铁路路基动态弯沉测试方法

日期:2019-03-06 15:38:55

专利名称:铁路路基动态弯沉测试方法
技术领域
本发明属于岩土工程监测技术领域,具体涉及一种用于铁路路基面动态弯沉的测试方法。
背景技术
随着客货共线铁路的大量兴建和既有铁路的逐步提速,有砟轨道上列车的运营速度和轴重也不断提高,为保证轨道线路具有良好的稳定性和耐久性,对下部路基结构都提出了更高的要求。土质路基作为下部结构的重要组成部分,在承受上部结构静荷载的同时还要承受着上部运行产生的动荷载作用,这种动力作用使得路基产生动变形。路基的变形直接影响着轨道结构的变形,它对轨道的影响主要表现为轨道垂直下沉,过大的轨道变形一方面影响运营的安全性,另一方面也增加了列车与轨道结构之间的相互作用力,对车体与轨道造成损害,也给线路养护维修造成难以克服的困难。因此,可靠有效的的测定路基的变形对科学的评价路基的状态有着重要的工程意义。同时,也是开展进一步科学研究工作的基础。目前,对路基动变形的测试方法较多,在公路部门,对路基变形的测试普遍的方法是通过各种检测仪测定静、动弯沉变形,由于检测设备能直接作用于路基表面,故测试结果精确度较高。对于铁路路基,由于路基基床表层上面覆盖有道床以及自身结构的特殊性,其路基动变形的测试方法与公路路基有所不同,铁路普遍的方法是首先需要通过钻孔,预先将一个基准管放置在孔内,深度位置一般超过3m,然后在基床表层位置安放沉降板,通过位移传感器将沉降板与基准管连接起来,最后通过自动采集系统拾取位数据。该测试方法,在安放基准管、沉降板及传感器时会产生较大误差,因而,测试结果也会有不可忽视的误差, 也不再适合在高标准条件下路基动变形的测试。另外,该法测试的也是一个“点”的动变形情况,对于沿线路纵向的动变形的分布情况只能通过增加钻孔数量及埋设更多的传感器来确定,这无疑加大了工作量,测试要求和代价也较高,不适合在工务部分广泛应用。中国第86102014号专利公开了一种“多功能型微形变自动监测仪”。该多功能型微型变自动监测仪,可用于测定机场道面和公路路面在静载和动载作用下的弯沉、位移、土压力等多种物理参数。该仪器由调频式传感器、放大整形电路、程控多周期同步测量电路、 单板计算机、专用键盘及外围设备组成。中国第87102790号专利公开了一种“后施式路面弯沉自动测量车”,该发明是关于路面弯沉值的测量仪器。该发明测量机构的测杆支点固定于基准梁上,测杆前部有一段凹下部分能顺利伸过汽车后轮中心,尾部装有电磁夹与基准梁上的位移传感器连接,其准梁及其着地体为可移动的刚性体,其运行方向受导向机构的导轨限制,而导向机构又靠挂接转向机构与汽车连接,测量工作程序由自动控制系统控制。中国第200810015193. 2号专利公开了一种“激光道面弯沉测试车”,该测试系统是一种测量机场道面弯沉的测试设备,它属于对非电量的光电测量领域。该激光道面弯沉测试车可以直接对机场的刚性道面或柔性道面进行弯沉测量。
中国第200610161341. 2号专利公开了一种“路面弯沉激光高速检测系统”,该发明涉及一种路面特别是高速公路路面弯沉激光高速检测系统。它由安装于载体车上的落锤-加载轮平台组成的路面冲击加载系统与由高功率激光片光与高分辨C⑶组成的路面变形数值图像摄影系统组成,自由落体重锤通过加载轮作用到路面产生变形,从而直接得到路面的弯沉值,绘出弯沉盆曲线。以上专利成果更多的只是适用于军用机场、民航交通公路和市政工程部门弯沉的测试。

发明内容
本发明就是针对现有有砟轨道路基动弯沉测试方法的不足,提供一种操作简便, 测试范围广及测试精度高的测试方法。列车通过时,沿路基横向及纵向钢轨下方对应路基面弯沉最大,沿横向,路肩边坡角附近的弯沉值基本为零,从轨道至路肩,路基面弯沉值呈锅型衰减。通过沿路基面横向设置激光扫描系统或者在路肩布设各类传感器(位移传感器、倾角测试仪)测试锅型曲线上各点与路肩弯沉值为零的点之间的弯沉差值,就可反映有砟轨道路基面弯沉在横向的变化规律。沿纵向,一个转向架通过时,路基面弯沉值呈双峰形式,车轮作用位置处,弯沉值最大,通过设置若干个横向弯沉值的测试断面,就可得到路基面弯沉值沿纵向的变换规律。路基面沿横向及纵向弯沉值的变化规律可以用来分析路基所处的状态,非常有利于有砟轨道路基状态的监测。本发明的路基弯沉测试方法具有操作简便、分布密度大及精度较高等特点。这种测试方法能对路基横向及纵向进行全面测试,对路基状况可以进行综合评价。


