(中国铁路上海局集团有限公司上海高铁维修段 上海 200439)
摘要:近年来综合检测车在运营高铁检测方面发挥了重要作用,但也暴露出一些不足,本文通过分析存在的问题和需求,提出解决的措施和思路,建议完善高铁轨道状态检测体系架构、功能需求、运用模式等要素,提升高铁线路动态检测运用质量。
关键词:高速铁路 动态检测 综合检测车 线路维修
前言
线路高平顺性是高铁线路安全、平稳运行的基础。高铁检测坚持“动态检查为主、动静态检查相结合、结构检查与几何尺寸检查并重”的原则。轨道不平顺管理技术是通过线路的检测、监控,分析和评估其质量状态,并综合考虑制定经济合理的养护维修计划,确保线路状态良好。根据检测过程中是否出现列车轮载作用,轨道不平顺检测分静态、动态两大类。其中线路动态检测利用检测设备对高铁线路进行周期性的检查,一般包括:高速动车组综合检测车(轨道几何、车体加速度、轮轨力检测等,以下简称综检车)、车载式线路检查仪、便携式线路检查仪、轨道状态巡检装置、钢轨轮廓及波磨检测装置、线路动态加载检测装置和限界检测装置等。在我国高铁网大规模建设的背景下,综检车是实现对轨道几何、车体的响应、辅助性评判指标参数检测的最重要的方法,也基本满足了当前高铁运营维修需求。
表1综检车轨道检测主要项目
检测方法 | 主要检测项目 | 评价标准 | 修理要求 |
综检车 | 动态几何尺寸及车体加速度 | Ⅰ级,经常保养 | 经常保持的质量状态 |
Ⅱ级,舒适度 | 应该有计划地优先安排整修 | ||
Ⅲ级,临时修补 | 应及时整修的质量控制标准 | ||
Ⅳ级,安全限速 | 影响列车平稳性和舒适性,需限速处理 | ||
动力学指标 | 脱轨系数、减载率、轮轴横向力 | 指标隐患及时处理;横向力、脱轨系数超标,轮重减载率双峰超标立即限速 | |
TQI | 管理值 | 超过管理值处所优先安排维修 |
现存的一些不足
随着高铁的快速发展和新形势变化,对于综检车检测运用提出了更高需求,其在检测运用方面体现出一些不足。
2.1 未能全覆盖检测
在实际运营中,到发线暗坑、空吊、接头不良、附带曲线侧磨普遍发生,几何尺寸不易保持。到发线当前综检车主要对正线检测,到发线及道岔难以覆盖检测。
2.2 钢轨状态测量功能不完善
因钢轨廓形变化、轮轨关系不匹配造成舒适度不良、波磨造成抖动多发,该类隐患尚缺少有效的提前预防、检测方法。动态钢轨廓形测量手段还没有普及,而综检车也不具备此功能,缺少对维修有效指导作用。
2.3 车辆动态响应检测项目单一
高速下车辆动态响应比较复杂,不只有垂向、横向加速度,还存有组合运动形式,因此仅依靠综检车的垂加、横加两个指标并不能准确、全面反映车辆动态响应。养修实践证明,从单一控制线路几何尺寸,从而有效控制车辆运行舒适性的传统维修理念是不够准确、科学的。反观之,也迫切需有检测车辆运动姿态的科学装备,实现车辆多维度检测,识别出线路隐患或者找出轮轨关系不匹配地点,精准施修。
2.4 短波不平顺检测存在短板
综检车几何检测系统的检测波长通常在1.5-120m,车体加速度采用20Hz低通滤波,主要反映轨道长波不平顺对车辆舒适性的影响。因此不能评判波磨、焊缝、道岔等轨道短波状态对高速轨道-车辆系统运行安全性、可靠性的影响,难以检测车辆转向架以下剧烈振动。目前有机构开展基于车辆轴箱加速度数据对于波磨、接头冲击进行间接测量实验,但检测数据或计算出的波磨指数、冲击指数没有与检测图片关联形成“图文并茂”辅助诊断,易引起现场复核效率不高,与“精准修”要求也有一定差距。
提高检测运用质量的构想
基于上述分析,综合考虑综检车造价昂贵、运用成本高、占用运输资源,笔者提出基于运营动车组平台集中搭载检测设备的检测技术方案,拟采用无人值守模式,基于5G通信技术实时传输检测数据,地面建立调阅分析平台,实现查阅、下载、分析。该模式在国外有一定的运用先例,在国内线路检测领域,也有动车组车载式线路检查仪运用案例。可减少非必要劳动以及人工成本,不额外占用运输资源;再者,检测覆盖面广,显著提高发现突发隐患可靠性;能最大限度覆盖到发线检测,扫除检测覆盖死角。对比目前综检车检测技术,建议在以下几个方面需改进完善。
