运用探地雷达技术辅助指导道床清筛的探索

目前国内铁路道床清筛主要采用周期修模式,即依据线路通过总质量制定清筛计划。朔黄铁路公司自2014年起运用探地雷达技术检测道床脏污指数,并以此为基础探索道床清筛状态修的新思路。本文对大机清筛后道床脏污指数进行了统计分析,通过现场道床挖验和标定线验证,确定了适合朔黄铁路运煤专线的道床脏污分级标准,得出了道床脏污指数与实际道床脏污率的对应关系,为实现道床清筛状态修提供了辅助决策手段。     

铁路运煤专线道床脏污率标定试验线的建设及应用

朔黄铁路综合检测车安装了英国Zetica公司的道床检测系统,能够计算出基于欧美标准的道床脏污指数。为确定道床实际脏污率与脏污指数的对应关系,朔黄铁路发展有限责任公司建设了国内首条道床脏污率标定试验线。该标定试验线完全模拟朔黄重载铁路的轨道结构、路基道床结构、道砟级配、道床脏污介质的成分和质量比例。由试验结果得出了道床脏污指数和道床脏污率的对应关系,确定了运煤专线道床脏污分级标准,可用于道床质量普查评定和道床脏污发展规律研究。     

铁路道床状态评估及大修决策关键技术

为了更好地进行有砟轨道大修决策，本文对国内外有砟道床的大修时机判定方法、道床状态的检测方法及合理评价指标进行分析，考虑轨道质量指数的劣化速率、道床脏污程度、线路通过总质量及轨道刚度均匀性四项因素，提出了道床状态综合评价指标——道床健康指数。结果表明：线路累计通过总质量及道床脏污率是目前道床大修时机的主要判定依据；基于探地雷达的有砟道床脏污连续检测及评估技术可为道床大修时机的判定提供重要依据，但需进一步考虑道床脏污成分的影响；轨道刚度是影响维修工作量的主要因素，可通过加载车进行连续检测，但需研究不同线路运营条件下刚度合理评价标准；道床健康指数计算结果与实际情况一致，可以用来评价道床状态。     

铁路碎石道床雷达检测技术研究与应用进展

为促进有砟轨道道床修理由周期修向状态修转变，亟需发展碎石道床状态快速无损检测技术。从碎石道床电磁特征、状态识别方法及检测技术应用状况进行分析总结，选择高频地质雷达方法进行了试验验证，探讨道床雷达检测技术研究现状和发展趋势。结果表明，构建雷达信号时频特性表征指标，采用不同脏污程度样本进行标定可实现道床状态量化评价；雷达信号频域面积、信号扫描面积、信号时间轴交叉点数等3个表征指标敏感性强；收集多场景雷达数据并开展标定试验是建立道床状态量化评价标准的重要手段；开发车载式测试系统、建立状态评价指标体系是我国科学化制定道床修理策略的必经之路。     

基于车载探地雷达的重载铁路道床脏污指数提取研究

车载探地雷达信号响应谱的振幅和包络特征可以间接关联有砟轨道道床脏污状态,路基、桥梁、隧道等3种线路环境下检测信号存在差异,由雷达信号提取道床脏污指数时需要求同存异。针对现有道床脏污率提取算法仅用于路基雷达数据的不足,需根据全线不同线路雷达信号特征改进道床脏污指数计算方法。通过设置合理的铁路路基模型,数值模拟路基、桥梁、隧道3种线路环境上不同脏污程度时的雷达信号响应,并在相应线路下进行现场雷达测试和挖验试验。结果表明：路基、桥梁、隧道3种线路环境下,以功率谱曲线振幅最大值或包络面积构成的道床脏污指数与道床脏污率均呈正相关,且计算桥梁线路下雷达信号功率谱响应时需截断时间窗口中的梁体反射信号,隧道线路下无需截断仰拱反射信号,可类似于路基线路进行计算,该结果为利用探地雷达对全线道床脏污水平评估和预测奠定了重要基础。     

基于渗透性能的道床脏污评估标准研究

在分析有砟轨道道床理论最大质量脏污率范围的基础上,利用自主研制的直径50cm渗透仪器,采用达西渗流试验,进行道床脏污率对道床渗透性能的影响研究,并提出基于渗透性能的道床脏污评估标准。结果表明:有砟轨道道床质量脏污率范围为18.9%~28.3%;道床的脏污程度按照渗透性能分成4个等级,小于或等于10%为轻度脏污,10%~17%为中度脏污,17%~25%为重度脏污,25%以上为严重脏污;当道床的质量脏污率小于或等于10%时,不需要清筛;当道床的质量脏污率在10%~17%范围内时,可以考虑进行清筛;当道床的质量脏污率在17%~25%范围内变化时,需要进行清筛;当道床的质量脏污率大于25%时,需要立即进行清筛。     

