第五节　轨道技术监测与维修管理

由于列车不间断地运行以及自然界和人为的作用，往往使高速铁路线路发生各种变形或损坏。为了确保列车能按规定的最高速度安全、平稳、不间断地运行，以及延长线路各部分的使用寿命，必须加强对线路的养护维修和监测，保证线路设备经常处于完好状态。尤其是对高速铁路，各国都更加重视对线路的管理和检查。

一、线路的维修养护与管理

高速铁路轨道设备磨损较快，更新周期短，轨道设备的运送、组装等都采用工厂化、机械化施工方式。由于采用了无缝线路和板式轨道，其使用寿命和维修周期大致相近，便于大修计划的安排与实施。

1.预防性计划维修

预防性计划维修，就是在轨道不平顺状态出现不良或尚未恶化之前，就应用大型养路机械有计划地对线路进行综合维修，使轨道的平顺性达到作业验收标准。

2.日常养护管理

高速铁路日常养护是在两次预防性综合维修之间或综合维修与大修之间，根据轨检车等检测设备的检测记录，充分利用“天窗”时间，对轨道进行局部养护，消除那些恶化的超过日常保养标准的少数局部轨道不平顺的线路。日常维修则包括按周期进行的计划维修和随时进行的紧急补修。

（1）计划维修

计划维修是按周期对线路进行综合性修理，以改善轨道弹性，调整轨道几何尺寸，整修和更换设备零部件，以恢复线路完好的技术状态。基本作业包括：起道、拨道、改道、调整轨缝、捣固、清筛道砟等。起道是矫正线路的纵断面，就是将钢轨和轨枕向上抬至必要高度；拨道是矫正线路的平面，就是将钢轨和轨枕一起横移至规定位置；改道是改正轨距；捣固是将钢轨底部轨枕下的道砟捣压密实。

（2）紧急补修

紧急补修是指在计划维修之外的个别地点，由于出现超过容许误差的线路质量问题而必须立即进行的紧急修理工作。重点病害整治是指彻底消除线路上较长时期存在的、工作量大的某些病害，例如全面整治接头、彻底整治路基和整治轨道的不平顺等。

3.线路大修

线路经常维修的特点在于预防线路病害的发生，保持线路的完好状态。但是经过较长时间后，线路的各个部分还会发生磨损和变形。当磨损和变形达到相当程度时，单靠经常维修就难以整治了，因此有必要进行线路大修。线路大修施工的内容有：矫正并改善线路的平面和纵断面；全面更换或抽换、修理钢轨；更换或补充轨枕；清筛和更换道床，全面起道并捣固、改善道床断面；整治路基和安装防爬设备等。作业时必须封锁线路，并严格按照运行图上规定的作业时间进行。线路经过大修后，其质量标准应符合设计要求或得到加强。

二、养路机械与轨道检测设备

为适应高速列车运行的要求，在高速线路上采用了一系列现代技术和设备，从而实现了减少维修工作的目的。但是由于列车间隔时间短，利用列车间隔施工的养路方式以及采用小型养路机械，都不能满足要求。这自然要使用高效率的大型机械，大力发展各项养路工作的机械化。

1.养路机械

目前养路机械已由小型到大型、由低级到高级、由单机到联合机械，逐步发展到采用先进技术设备的大型、高效、多功能的机械。由于实现维修作业机械化，使线路质量和作业效率大为提高，维修费用和人力也得到大量节省。

（1）清筛机械

经常清筛道砟也是线路维修作业中一种较繁重的劳动。目前各国大都采用各种清筛机械以代替人力。如德国采用了高效清筛机，其清筛效率可达630m3/h，即每小时可以清筛325～400m长的道床。

（2）轨排运送机

轨排运送机安装在大修列车上，它能够拆铺结构复杂的道岔，并直接铺设和回收120m以上的焊接长钢轨。每换120m轨排需要100min左右，施工时用起重机逐节拆除旧轨排，平整道床后再逐节铺放新轨排，以捣固机捣固并对轨道进行整理。

实行机械化养路以后，不但大大提高了工作效率，而且由于机械性能和养路作业技术的不断改进，养路工作的质量也得到了提高。道砟清筛车，如图2-5-1所示。

2.轨道检测设备

在线路上，由于列车荷载的反复作用，钢轨会变成凹凸不平的状态，称为轨道变形。为了保证机车车辆安全平稳地运行，必须经常对轨道状态进行检查和测量，并对变形进行修整。

此外，车辆摇摆的起因，是由于轨道和车辆走行装置的变形所引起，因而须从车辆和轨道两方面进行管理。线路摇摆测量主要由轨道检测车进行，必要时用自动摇摆测量装置进行测量。

