轨检车波形图分析处理

教学目的与要求：
1.能熟练掌握轨检车波形图的基本知识。

2.了解波形图的基本原理，并且学会简单的分析。

3.能够对着轨检车进行现场作业。

主要内容及课时分配：
1.轨检车波形图的基本知识。

2课时
2.了解波形图的基本原理，并且学会简单的分析6课时
3.轨检车波形图与现场情况。

4课时重点、难点及要求（掌握、熟悉、了解、自学）：
掌握：能熟掌握轨检车波形图的基本知识。

熟悉：波形图的认识、分析。

了解：波形图的基本原理。

自学：波形图与现场的对应情况。

一．轨检车波形图的基本原理
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。

三.轨检车报表及运用
（一）报表类型
1.轨检超限报告
Ⅰ级分超限报告，Ⅱ级分超限报告，Ⅲ、Ⅳ级分超限报告。

2.汇总报告
区段总结报告包括区段优良率、各级超限个数、各项目扣分情况等，公里小结报告。

3.线路质量报告（TQI报告）
每个单元区段各项TQI值，每个单元区段TQI汇总值。

4.曲线报告
曲线起、终点里程，曲线长度、曲线半径、超高、加宽、最高允许速度等。

5.检测波形图
6.检测结果数据库
提供给工务段的数据库包括前面五项检测成果。

（二）检测报表运用
1.超限报告表
表1几何尺寸超限报告表
表2舒适性二级指标报告表（“三率”二级报告表）
表1、表2其项目意义相近。

“位置”代表的意义：Ⅳ型检查车表示超过I级超限结束里程，Ⅴ型检查车代表峰值所在里程。

现在我局Ⅳ型检查车检测软件已经升级，因此以后超限报告表内位置都表示超限项目的峰值里程。

“长度”是指该项目超过I级以上的长度，轨检车记录超限项目的长度是从该项目值达到超过Ⅰ级开始，到其值回到Ⅰ级以下结束。

其最大峰值达到Ⅱ级而低于Ⅲ级时就判定该超限为Ⅱ级。

Ⅲ级Ⅳ级的判定同理。

“线形”指该超限所处位置线路平面状况，便于找准超限的具体里程，在对标不准确时可根据线形作为辅助手段。

轨检车检测项目正负号的定义：
轨检车正向：检测梁位于轨检车二位端，定义二位端至一位端方向为轨检车正向，轨检车行使方向与轨检车正向一致时为正向检测，反之为反向检测。

轨距（偏差）正负：实际轨距大于标准轨距时轨距偏差为正，反之为负。

高低正负：高低向上为正，向下为负。

轨向正负：顺轨检车正向，轨向向左为正，向右为负。

水平正负：顺轨检车正向，左轨高为正，反之为负；
曲率正负：顺轨检车正向，右拐曲线曲率为正，左拐曲线曲率为负；
车体水平加速度：平行车体地板，垂直于轨道方向，顺轨检车正向，向左为正；
车体垂向加速度：垂直于车体地板，向上为正。

2.汇总报告
表3区段总结报告
区段总结报告可从总体上评价各个项目超限数目、扣分情况、各项目扣分比例、TQI超标情况等。

3、线路质量报告（TQI报告）
每个单元区段各项TQI值，每个单元区段TQI汇总值。

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。

几何参数包括：左右高低、左右轨向、轨距、水平、三角坑，为什么轨检车的检测结果有十多个项目，只选择这7
个项目来作为动态质量管理值（TQI）的参数呢？因为其它项目超限都是由于几何尺寸不良引起的，比如连续的小三角坑会引起车体水平加速度超限，连续小高低会引起车体垂直加速度超限等。

那么怎样利用TQI来指导线路维修呢？根据当年铁科院的研究结果，对于行车速度小于160km/h的线路，当TQI超过15就表明该单元（200m）线路需要安排综合维修，但是我们在确定哪些单元作为我们维修重点时还要排除一些干扰比如：⑴道岔区段有害空间部分及有加宽部分的轨距轨向不作为评分，但仪器是不能删除的，在峰值管理时进行了人工干预，而计算TQI值时无法进行人工干预，因此在确定其是否该进行综合维修时应考虑这个因素。

