轨道质量指数及其在线路维修中的应用

轨道质量指数及其在线路维修中的应用

吴连鹏

吴连鹏

国家能源集团准能集团大准铁路公司内蒙古鄂尔多斯010300

摘要：在线路维修的工作中最重要的环节就是对轨道的质量指数进行有效应用，对这方面的课题进行充分研究有着非常重要的意义。运用轨道质量指数（TQI）技术方法指导铁路线路的＂天窗修＂是一项有效的方法，实践表明（TQI）法能提高铁路线路天窗修＂的效率和质量，所以说，相关部门应该重视对这方面内容进行研究，这样才能不断提高我国线路维修的效率。本文对轨道质量指数的概述、轨道线路中常见的病害以及轨道质量指数应用必须具备的条件和轨道质量指数在线路维修中的应用研究进行了一定的阐述，希望对我国线路维修有一定的借鉴意义。

关键词：轨道质量指数；线路；维修；应用

【正文】铁路线路检查有动态检测和人工静态检查两类方法，而动态检测又有轨检车检测、机车车载便携式添乘仪等多种形式，各种检查方法都能够在一定程度上反映线路设备质量状态。目前国内普遍采用轨道质量指数来评价铁路线路设备质量状态，由于轨检车对轨道几何形位的检测项目比较全面，因此其对轨道几何形位的评价结果是比较科学的。一个理想的TQI数值与轨道质量状态的对应关系要明确，易于被现场人员掌握和使用。采用TQI值编制线路维修计划，更具有重点性和针对性，更能综合提高线路质量。

1.轨道质量指数的概述

1.1TQI的含义

线路动态不平顺是指线路不平顺的动态质量反映，主要通过轨道检查车进行检测。通过轨道检查车的检查，了解和掌握线路局部不平顺和线路区段整体不平顺的动态质量，指导线路养护维修工作。均值管理即为综合评价线路整体质量，以提高轨道状态维修的科学性、经济性、合理性为目的而设置的综合评价方法。《铁路线路修理规则》规定，对线路区段整体不平顺（均值管理）动态质量指标-轨道质量指数（简称TQI）超过管理值的线路，应有计划地安排维修和保养。

1.2TQI值的简单介绍

TQI是衡量轨道区段整体不平顺（均值管理）的动态质量的综合指标，一般是指200m区段内轨向（左、右）、高低（左、右）、水平轨距、三角坑5项7组几何参数标准差的和，从统计学（数据的离散性）、物理学（轨道质量均衡性）的角度反映轨道状态的恶化程度。TQI值的大小与轨道状态平顺性密切相关，如数值越大，表明该区段状态离散的程度越大，亦表明轨道的平顺程度越差，实测几何状态数据波动性越大。同理，组成TQI值的7组数据如果单一的分析，构成TQI值的各个单项轨道不平顺的值，同样反映出该项轨道状态的平顺程度。

1.3TQI的物理含义

轨道质量指数是一种采用数学统计方法描述区段轨道整体质量状态的综合指标和评价方法。运用TQI评价和管理轨道状态，是对单一幅值扣分评判轨道质量方法的补充，提高轨道检测数据综合应用水平，为科学制定线路维修计划，保证轨道状态的均衡发展提供科学依据。质量指数在《铁路线路修理规则》中称为“均值管理”，区别以单一超限病害为评判标准的“峰值管理”。TQI值是将轨道检测以每200m区段为单元，每250mm采集上述7组数据，加权后分别进行标准方差运算，每个项目单独进行，互不影响。如：“左高低”，100m区段共计800个数值，经标准方差计算后，即是该区段“左高低”的TQI值。将5项7组数值累计既是该区段的TQI值（T200）。各单项TQI值表示该项轨道几何形位整体偏离轨道的程度，值越大偏离均线的程度越大。而区段整体TQI值（T200）是综合7组数值的累计值，可能存在某一单项超标但总体部超标的现象。这就说明了，在轨道动态检测中公里区段扣分（峰值管理）为0分，可轨道质量指数TQI却存在超标的现象，即表明该区段没有发生单元项目的峰值超限处所，但整体几何形位离散较大，各检测点累计偏离均线程度较大。

2.轨道线路中常见的病害

2.1钢轨接头处出现的病害

在轨道的整个线路中，轨道中的铁轨接头处是较为脆弱的部分，其主要是因为列车在经过铁轨接头处的时候会受到前进冲力的影响，使得轨道线路受到强烈的振动，进而导致轨道线路的状态发生变化。一般来说，轨道线路中会存在更新换代的情况，这些轨道在进行磨合的过程中，很可能会因为高度差，引起轨道铁轨接头处的病害。此外，在轨道经过一段时间的使用后，接头处的小零件会出现磨损和松动。所以，轨道线路轨道接头处的这部分病害也是无法避免的。

