玉明【作者单位】郑州铁路局南阳工务段,河南,南阳,473000;郑州铁路局南阳工务段,河南,南阳,473000【正文语种】中文【中图分类】U216.421 概述经六次铁路大提速后,为使轨检车检测资料能更好地指导线路维修,提高养护维修质量,结合国外相关经验和我国现场实际,经研究和试验,自 2008年 2月1日起,将轨道动态管理标准进行了调整,在对线路质量的动态检查指标中,增加了对曲率变化率、轨距变化率、横向加速度变化率三项指标,这样,对线路质量的评价指标达到 10个,其中曲率变化率的基长采用 18 m,单位是(1/m2×10-6)。

v≤120 km/h时 ,曲率变化率Ⅰ级病害管理值5.0,Ⅱ级病害管理值 6.5;120 km/h＜v≤160 km/h时,曲率变化率Ⅰ级病害管理值3.0,Ⅱ级病害管理值 4.0;160 km/h＜v≤200 km/h时,曲率变化率Ⅰ级病害管理值2.0,Ⅱ级病害管理值 2.5;200km/h＜v≤250km/h时,曲率变化率Ⅰ级病害管理值1.2,Ⅱ级病害管理值 2.0。

因长期以来形成的线路维修保养习惯不能适应新的线路质量要求,加之这些新增加的检测指标在线路几何状态上表现的并不直接,基层生产人员对这些指标的认识还存在一定的差距,在每次动态检查的 10个线路质量评价指标中,曲率变化率的出分都占了不良出分的绝大多数,制约了线路质量的提高,就南阳工务段自 2008年底至2009年 2月份共 4个月的出分情况看,郑州铁路局南阳工务段共管辖正线设备 1 022km,其中宁西线为单线,管辖 315 km,焦柳线为复线,管辖里程 346 km。

曲率变化率在公路线形质量设计的应用研究
胡圣能;许金良;杨宏志
【期刊名称】《郑州大学学报（工学版）》
【年(卷),期】2010(031)003
【摘要】针对公路路线传统设计方法的不足以及用运行速度评价公路线形质量在主观性、可靠性、指标全面性以及适用性等方面存在的问题,引入了曲率变化率的概念.通过研究曲率变化率与交通事故的关系,提出了曲率变化率的安全评价标准及其在公路线形设计的应用流程.实例表明:曲率变化率值越大,弯道处发生交通事故次数越多,且在曲率变化率值CCRs>180 gon·km-1的弯道时,交通事故发生具有聚集性.
【总页数】5页(P101-105)
【作者】胡圣能;许金良;杨宏志
【作者单位】长安大学,特殊地区公路工程教育部重点实验室,陕西,西安710064;华北水利水电学院,土木与交通学院,河南,郑州450011;长安大学,特殊地区公路工程教育部重点实验室,陕西,西安710064;长安大学,特殊地区公路工程教育部重点实验室,陕西,西安710064
【正文语种】中文
【中图分类】U491.2
【相关文献】
1.基于曲率变化率的矿区高等级公路圆曲线长度设计 [J], 王刚;郭广礼;李伶
2.基于曲率变化率的公路线形设计安全评价 [J], 胡圣能;李振霞;尹春娥
3.生理负荷在公路线形设计评价中的应用研究 [J], 陈先义;张文斌
4.数字化成图软件在公路线形设计上的应用研究 [J], 申明路;王洪涛
5.基于道路特征信息变化率的公路线形质量评价 [J], 杨轸;潘晓东;方守恩;郭忠印因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。