⑵350米以下半径的曲线，只要曲线有一点不圆顺，仪器就会将其半径判断为与现场不一致，半径不同其加宽就不同，轨距就会出现不同程度超限，因此小半径曲线地段必须结合逐轨调查。

⑶有些地段由于仪器受到干扰，如电磁波、阳光干扰等仪器会出现异常扣分，这些单元应结合图纸剔除。

表4为速度小于160km/h干线轨道质量指数（TQI）管理值
以上讲的是通过TQI综合指数来指导线路维修，以下我
们介绍怎样通过TQI的单项参数安排单项维修或保养。

因为高低和轨向都分左右，所以都乘2；每个项目超过表中的值就说明该单元中该项目质量差，比如高低超过5而其它项目没超标就说明该单元高低较差，其它项目质量还比较好，可以只安排捣固就能提高线路质量。

因此通过TQI指导维修应注意以下几点：⑴根据生产单位的维修能力来确定标准。

⑵根据资金来确定，要做维修就要保证足够的材料。

⑶排除干扰项，结合逐轨调查由高到低安排维修。

⑷可根据实际安排单项维修或保养。

4、曲线报告
因为曲率变化率是针对高速线路设计的程序，对我们山区线路几乎没有指导意义，因此读懂曲线报告就显得很重要了。

表5曲线报告表
曲线起、终点里程、曲线长度、曲线半径、超高都是通
过检测计算出来的，与现场对比差异太大时就应检查我们在日常养护中是否改变了曲线设置，曲线是否圆顺；如果半径大于台帐上的设置值，就是为了拨直线将本应是曲线的方向拨到直线，反之，就是把直线上的方向顺到曲线内了。

平均超高通过计算得出，可以对比现场超高是否正确，当然如果计算的曲线长度和半径与现场出入很大，肯定是对不上的。

轨距加宽是每个测点与标准轨距（1435mm）的差累积后的平均值，如果该曲线不需要加宽，而检查出有加宽证明该曲线轨距偏大。

反之，偏小。

超高的正负规定为左向曲线为正，反之为负。

最高允许速度在这里只是通过线路平面来计算的，极限点表示该点半径最小，换而言之该点最不圆顺或超高设置最不合理。

5、检测波形图
（1）波形图的主要作用
波形图的主要作用有三个：⑴帮助检测人员判断仪器是否正常检测，辅助删除干扰出分及删除道岔区段应删除的扣分。

⑵直观形象的反应线路质量的好坏。

⑶利用图纸帮助到超限处所，及时消灭超限。

（2）怎样读懂波形图
图1
⑴第一行里程表明这是一张K127-K128的波形图，记录日即检查日期，文件名即是检查的哪条线等
⑵第二条线是百米标，轨检车都是以200m为一个单元，用竖向小短线分开的就是一个单元，另外如有一级以上超限就显示为（横向）粗线，当然只有长度很短的一个超限时，竖向看就是一根细线。

（3）基线表示每个项目理论值的位置，如轨距是1435mm,高低就是0，该点测量值在上面就表示大（高），反之就是小（低）。

（4）单位的表示方法：用于分隔每个单元的短线是均匀分布的，每个单元之间距离是相等的表示一个单位；每个单位的值是不同的，其值为每个项目后括号中的数值。

（5）波形图是怎样得来的：轨检车并不是每个点都检测，而是每米检测4个点即0.25m检测一个点，每个点的每
个项目得到一个值，然后用平滑的曲线将其连接，就形成了波形图；如果不连接起来，这些测量值就是些分散的点。

（6）地面标志：图纸上的地面标志对于我们现场人员来说作用就是找准超限里程，减小对标误差。

地面标志检测装置带电工作相当于一个电磁铁，当列车通过地段的道心内有铁质物时，有铁质物切割磁力线产生电压，图纸上的地面标志线随着电压升高而升高。

因此铁质物纵向越长，图纸中地面标志线拱起部分越长。

目前轨检车检测出常见的地面标志有公里表、半公里标、道岔标志、道口标志、桥梁护轨标准等
由于道口、道岔、桥梁、轨距拉杆等会含有金属部件大小、形状、位置不同，ALD信号反应就有所区别。