探地雷达检测道床密实度研究

为解决铁路道床密实度检测准确度低的问题,探索有砟道床快速、无损和高准确度检测方法。利用探地雷达超宽的主频带宽和实时采样高动态技术,可以兼顾检测深度与检测准确度。对作业前后探地雷达二维剖面数据的分析表明:采用探地雷达能清晰、准确地显示大机清筛作业前后和重载铁路提速后道床密实度变化情况,据此可以评价大机清筛作业质量,为今后有砟道床密实度精细化检测提供参考与借鉴。     

基于高频雷达的铁路碎石道床状态表征指标研究

为量化评估铁路碎石道床状态,采用高频雷达测试系统分别采集有砟轨道线路洁净道床和脏污道床数据并分析其雷达信号时频特性,基于雷达原始信号设计频谱域积分面积、扫描区域面积、时间轴交叉数、时域拐点数和希尔伯特变换后幅值包络5个道床状态表征指标,并进行指标有效性及敏感性分析。结果表明：高频雷达测试碎石道床枕底探测厚度达55 cm,满足道床检测需求;相对洁净道床,脏污道床 5个指标均存在变大现象,5 个指标均可有效表征道床状态;希尔伯特变换后幅值包络计算效率为 140 s·km^-1,其他指标计算效率为5 s·km^-1;在路基段及隧道段希尔伯特变换后幅值包络最为敏感,其次是扫描区域面积;在桥梁段时间轴交叉数最为敏感,其次是扫描区域面积;扫描区域面积能够适应路基、桥梁、隧道等不同的线下结构类型,综合敏感性较高。     

运煤专线车载探地雷达道床不洁率提取算法

运煤专线道床脏污乃细颗粒介质日积月累渐次沉积造成,且脏污道床介电常数与脏污程度呈正相关,这为利用雷达信号提取道床脏污水平提供了物性前提.综合考虑道床脏污程度的渐增特性、轨枕干扰等因素对目标信号的影响,本文通过包容目标信息的一定时域信号的功率谱来提取道床脏污指数.数值模拟及足尺标定线模拟结果表明:利用功率谱响应的频段积分值构成的脏污指数与道床不洁率呈正相关;根据标定线上获取的脏污指数与不洁率转换关系式,可应用于同一车载探地雷达测量参数下沿线道床脏污水平评估.结合实测数据及挖验结果,验证了算法的可靠性.     

既有铁路道床脏污状态红外测量技术的研究

根据目前我国铁路道床脏污状态检测方法较落后的情况,提出了一种检测道床脏污状态的新方法。介绍了红外测温的技术原理,并对道床传热特性的理论模型进行了详细阐述。通过室内及现场试验及对试验结果进行的分析,得出红外测温技术是检测道床脏污状态的一种经济、快速方法。     

朔黄铁路双线隧道内道床机械化清筛的研究与应用

朔黄铁路隧道内煤灰污染严重,道床板结。由于隧道内空间有限,空气流动不畅,粉尘、噪声污染严重等原因,开展机械化道床清筛异常困难,而人工清筛的施工质量难以保证,人员健康、安全难以保障。通过开展联合技术攻关,采取清筛车改造、线路拨道、洒水降尘、通风排毒、防噪防护等措施,并不断完善施工组织方案,实现了朔黄铁路双线隧道内道床机械化清筛,基本达到了预期效果。     

线路大机清筛过程中的人工配合研究

当前,铁路货运已经进入重载时代。朔黄铁路作为我国西煤东运第二大通道的重要组成部分,连续多年实现了运量千万吨级增长。在列车长时间运行和自然条件作用下,线路设备进入疲劳期,不可避免地出现道床脏污、弹性减小、翻浆冒泥等重点病害。为了确保列车运行安全,必须加强线路的大修工作。采用大型养路机械作业能够减少线路临修工作量,延长线路修理周期,减少施工封锁天数,缩短施工后慢行等,为线路的安全运输提供有利的保证。详细介绍了线路大机清筛过程中优化人工配合、有效提高大机清筛作业、充分发挥大机作业效率的做法。     