2.2线路出现爬行的危害

列车在运行过程中不仅需要承受竖直力、横向力，同时还需要承受纵向的水平力，正因为受到这种力的作用，铁路轨道才能朝着道床的方向转移，同样是这些力在长时间的铁路运行之后，会使得铁路的铁轨向前移，钢轨会出现向前的状况，即人们常说的爬行危害。总体来说造成线路爬行危害的主要因素就是纵向行驶力、钢轨挠曲、在接头位置车轮将会猛烈撞击钢轨，钢轨温度将会产生急剧变化。因此，在铁路正常运行中，也会使铁路造成很大伤害，使得线路容易出现爬行危害。

2.3线路变形的危害

在铁路线路运输的过程中，由于相应的运输管理制度不够完善，会在很多的铁路线路中会出现货客列车混跑的状况，再加上高速重载列车比较多，使得铁轨线路长时间受到机车的碾压，会使得外股钢轨出现受力不均匀的地方，引起偏压的问题。

3.轨道质量指数应用必须具备的条件

轨道的平顺性是影响列车速度的主要因素，是高速铁路线路状态的核心，也是适应高速行车的必备条件和基本特征。为了适应列车高速运行的要求，必须加强线路的检测、监控和维修养护工作，采用先进的设备，以保证线路的质量和行车安全。要真正落实这一思路，必须实行检养修分开，对高速铁路实行轨道动态检测－开天窗－大型养路机械作业的新型养修体制。轨道质量指数应用必须具备的条件有如下几点：

3.1必须推行“天窗”修

实行检养修分开的重要前提是推行“天窗”修，现在铁道部要求全路强力推行“天窗”修为检养修分开创造了有利条件。随着列车提速、行车密度大，线路状态变化加快，上道作业时间短，安全无法保证，传统的周期修等维修体制已不适应铁路高速发展的需要，必须开“天窗”对线路设备实施“状态修”，所谓“状态修”就是根据轨道实际状态实施预防性计划维修，使线路维修更加科学、合理、有效。

3.2建立以轨检车为主的检测体系

首先，轨检车对轨道动态检测发挥主要作用在铁路高速、重载情况下，轨检车成为监控线路状态的主要手段，对200Kｍ/ｈ的高速线路合理安排检测周期，加大检测密度，及时检测设备的动态质量。并辅以机车车载式轨道动态监测装置每天检测若干次，再加上乘车仪、乘车检查就构成了以轨检车为主的动态检查立体网络。

3.3提高静态检测手段

传统的线路检查方式效率低下、准确性有限、劳动强度大，已与铁路高速、重载、高密度的特点不相适应。线路静态检查手段落后，影响了对线路状况的及时、全面掌握。而手推式轨道检查仪的应用和逐步完善，极大地减轻了手工检查设备的压力，丰富了静态检测项目，提高了检测精度和检查效率。

3.4突出不平顺管理，推行精细化养护作业

列车提速后对线路轨道几何尺寸提出了较高的要求，须进行精细化养护。坚持高标准严要求，对作业标准、日常保持标准均要坚持严一格，高一码，全面推行精细作业，提高养护作业质量。

3.5充分发挥机械设备的优势

“天窗”修的核心是集中修、计划修，检养修分开将采用以机械作业为主的集中修。机械设备的有效使用，可以进一步降低人工劳动强度，提高作业质量和效率。大型养路机械承担主要干线的维修任务，并逐步扩大其覆盖面。小型养路机械作为大机的有效补充，承担大机不能覆盖线路的维修。若配备充足，还可以承担经常保养和临时补修作业。应用系统的TQI综合分析，可以减少大型养路机械盲目的作业地段，有效的提高作业准确性，降低养修成本及提高消除线路病害的反应速度。