因此根据ALD信号特征可以识别就可以道口、道岔、桥梁、轨距拉杆位置，根据这些位置可以方便准确地找出轨道病害的位置。

如下2、3图：公里标、桥头护轨梭头、护轨地标图2
图3
同时，轨检车直向或侧向过道岔时，安装在轨检梁上的ALD传感器经过转辙器尖轨拉杆和导曲线钢轨或连接部分直股连接钢轨产生高电压信号，导曲线钢轨和连接部分直股连接钢轨较粗，ALD反应持续时间较长，同时ALD通过轨迹
斜交钢轨，因此ALD经过导曲线钢轨和连接部分直股连接钢轨时产生等边梯形信号；曲线拉杆较细，ALD反应持续时间短，ALD信号表现为两根小刺；如图4所示转撤器拉杆及导曲部分地标。

图4
实际应用时可以结合曲率和超高波形图来共同确定轨道病害位置
6、各项目病害的成因及典型波形图
（1）高低
高低不平顺（简称高低）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直振动加速度。

引起这种类型高低的因素主要为接头低扣、大轨缝及钢轨打塌、掉块、鞍磨等。

如图5所示典型的岔前短轨低接头。

图5
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直振动。

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。

如图6XXX下行线k595+600桥头处高低不良引起垂加大值超限。

图6
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。

（2）轨向
轨向检测项目是评价直线轨道的平直度和曲线轨道的
圆顺度。

轨向病害过大会使车轮受到横向冲击，引起车辆左右晃动和车体摇摆振动，对列车平稳度和舒适度产生较大影响，加速轨道结构和道床的变形。

影响轨向偏差值主要有以下几个方面：
几何尺寸不良：直线区段方向不良、曲线区段不圆顺（正矢超限）、轨距递减不平顺等。

如图7圆曲线地段轨向不良。

图7
轨道结构不良：钢轨硬弯、不均匀磨耗、木枕失效、连续道钉浮离等。

如：遂成上k134+400死弯轨
图8
（3）轨距：轨距病害幅值过大过小，在其他因素作用下，可能会引起列车脱轨或爬轨。

影响轨距偏差值主要有以下几个方面：
a轨道结构不良：如钢轨肥边、硬弯、曲线不均匀侧磨、枕木失效、道钉浮离、轨撑失效、扣件爬离、轨距挡板磨耗、提速道岔基本轨刨切部分不密贴等。

如图9，XXX下道岔尖轨部分小轨距。

图9
b几何尺寸不良：如轨距超限、轨距递减不顺、方向不良等，现场通病有两根拉杆间轨距偏大，拉杆处轨距偏小，焊缝、曲线地段接头处轨距不良等。

c框架刚度减弱：扣件扣压力不足、轨道外侧扣件离缝弹性挤开（木枕线路尤其如此）等。

特别是平交道口是日常线路养护的难点，因排水不良及列车动活载作用下产生产生空吊，长期养护不便导致高低、三角坑病害加剧，轨距扩大，但有时因平交道口处因泥土覆盖在轨距点上产生虚假的小轨距超限，如图10：
（4）水平
水平病害偏差值过大将使车辆产生倾斜和测滚振动，引起轮轨作用力变化。

当水平超限幅值和运行速度一定时，其短波水平超限比长波水平超限对车辆产生的影响大。

影响水平偏差幅值主要有以下几个方面：
a习惯做法：现场工作人员习惯将一股钢轨抬高，造成一面高现象，人为造成水平偏差值。

b两股钢轨下沉量不一致,曲线地段下股接头鞍型磨耗严重，直线地段两接头轨缝大小差异、单侧轨面剥落掉块等引起。

c一股钢轨有空吊、暗坑现象。

d缓和曲线超高顺坡不良。

如图11：
（5）三角坑:三角坑病害偏差值过大，引起轮轨作用力变化，从而影响行车稳定性，其高点会使车辆出现侧滚，同时对车体附加一个垂直力，使车辆产生垂直振动；其低点会使车轮悬空减载，同时使车辆转向架扭曲变形，在其他因素作用下可能造成列车脱轨。

