高精度“千里眼” 首次非接觸式測量軌道敏感區(qū)域
近日，商合杭(商丘—合肥—杭州)高鐵合肥—湖州段開始聯(lián)調(diào)聯(lián)試，其中裕溪河特大橋主跨324米，通過速度為時速350公里，其橋面軌道運(yùn)營監(jiān)測采用“鐵路軌道服役狀態(tài)監(jiān)測與評估”創(chuàng)新成果，這是國內(nèi)首個在特大跨度無砟軌道橋上安裝精度最高的“千里眼”，首次實(shí)現(xiàn)對軌道敏感區(qū)域的非接觸式測量。
“裕溪河特大橋橋面鋪設(shè)CRTS Ⅲ型板式無砟軌道，具有高平順、高穩(wěn)定、高耐久性、以及少維修等優(yōu)點(diǎn)。”中鐵第四勘察設(shè)計院(以下簡稱鐵四院)軌道所所長王森榮說，商合杭高鐵全線軌道類型統(tǒng)一，高鐵通過裕溪河特大橋時無需降速，可以350公里時速通過，不僅提高乘坐舒適度，也大大降低了運(yùn)維成本。
動車高速平穩(wěn)運(yùn)行，無砟軌道保持“±1毫米”精度是重中之重。“橋梁動力變形較大、軌道與橋梁長期相互協(xié)調(diào)作用、橋梁與軌道的預(yù)拱度等都是特大跨度橋梁鋪設(shè)無砟軌道要解決的難題。”王森榮說，2016年以前，國內(nèi)外鋪設(shè)無砟軌道的橋梁，跨度多在200米以下通過時須降速行駛，最高通過時速200公里左右。
高速通過大跨度無砟橋梁，最關(guān)鍵的是軌道受力變形監(jiān)測。“高速鐵路橋梁的跨度超過一定長度時，為調(diào)節(jié)軌線的脹縮，需在梁端兩側(cè)設(shè)伸縮調(diào)節(jié)器，是軌道結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)和敏感區(qū)域。”鐵四院軌道健康監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)負(fù)責(zé)人林超說，為提高高鐵行車舒適性和安全性，對伸縮調(diào)節(jié)器的測試已成為日常作業(yè)。
據(jù)介紹，傳統(tǒng)的高鐵軌道監(jiān)測主要以人工巡查為主，盡管輔之以相應(yīng)的檢測設(shè)備，但很難做到對軌道特別是重點(diǎn)軌道區(qū)段實(shí)時、全天候的監(jiān)控，而大跨橋要實(shí)現(xiàn)350公里時速安全通過，軌道平順度必須時時保持在“±1毫米”精度內(nèi)。
為及時掌握軌道服役狀態(tài)的變化規(guī)律，根據(jù)鐵路運(yùn)營部門的養(yǎng)護(hù)維修需求，鐵四院于近年開始立項(xiàng)“鐵路軌道服役狀態(tài)監(jiān)測與評估”，在全國范圍內(nèi)各種類型軌道結(jié)構(gòu)重點(diǎn)區(qū)段開展監(jiān)測，建立了涵蓋中國高鐵所有軌道類型的服役狀態(tài)演變數(shù)據(jù)庫，包含無砟軌道、鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器、道岔和小半徑曲線共4個服役狀態(tài)數(shù)據(jù)集。于2019年建立起基于光纖傳感技術(shù)和視覺測量技術(shù)的軌道綜合監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了高鐵軌道毫米級變形識別和多源數(shù)據(jù)全天候采集傳輸。
資料顯示，“軌道健康監(jiān)測與評估”研制的多種面向高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)監(jiān)測的高精度光纖光柵傳感器，可利用光纖材料的光敏性進(jìn)行軌道結(jié)構(gòu)位移、應(yīng)變、溫度等數(shù)據(jù)采集，位移測量精度可達(dá)0.05毫米;首次應(yīng)用于高速鐵路軌道特殊部件(鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器)的視覺測量技術(shù)，相比接觸式傳感器更安全、可靠，主要針對軌道結(jié)構(gòu)敏感部位變形的監(jiān)測，測量精度可達(dá)1毫米。
2019年5月26日，以中國工程院院士何華武、中國科學(xué)院院士翟婉明為組長的專家組，對“鐵路軌道服役狀態(tài)監(jiān)測與評估”作出評價，認(rèn)為“本成果為保障高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)正常服役提供了技術(shù)支撐，研究成果總體達(dá)到國際先進(jìn)水平”。
據(jù)悉，繼裕溪河特大橋后，“鐵路軌道服役狀態(tài)監(jiān)測與評估”創(chuàng)新成果目前正推廣應(yīng)用至其他高鐵軌道監(jiān)測中。
商合杭高鐵是“八縱八橫”高鐵網(wǎng)京港(臺)通道和京滬通道的重要組成部分，設(shè)計時速350公里，全長689公里，計劃于6月通車運(yùn)營，并與既有杭州—黃山高鐵連接。
責(zé)任編輯：Rex_07