4.轨道质量指数在线路维修中的应用研究

4.1根据轨道质量指数（TQI）制订维修计划

轨道质量指数能准确地反映轨道整体的质量状态，并且更能有效地评估维修作业量，安排维修计划，实现“状态修”维修体制。结合TQI管理限界值和各工务段图表情况，应尽快参照轨检车波形图，对TQI值较大的区段进行静态核查和记录，对线路变化情况进行原因分析，对多次的核查进行总结。若线路某区段TQI值>10或15时就应该对该区段安排/天窗修作业，若线路某区段TQI值<10或15时，则可不必对该区段安排“天窗修”作业。亦即，根据轨道质量指数可以制订出养护维修作业计划，确定出线路哪些区段应该进行“天窗修”，而哪些区段不应该进行“天窗修”，这样做就可以避免造成“欠维修”和“过维修”现象。与此同时，还可利用TQI的其他统计值对线路维修计划的编制提供指导，如对TQI值由大到小或由小到大进行排序、TQI频数分布图、TQI累积分布图等。若能正确处理好线路各区段“天窗修”是否进行的问题，就是最大限度地提高了“天窗修”的效率。在分析检测区段动态波形图时，要对照单元轨道区段的TQT值，根据TQI值的不同来编制轨道养护维修计划，指导养护维修作业，逐步从经验性的维修制式真正过度到针对轨道实际状态以数据为依据的科学维修制式。重视线路的均衡性，虽然线路不存在超限扣分，也要注重线路薄弱病害的维修保养，特别是针对轨向（最大值、最小值）病害的整治，尽量保证线路轨向的平顺性。在制定养护维修计划方案是应重点关注TQI值的以下方面。第一，在TQI总值超限区段中，TQI各分项必有超限分项存在。这样就可以利用TQI分项指标，有针对性地对线路超限部分进行维修作用，达到精确修理的目的避免线路失修和过度修。第二，要充分利用轨检车动态检测结果，结合峰值管理，实现“状态修”与“方案修”相结合，把峰值管理作为“状态修”的有益补充，把TQI值作为“方案修”的依据。在线路质量状态由好变差过程中，超限峰值会由偶发逐渐发展到频发，当线路质量很差.TQI超限时.就应该对该地段的TOI进行维修作业。可以利用软件对同一条线路的TOI进行设置筛选，筛选出TQI大值，结合波形图一并分析，观察其产生原因，制定相应的维修计划。第三，可通过轨道状态图分析出轨道质量的变化及原因，特别注意对单项目TQI值连续大幅增加地段的原因分析，我出轨面受力不均匀原因进行针对性修理。例如钢轨、道床状态不良区段，因轨面不平顺或道床弹性不足，造成轨面受力不一，导致线路动态检测波形变化速度快、幅度大，可通过TQI变化趋势，找出对应区段通过改善轨面平顺度及道床弹性来解决轨面受力不均匀情况。第四，按照各线轨道结构条件和列车允许速度，合理制定各线的区段TQI保养管理值，对轨检车检测TQI超过保养管理制的地段，在认真分析的基础上确定重点保养的地段，以200m为单位，利用维修天窗，采用小机群进行成段保养。

4.2利用轨道质量指数（TQI）指导“天窗修”作业

对已经由TQI确定必须维修的线路区段，在对该段线路进行“天窗修”作业时，可利用TQI指导线路的养护维修。在TQI总值超限区段中，TQI各分项必有超限分项存在。对不同区段，究竟是哪个或哪几个分项超限，假如是左、右高低超限，“天窗修”作业技术人员应认真进行调查研究，弄清楚是什么原因导致产生该区段线路左右高低超限。找到了该区段中TQI分项值升高的主要原因，则在对该区段进行“天窗修”作业过程中，就可以利用TQI分项指标有针对性的对线路进行维修作业，做到有的放矢，维修工作不致产生盲目性，从而切实提高“天窗修”的质量和效率。一般道岔、曲线、易翻浆冒泥地段的TQI值较高，且TQI值较高区段的轨距、轨向和水平项目的超限值和标准差也较高，这三个项目的动态波形图的离散性也较大。这些区段和项目是TQI值升高的主要原因，也是养护作业的重点和难点。

4.3利用动态和静态检测结果

在注重动静结合，以动为主的检测手段的条件下，针对TQI值较大的区段和标准差较大的项目，做到有针对性地安排养护计划，必要时还可进行养护作业重心的调整，以强化薄弱环节和轨道结构为重点，加强轨距、轨向和水平项目的养护，对检查、计划、作业、验收进行全过程的质量控制，以保证线路质量的稳步均衡提高。根据单元区段的TQI值，利用排序程序，对大量TQI数据按数值大小进行排序，打印出轨道区段质量状态排序表，以便于轨道状态的宏观管理和养护维修程序的安排。利用TQI软件，还可以进行TQI与超限的比较，一方面核对超限位置。根据报表情况，结合轨检车波形图，另一方面核对TQI值较大的区段，进行点线结合，了解线路质量状况，以供维修管理人员根据维修能力和轻重缓急制订养护维修计划。并参照有关资料，提出适合不同线路特点的养护维修方法。

【结束语】综上所述，加强对轨道质量指数在线路维修中应用的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的线路维修工作过程中，应该加强对轨道质量指数关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。随着我国交通运输业不断发展，铁路的地位越来越重要，相关部门应该重视轨道质量指数在线路维修中的相关问题，不断提高我国铁路运输的质量，这样才能为我国经济的发展做出更大的贡献。

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