影响三角坑偏差值的因素有
a空吊、暗坑、单侧马鞍形接头或上下股轨缝不均匀、缓和曲线超高顺坡不良（目前，三角坑限值值判定中包括缓和曲线超高顺坡造成的扭曲，故直缓点、缓园点、缓和曲线上易出三角坑）等。

如图12：低接头水平差产生的三角坑。

图12
b岔叉心垂磨，与前后水平差形成三角坑，目前，个别站段仍采用P50道岔的养护模式，对P60叉心处不量水平，加之心轨垂磨，极易与岔叉前后、导曲直股中未冻结或焊接的接头产生水平差。

如下图所示
（6）车体振动加速度：车体振动加速度（垂直振动加速度、水平振动加速度）超限，直接影响列车的平稳度、旅客的舒适度，在其他因素作用下可能引起列车脱轨。

它的偏差值大小除了与车辆构造有关外，还与列车速度、轨道结构状态、轨道各种不平顺的幅值、波长、分布及变化率有关，是轨道质量状态的综合反映。

影响车体振动加速度主要有以下几个方面
a轨道几何状态不良（如高低不平顺、轨面波浪磨耗等），接头综合状态不良（如错牙、大轨缝、低扣、打塌、掉块、鞍磨等），道床弹性不良（如板结、翻浆、线桥、线道、线隧、新老路基结合部等）及多种病害叠加对垂直振动加速度偏差影响较大。

见图6 。

b曲线、道岔区连续小方向（硬弯）、轨距递增不顺、钢轨直线区段交替不均匀磨耗、逆向位复合不平顺（如水平、轨向）、曲线超高设置与即时速度不匹配（如欠超过、过超高）及多种病害的叠加等队水平振动加速度偏差值影响较大,如图13：曲线地段轨向不良引起的水平加速度
同时，车体加速度还可以对波形的真假辅助判断，一般大的轨道不平顺都可能引起较大的车体加速度响应，但受到列车速度的影响不同波长的轨道不平顺在不同速度下引
起的车体加速度也不相同。

一般情况高低和车体垂向加速度、轨向和车体水平加速度相关性较好，特别是轨道不平顺波长与车体敏感波长一致时，轨道不平顺与车体加速度能一一对应，只是相位不同。

因此，利用车体加速度可以辅助评判超限正确性，以利于超限编辑，如图14。

四、认真利用检测报表或波形图，做好设备整治
（一）TQI报告和波形图的综合利用
要充分利用轨检成果做好精细化养护，TQI报告和波形图是最好的工具，图纸直观形象的反映各个监测点设备状态，而TQI值理性的反应设备各个几何尺寸好坏和离散度（均衡程度）。

我们以XXX工务段去年10月所做的2公里精细化养护线路为例加以说明，该段于XXX下K29,K31在10月11日的检测中几何尺寸没有一个Ⅰ级以上超限，但是K29和K31分别扣10分和29分，这两公里为直线地段，不存在曲率变化率等结构上的扣分，均为横加变化率；因此这两公里的精细化并不十分成功。

虽几何尺寸超限无超限，但都是几何尺寸连续不良造成车体振动叠加而出现的扣分，这两公里扣分都是横加变化率，证明该段方向还不够好。

根据波形图，我们也能看出这一点来。

如图15。

图15
同时，我们对29、30公里TQI报告表认真分析，发现K29+200-400和 K30+200-400这两个单元左高低超过表4规定的值（2.5），分别为2.55和2.6，结合图纸不难看出这两个单元有不少左右的高低。

故在轨检车无几何尺寸扣分的情况下，我们可根据波形图和TQI报告表进一步作好线路的精细化养护。

表6：TQI报告表
图16
图17
（二）高速线路平纵断面的整正
目前，我局高速线路发展迅速，成、遂、达渝、黔桂等线路行车速度已超过120km/h，对上述线路的检测采用120 km/h及以上标准，检测项目中增加了70米高低和70米轨向，其中，检查标准为120 km/h＜V≤160 km/h时，70米高低一、二级超限标准分别为8 mm /12mm，70米轨向为8 mm /10 mm；检查标准为160km/h＜V＜200km/h时，70米高低一、二级超限标准分别为6 mm / 10 mm，70米轨向为6 mm /8 mm，现场最优秀的工班长仅靠肉眼起道根本无法保证作业后不超限，甚至部分工区长期靠肉眼起、拨道人为改变线路平、纵断面，园曲线部分区段正矢出现普遍偏大、偏小现象；个别工区岔区人为抬道，越起越高，位于坡顶上。

