Система измерения геометрии ЖД путей

Общий вид системы SGJ-T-DT-2

Система инспектирования путей

Железнодорожные пути обеспечивают безопасность и плавность движения поезда на обычных скоростях, поэтому геометрия пути также должна сохраняться в определенном состоянии, соответствующем работе состава. Для высокоскоростных магистралей, например, специализированных пассажирских линий, скорость движения поездов значительно увеличивается, а требования к геометрическому положению пути будут все выше и выше.  Следовательно, сокращаются периоды динамических и статических измерений. Их можно проводить в любой момент для измерения геометрии путей, предоставления данных о корректировках для строительных работ и технического обслуживания. Чем выше скорость движения поезда, тем меньше допустимое отклонение геометрии пути. Традиционные путеизмерительные средства не отвечают требованиям точности измерений. Необходимо использовать путеизмерительные тележки для точных измерений отклонений геометрии рельсового пути.

Прибор для измерения состояния геометрии пути (путеизмерительная тележка) – это удобный инструмент для обнаружения неровностей пути. В нем используется передовое измерительное оборудование и оборудование для обработки данных – электрические измерительные датчики и специальные портативные компьютеры, для обнаружения неровностей, таких как высота, уровень, выбросы и кривизна пути. Используется на железных дорогах с небольшими динамическими и статическими отклонениями, на безбалластных путях, а также при строительстве новых линий, при проверке точности кладки полотна, осмотре и проверке качества применения транспортных средств для инспекции рельсов.

Общий вид системы

Принцип измерений

Путеизмерительная тележка используется для статического сбора данных о геометрическом состоянии полотна и безбалластного пути, а также для точного выравнивания пути на месте. Тахеометр используется как свободная станция в сети опорных точек, рассчитывается теоретическое значение трехмерной координаты станции (центра призмы на тележке) и расстояние. Геометрические параметры тележки, параметры ориентации, боковой уклон, измеренный датчиком уровня, и измеренную ширину колеи можно использовать для определения положения осевой линии и уровня внутреннего рельса на соответствующем участке пути. Затем, сравнивая координаты расчетной осевой линии и расчетную высоту поверхности головки рельса, получают разницу между измеренным абсолютным положением пути и теоретическим расчетным значением. Абсолютная точность позиционирования пути регулируется и оценивается в соответствии с техническими показателями.

Измерительная система

Функции системы

Измерительные системы: Путеизмерительная тележка оснащена передовым измерительным оборудованием и оборудованием для обработки данных, таким как электрические измерительные датчики, специальный портативный компьютер, высокоточные автоматические измерительные приборы.

Датчики: Позволяют обнаруживать неровности рельсового пути, отклонения уровня, ширины колеи, возвышение наружного рельса, выбросы, огибающую и профиль рельсового пути.

Координаты осевой линии и высота поверхности головки рельса

Определение координат осевой линии пути и высоты поверхности головки рельса – основная оценка качества железнодорожного пути. Определив разницу между измеренными координатами пути, значениями высоты и расчетными координатами осевой линии, можно полностью и интуитивно оценить состояние трассы.

 
В системе используется высокоточный тахеометр для измерения трехмерных координат центра призмы на тележке, а затем эти данные объединяются с геометрическими параметрами тележки, откалиброванными заранее, ориентацией тележки, боковым наклоном, измеренным с помощью датчика уровня и измеренным расстоянием между датчиками, и преобразуются с помощью конвертера. Определяется соответствие положению осевой линии пути и высоте внутреннего рельса. Кроме того, по расчетным координатам осевой линии и расчетной высоте рельсовой поверхности на участке получается разница между измеренным абсолютным и теоретическим положением пути, и оценивается абсолютная точность позиционирования пути в соответствии с заданными требованиями.

Определение ширины колеи

Ширина колеи – это минимальное расстояние между двумя выступающими кромками двух головок рельса на 16 мм ниже верхней поверхности внутреннего рельса. Вариации ширины колеи могут вызвать сильную вибрацию во время движения состава.

Номинальная ширина китайской стандартной колеи составляет 1435 мм. Измерение ширины колеи выполняется датчиком ширины колеи на путеизмерительной тележке.

Длина балки тележки должна быть строго откалибрована заранее, а ширина колеи получается путем измерения фиксированной длины балки плюс переменной длины (измеряемой датчиком ширины колеи), а затем сравнения измеренного и расчетного значения ширины колеи.

Схема колеи

Определение поперечного уклона (возвышения наружного рельса)

Возвышение наружного рельса

Когда поезд проходит поворот, он создает направленное наружу центробежное воздействие, которое приводит к тому, что внешний рельс на повороте подвергается воздействию большой прижимающей силы, что не только ускоряет его износ, но и может привести к опрокидыванию внешнего рельса и поезда. Чтобы уравновесить центробежное воздействие, внешний рельс установлен так, чтобы он находился на изогнутой колее.