对钢轨的管理，除正常磨耗、锈蚀等一般性检查外，还要用钢轨擦伤检查车和超声波探伤机进行周密检查。发现钢轨、道岔及叉心的磨耗或损伤的测量值超过容许值时，应及时进行修补或更换。缓和钢轨磨耗（包括波状和蛇行磨耗）及改善剥落、飞边、裂纹等不良状态的有效措施是对钢轨打磨整形，可用钢轨打磨车进行轨顶面管理。

高速行车的线路，变形比较频繁。为及时掌握轨道各组成部分发生不良现象的程度并分析其形成的原因，轨道必须经常进行检查。轨道检查与监测实现机械化、自动化，是保证高速行车、指导线路维修作业的一项重要措施。

（1）高速轨道检测车

高速轨道检测车可以在高速运行中检查动荷载下的轨道几何状态，并能及时处理数据。当轨道变形超过规定限度时，能在现场自动喷射涂料，在轨道上留下标志。

轨道检测车可以测定轨距、水平、方向、高低（轨道超高）、10m弦割距、车辆振动加速度、轴重等项目。此外，还能测定噪声强度。

轨道检测车的测定设备主要由检测部、运算部和记录部等组成。现代检测车的重要特点是使用电子计算机和各种分析仪器，及时处理轨道检测数据，完全取消了费时费事又会发生错误的人工判断。检测数据记录除用磁笔模拟记录在纸上外，各国还采用了模拟磁带和数字磁带记录，并装有光学示波器记录装置。测量系统的功能如图2-5-2所示。

（2）钢轨探伤车

钢轨探伤车是利用超声波探伤原理进行探伤的。钢轨探伤车上装有探伤器、钢轨接头检测器、里程检测器、钢轨缺陷分类器、记录器等。探伤器的探头为旋转式的。旋转探头、钢轨接头检测器和导向轮则安装在垂挂于车体上的测定架上。测定架由压缩空气操作，其他装置则通过装在车体上的配电盘进行操作。

新型钢轨损伤检测车自备动力。该车在以80km/h的速度运行时，车上由计算机控制的超声波检测电路可用来检测钢轨的伤损、裂纹和空穴。检测到的伤损情况输入计算机作高速实时处理。计算机与标识系统连结，当检测到伤损时，喷漆装置即启动，向钢轨上的伤损处喷漆，供养路人员识别。图2-5-3为这种检测车的示意图。此外，车上还装有一台光学钢轨断面测量系统。这一系统每秒钟能向钢轨射出30次高度光束，用来测量钢轨的精确尺寸和监控钢轨的磨耗情况。

此外，由于轨头顶面是车轮接触的地方，也是受到冲击力较大的地点，在高速铁路上，对轨头顶面的管理是十分重要的。因此，在高速铁路上使用了多种钢轨磨削车，对钢轨的磨耗作磨削处理，以保证线路的平顺。

（3）融雪装置及地震检测警报系统

穿行寒冷和地震地区的高速铁路，为了确保列车的安全和可靠性的运行，必须十分重视防雪、防震等有关问题。

在防雪方面，通常在列车头部安装犁雪机以排除轨道上的积雪，或采用可以在钢轨下贮存降雪的高架构造。此外，还可以采用设置于轨道沿线的洒水器喷洒盐水融雪的方法。为监视雪情变化，还可以设置工业电视和积雪深度测厚仪等设备。

在防震方面，除对建筑物在进行设计时就已考虑抗震因素外，还可以在轨道沿线设置地震仪，采用一旦测得较大地震时便让列车自动停车，以减轻灾害所造成的损失。近年来，又研制了地震早期检测警报系统。这一系统的功能，并非单凭系统设置地点的地面振动大小来判断地震的危险度，而是在测得地震初动后，能立即推测地震参数（震源、震级），判断地震危险度等情况。

3.轨道管理信息系统的应用

日本新干线开发了新干线管理信息系统，即SMIS（Shinkansen Management Information System），并已投入使用。新干线轨道信息系统（Shinkansen Track Information System）是SMIS的一个组成部分，包括轨道管理的所有主要领域。

（1）轨道检测车测得的轨道变形数据经SMIS中央计算机处理后，立即编制作业指示书。轨道维修领工区根据指示书下达业务指示。

（2）维修作业完毕后，作业人员在标记纸上记入作业终了记号。标记纸利用终端机向SMIS中央计算机输入作业完毕数据。

（3）根据轨道检测车所测作业前、后的轨道变形数据和作业完毕数据，校核作业完成状况，作出完成记录。

随着计算机技术的广泛应用，进一步开发的SMIS，正用于包括运转、车辆设施、电气等各方面的安全管理之中。