如达成单线k257.348，该段平面线性为曲线，位于隧道中，因长期目测拨道，导致线路中心线位移达400mm，超限列车通过时撞击边墙。

再拿7月XXX工务段XXX线轨检车检测情况来说，上行线70米高低占不良扣分的15.2%，下行线占24%，仅靠全局有限的大机资源利用激光抄平或对中来消灭70米高低和70轨向不太现实，这就要求我们各段充分发挥精测队的作用，做好线路精测定位工作，日常养护中根据定位数据整正线路平、纵断面。

（三）惯性晃车处所的精细养护
1.在动态检测中，部分道岔区段晃车情况严重，水平加速度较多。

但从静态几何尺寸检查，又发现不了超限，这就
要求我们从精检细修入手，对道岔区段全面检测，首先利用三维精测对岔区精确定位，整正岔区大长平、大方向，同时，道岔上的水平最好做成一顺风，即同是加号或减号方向，避免连续小三角坑产生车体晃动。

同时，逐根枕木检查轨距和轨距顺坡，按0.5‰的的轨距顺坡率来调整轨距变化率，并通过动、静态全面观察扣件离缝情况，对失效的零配件及时更换、对离缝超标的扣件及时调整。

特别是尖轨及可动心轨部分的顶贴要保持密贴。

XX工务段原部分工区道岔区段原晃车严重，通过以上方法的整治后效果明显。

同时，在轨检车检查中，经常发现尖轨部分轨距偏小，甚至出现三级超限，遇此类情况首先要看顶铁是否顶严，还是框架问题或曲基本轨弯折点尺寸不对，可采用取垫顶铁¸连杆垫片，整正道岔框架，并兼顾电务动程要求，全面调整轨距，拨正尖轨部分的轨向。

2.小半径曲线大轨距或轨距变化率较多。

特别是ⅢB型枕地段，由于轨距块磨耗不一致或部分冲破，加之钢轨侧磨，轨下大胶垫压溃，轨低坡发生变化，三型弹条扣压力不足等原因，动态检查时大轨距或轨距变化率偏多。

在日常养护中还要重点检查两根拉杆间、拉杆处的轨距顺坡，动态检测中常发现拉杆处轨距小，两根拉杆间轨距大而出现连续小轨向和轨距顺坡不良，遇此情况，在部分困难地段，经改道后轨距顺坡保持周期较短的，应突破“修规”规定，加密拉杆。

在我们近期检测中，发现部分再用轨无缝化地段轨距顺坡扣分较多，经现场查实，系再有轨飞边不连续吊于轨面下16mm 处所致。

3.衔接部分弹性不均，导致动态检查垂直加速度较多。

主要表现在桥台和普通线路连接处、木枕与混凝土枕交界处、整体道床和有碴道床交界处，下图为XXX上k595+600桥台梭头处，该处动态检查时路基部分弹性较好，而桥上弹性较差，动态检测时高低不良，且前后18米左右高低不良（出现对撬高包），连续高低不良引起的车体振动与车体固有频率产生叠加出现垂直加速度超限，遇此类情况需根据现场情况将弹性较好的线路在静态容许误差范围内将线路适当抬高，在列车动态碾压下与弹性较差线路高低正好匹配，从而减少动态晃车处所。

见图6。

（三）高度重视轨道连续不平顺的危害性，防止与车体固有频率产生叠加导致车体大摇大晃。

1.周期性连续三波及多波的轨道不平顺中，幅值为10mm 的轨向不平顺、12mm的水平不平顺、14mm的高低不平顺。

2.50米范围内有3处大于以下幅值的轨道不平顺：12mm 的轨向不平顺、12mm的水平不平顺、16mm的高低不平顺。

3.轨向、水平逆向复合不平顺。

如某地段轨向方向偏向左股，水平右股比左股高，在动态情况下车体在轨向作用下向左晃动，而水平作用下也向左倾斜，两者产生叠加使车体。