以下附图仅旨在对本发明做示意性说明和解释。图1是本发明路基面弯沉横向分布图。图2是本发明路基面弯沉纵向分布图。图3是本发明激光扫描测试弯沉原理图。图中1.沿线路横向路基面弯沉曲线,2.轨道下方路基面最大弯沉,3.测试传感器,4.各测试传感器测得的弯沉值,5.路肩参考点,6.转向架,7.轨枕,8.路基面,8.沿线路纵向路基面弯沉双峰曲线,9.数据显示装置,10.数据处理装置,11.信号处理,12.激光发射器,13.反射装置,14.接收器。
具体实施例方式为了使本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照

本发明的具体实施方式
。在图1及图2中,选定横向一个测试断面10,并将路肩点5作为路基面横向弯沉分析参考点,从路肩参考点5往到砟角范围内,根据测试要求和精度,每隔一定距离安放各类传感器(位移传感器、倾角测试仪),当列车经过时,列车荷载通过轨枕7将荷载沿路基深度方向进行传递,路基面8由于受到列车周期荷载的作用,弯沉值也呈现出周期性,同一时
4刻,相对于参考点5,路肩上各测点则产生弯沉4,把各测点实测的弯沉值4进行回归,就可得到弯沉值回归曲线1,根据弯沉曲线1,就可确定出轨道下方路基面的最大弯沉2,通过测试横向不同的断面,就可得到横向不同断面的弯沉曲线;而后沿线路纵向,将不同横向断面与参考点5相同距离的传感器测试的弯沉值进行回归,就可得到沿线路纵向的弯沉曲线9, 通过这样回归,轨道下方路基面沿线路纵向弯沉的分布就可以得到。图3中,首先在轨枕间路基面安放一个激光反射装置13,然后在路肩参考点5放置一个激光发射器12,激光器发射器12发射激光束照射反射装置13,光束一部分被散射,另一部分由接收器14接收,并在接收器14上聚焦。当路基面纵横断面出现动弯沉时,接收光必聚焦在接收器相对中心位置有一位移之处,经过信号处理11及数据处理10,将该位移量与标定值比较,就可计算出动弯沉,并将通过数据显示9,自动描绘动弯沉曲线,或给出具体值。利用上述测试方法获得的横向及纵向弯沉曲线,就可换算得出基床表层和底层的最大剪应变,从而对路基状况进行评价,达到快速、简便、测试评估路基状况的目的。
权利要求
1.一种铁路路基动态弯沉测试方法,其特征在于根据精度要求,沿路基横向,在路肩上按一定间距布设用于测试路肩各测点弯沉的传感器,并且在路肩上选取参考点。
2.根据权利1所述的一种铁路路基动态弯沉测试方法,其特征在于按一定间距布设传感器是能够测试路基面弯沉的各类仪器。
3.根据权利1所述的一种铁路路基动态弯沉测试方法,其特征在于参考点是靠近路肩边坡角动弯沉为零的点。
全文摘要
本发明涉及一种铁路路基动态弯沉测试方法。列车经过时,沿路基面横向及纵向,钢轨下方对应路基面动弯沉最大,路肩边坡角附近的动弯沉基本为零,从轨道至路肩,动弯沉呈锅型衰减,锅型曲线上各点与路肩弯沉值为零的点之间的弯沉差值,可以表征有砟轨道弯沉在横向及纵向的变化规律。因此,可通过路肩的弯沉来分析路基所处的状态,非常有利于有砟轨道路基状态的监测。本发明的路基弯沉测试方法具有操作简便、分布密度大及精度较高等特点。这种测试方法能对路基横向及纵向进行全面测试,对路基状况可以进行综合评价。
文档编号G01B11/16GK102564333SQ20101061123
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者付兵先, 刘杰, 史存林, 叶阳升, 姚建平, 张千里, 朱忠林, 王立军, 程爱君, 程远水, 蔡德钩, 闫宏业, 韩自力, 马伟斌 申请人:中国铁道科学研究院铁道建筑研究所


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