RM80型全断面枕底道砟清筛机晃车故障分析与处理

铁路线路运营过程中会发生变形、磨耗、破损、腐蚀、脏污及老化,需要进行养护、维修,使其处于正常可靠工作状态,保证行车安全。当碎石道床不洁度超过30%,应进行清筛。道砟清筛机是用于清筛道床中的道砟。RM80型全断面枕底道砟清筛机(简称清筛机)是内燃机驱动、全液压传动的大型养路机械。随着使用年限增加,零部件磨损加剧,清筛机会出现晃车现象,一般情况下运行速度约40km/h时,左右晃动,车轮与钢轨有明显撞击声;运行速度约60km/h时,车体上、下跳动,蛇形     

大秦线人工更换桥梁道砟施工技术

大秦线高运量的运输模式,造成了道床石砟破碎、道床板结失去弹性,雨季时道床严重翻浆冒泥,影响行车安全。路基地段可以用大型清筛机械进行道床清筛,而桥梁部位因桥梁宽度及道床厚度限制,无法利用机械进行清筛,在"集中修"天窗内将桥梁道床进行人工破底清筛,更换为优质道砟,并配合大机捣固道床,可以恢复道床弹性解决翻浆冒泥的设备病害。阐述了大秦线人工破底更换桥梁道砟施工的施工方案、关键施工工艺、施工安全措施及工艺效果。大秦线每年2次"集中修"均在跨丰沙、永定河等特大桥上安排人工破底更换桥梁道砟施工,实践证明确实能有效解决桥梁道床病害,值得既有线铁路解决类似病害借鉴。     

有砟铁路道床缺砟病害探地雷达快速无损检测方法北大核心

针对有砟铁路道床缺砟快速无损检测需求,本文基于空气耦合探地雷达,建立了探地雷达理论分析模型,并同步设计对应的电磁仿真数值模型,从理论及数值计算两方面分析道床缺砟的雷达回波特性,在此基础上提出雷达波与道床缺砟特征点位置相互关系判断表达式,从而采用探地雷达方法,实现有砟铁路道床缺砟病害的快速无损检测。经一段有砟铁路的应用实践表明该方法是可行的。     

朔黄重载线路道床清筛后行车动力特性分析

有砟道床清筛会破坏道砟间原有的密实接触状态。清筛后须按计划限速,对线路的运营干扰较大。因此研究清筛后道床未完全密实状态下行车的动力特性,对于优化限速要求及提高运输经济性具有实用价值。本文结合朔黄重载线路清筛前后道床阻力、支承刚度和轨温的现场测试结果,对重载线路道床清筛作业后道床状态、线路稳定性和列车运行安全性进行了分析。结果表明:清筛作业显著影响道床的支承刚度和道床阻力,但道床阻力仍可达到无缝线路稳定性要求的90%,且道床刚度对行车动力特性的影响并不显著;列车运行速度在120 km/h以内时,速度的变化对列车轮轨垂向力及脱轨系数的影响不明显,对轮重减载率影响较大,但均处于安全限值以内。建议线路开通当日列车仍按限速要求通行,开通次日可在加强巡检的前提下依据轨道实际状态确定限速要求。另外,应加强稳定作业,缩短道床恢复稳定的时间。     

关于对大型机械清筛道床定额编制的探讨

根据大型机械清筛道床施工情况及结合现场施工收集的资料，对大型机械清筛道床定额作了简要分析及探讨，为修订轨道定额提供了详实的基础资料。     

道岔大修同步机械换床施工方法

针对道岔区道床清筛效果不理想的情况，提出利用道岔大修施工封锁点，使用小型挖掘机对道床同步进行清筛的方法。同时还结合现场实际情况对施工方法的特性、施工流程及质量控制进行了探讨。     

水泉湾隧道道床病害整治技术

针对朔黄铁路水泉湾隧道在运营期间部分地段道床出现翻浆冒泥、线路下沉等现象，在对隧道道床病害进行检测基础上，简要分析了富水地段道床病害产生的原因及分布情况。重点介绍了道床病害整治的方法、技术措施，道床整治达到了预期的效果。这些技术对今后富水隧道道床病害的整治有一定的借鉴作用。     

道床用橡胶乳化沥青的研制

碎石道床便条经沥青后，可提高道床弹性整体化及设备稳定性取消道床清筛和捣固作业。文章介绍该橡胶乳化沥青的组成，机理、配制及使用条件。