Способ измерения

Во время измерений определяется наклон тележки по горизонтали с помощью датчика горизонтального положения, установленного на ней. Используя расстояние между центрами поверхностей головок двух рельсов можно получить значение возвышения наружного рельса и сравнить его с расчетным значением. Перед каждой процедурой измерений датчик уровня должен быть откалиброван.

Схема возвышения наружного рельса

Рихтовка/измерение профиля пути (китайский стандарт)

Рихтовка пути относится к продольным измерениям пути, независимо от того, выполняется она на прямом или на поворотном участке. Если рельсовый путь не выровнен в плане, это неизбежно вызовет тряску и дергание при движении поезда, что повлияет на скорость его движения и комфорт пассажиров и даже поставит под угрозу безопасность управления.

Профиль рельсового пути относится к перепаду высот в продольном направлении поверхности головки рельса. Наличие подъемов и понижений рельсов приводит к тому, что усилие на них перестает быть равномерным, вызывая деформацию рельсов и путевого полотна, влияя на скорость движения и комфорт пассажиров.

После получения измеренных координат плоскости осевой линии может быть вычислено значение отклонения для любой измеренной точки при заданной длине хорды. Измеренная точка проецируется на расчетную пологую кривую, затем может быть вычислено проектное значение положительного вектора проецируемой точки и измеренное значение положительного вектора. Отклонение от проектного значения положительного вектора соответствует значению требуемой рихтовки пути (в качестве примера приведена длина хорды 10 м).

Измерения на коротких участках

Предполагая, что шаг опорных точек рельса (или расстояние между шпалами) составляет 0,625 м, используется 30-метровая хорда, а шаг измерений для пары точек установлен равным 5 м, что составляет 8-кратное расстояние между двумя опорными точками. Схема измерений приведена ниже.

Схема измерений на коротких участках

Точки на приведенной схеме – точки опор рельса, обозначенные от P1 до P49.  Рихтовка между точками P25 и P33 рассчитывается следующим образом:

Dh=  | (h25расч－h33расч)－(h25факт－h33факт) | £ 2мм

Измерение на коротких и длинных участках (немецкий стандарт)

Измерения на длинных участках

Предполагая, что шаг опорных точек рельса (или расстояние между шпалами) составляет 0,625 м, используется хорда длиной 300 м, а шаг измерений для пары точек установлен равным 150 м, что составляет 240-кратное расстояние между двумя опорными точками. Схема измерений приведена ниже.

Схема измерений на длинных участках

Точки на приведенной схеме – точки опор рельса, обозначенные от P1 до P481. Рихтовка между точками P25 и P265 рассчитывается следующим образом:

Dh= | (h25расч－h265расч)－(h25факт－h265факт) | £10мм

Допустимое отклонение статической ровности высокоскоростного железнодорожного пути

Примечание: высота рельса у платформы не должна быть ниже расчетного значения.
Выдержка из «Технических требований к измерениям для высокоскоростных железных дорог» (TB10601-2009)

Процедура точного выравнивания пути при строительных работах

Точное выравнивание пути основывается на данных измерений огибающих таким образом, чтобы точность соответствовала стандарту и условиям движения на высокой скорости. Точность безбалластного пути задается при его строительстве и выравнивании до прокладки линии и ее использования в условиях высокоскоростного движения. Как правило, процедуру можно разделить на два этапа: выравнивание на этапе строительства и выравнивание после укладки бесстыкового пути.

После укладки выполняется выравнивание и напряжения на длинном рельсе снимаются и фиксируются. На этом этапе точное выравнивание пути делится на статическое и динамическое.

 
Статическое выравнивание рельсового пути заключается в всестороннем и систематическом анализе в соответствии с данными статических измерений рельсового пути перед комплексными испытаниями, приведении геометрии рельсового пути в допустимый диапазон, оптимизации типа участков рельсового пути и контроле ширины колеи, поперечного уровня, продольного уровня в соответствии с условиями движения на высокой скорости.

 
Динамическое выравнивание заключается в устранении локальных дефектов пути в соответствии с динамическими измерениями во время комплексных испытаний, точной регулировке геометрических размеров отдельных участков, дальнейшей оптимизации типа участков пути, обеспечении надлежащего взаимодействия колеса и рельса и дальнейших улучшений для обеспечения скоростного управления.
Безопасность, устойчивость и комфорт для пассажиров – это задачи динамического и статического выравнивания пути с целью его полного соответствия условиям движения на высокой скорости.

Обеспечение контроля качества измерений при точном выравнивании пути

Схема операций точного выравнивания бесстыкового рельсового пути

Таблица параметров с отклонениями от предельных значений

Понравилась статья? Прочитайте другие стать в блоге НГК.