3.1 检测技术方面
(1)完善检测项目和功能。基于运营动车组平台,布设轴箱、车体加速度动态响应检测,提高检测频次,补充线路结构短波检测常规化的空白,有助于监测设备变化,特别是钢轨状态变化。
(2)提高定位系统的精准性。里程定位不稳定,误差较大,会增加现场查找隐患的工作强度、查找难度,造成各方面维修资源浪费。里程定位精确度通常与阅读射频标签(RFID)的概率、轮径参数准确等有关,建议定期检查维护。增设地面标识(ALD)、线型特征波形通道等,增加辅助定位手段,进一步提高定位可靠性。
(3)保证缺陷判断准确。检测数据受检测设备本身、信号干扰、外界因素、特殊轨道结构等工况影响,极有可能出现失准,造成误判。因此需要建立运算模型,智能过滤掉干扰,实现准确检测、智能判断,提升数据准确冗余。也可以在列车首尾分别各安装一套检测装置,增强相互验证手段,减少对设备管理部门生产决策干扰。
3.2 检测运用组织方面
(1)扩大检测覆盖范围。可以结合列车运行图,制定灵活的到发线检测计划,指导现场维修,在一定程度上可以提高高铁站场到发线设备质量均衡,与此同时也从技术手段方面发挥监督现场检查、作业质量作用,建议对到发线动态检测周期为每季度1遍,与静态周期检测同步。
(2)保障数据传输效率。积极推进自动报警功能实现,对于通过几何检测、图像自动识别报警功能,及时发现严重设备隐患,经过总公司(或路局)级别确认后,通过短信、电话平台及时发布,确保设备安全隐患及时处置。对于各专业检测数据,通过5G网络快速传递至地面服务器,各铁路局、各设备管理单位(工务段)的客户端可以在1小时内完成数据接受,随即组织分析。对于发现的设备隐患,按照各铁路局相关规定,组织检查、处理、反馈。
(3)合理设置检测运用管理机构,设立总公司-路局(业务部门)-工务段(段级)-综合车间的检测运用管理层级(层级用户),按需分级设立分析、调阅终端。
(4)明确各级管理重点。例如对于Ⅲ级、Ⅳ级偏差(或者比照该级别的设备隐患),总公司、铁路局应重点掌握,对于Ⅰ级、Ⅱ级偏差(或者比照该级别的设备隐患),段级单位应重点掌握,组织车间现场处置。
(5)建立评价考核制度。在试用、运用期间,除了执行现行隐患处置制度,还应建立针对性的评价考核制度,例如明确分析率、及时率、复检率、准确率及对应考核标准等,以便进一步督促各单位运用。
(6)拓展运用范围。在特殊时期担当专项用途,例如遇到防台、防洪、高温季节及冻害、沙害情况,基于运营动车组平台的基础设施状态检测装置运用投入后,可以实现快速、全面、高效的检查,且相比其他检测手段更具有准确性、权威性;在高铁营业线大型施工或隐患整治后,可及时就近调拨载有检测设备动车组进行检测确认、验收,体现出灵活高效。
4. 结束语
为满足列车高速安全运行和繁重运输任务的需要,必须采用先进检测技术手段,科学开展检测监测,全面掌握基础设施的运行状态,也是实施精准修、预防性状态修提供辅助决策依据。本文提出的基于运营动车组平台的检测技术方案,具有经济、高效、灵活等明显优势,提出的一些改进方案和运用组织建议,期望能够实现并为保障高铁安全运营发挥积极作用。
参考文献:
[1] 铁道部.TG/GW115-2012 高铁无砟轨道线路维修规则(试行) [S].北京:中国铁道出版社,2012.6.
[2] 康高亮 等.中国高铁工务维修管理体系研究 [J].铁路技术创新,2015(2).
[3] 杨飞 等.高铁工务基础设施状态检测与监测系统的研究 [J].铁道建筑,2015(10).
[4] 吴宁 等.基于轴箱加速度方差分析的高铁轨道状态检测方法研究 [J].铁道机车车辆.2012(12).
[5] 中国铁路总公司运输局工务部.线路检测与测量 [M].北京:中国铁道出版社,2017.7.
作者简介:
王修历,中国铁路上海局集团有限公司上海高铁维修段,上海市,200439.
张景辉,中国铁路上海局集团有限公司上海高铁维修段,上海市,200439.