2008年第11期Railway Engineering93文章编号：1003-1995(2008)11-0093-03车辆运行状态监测系统(TPDS)在轨道负荷监测中的应用柴雪松1，朱兴红2(1.中国铁道科学研究院铁道建筑研究所，北京100081：2，兰州铁路局车辆处车辆检测所，兰州730000)摘要：车辆运行状态监测系统(TPDS)具有检测车辆超偏载、车轮扁疤和车辆运行状态的功能。利用TPDS的检测功能，通过对每段线路上车轮垂向力的统计，可以由计算得到轨道负荷，用以指导线路维修工作。关键词：TPDS车辆超偏载轨道负荷中图分类号：U216.9文献标识码：B近年来，随着铁路全面提速，我国空载货车直线脱寿命产生直接影响。通过对线路上所有通过的车轮垂轨事故多次发生，基于保障铁路行车安全的需要，铁科向力统计，就可以得到轨道结构在一定时间内承受的院研制出实时在线的轨道监测设备一车辆运行状态荷载总和，称之为轨道负荷。监测系统TPDS(Truck Performance Detecting System)。1TPDS的构成该系统通过对轮轨垂直力和横向力的连续检测和分析，以及车辆运行状态综合联网评判，可实现对运行状TPDS是探测站、列检所、铁路局、铁道部等运用管态不良车辆的识别，并兼有对车辆装载超偏载、车轮踏理部门汇集成为一体的安全监测系统。系统构成如图面擦伤的检测等功能。目前TPDS在全国已安装60多1所示，系统主要设备组成如下：套，在京沪线、京广线、京九线、京哈线、陇海线、浙赣1)测试平台与传感器平台一套(22根轨枕)、传线、胶济线、大秦线和青藏线均有使用。感器一套(12只二维压力传感器、8只剪力传感器)、接在车辆轨道系统中，轨道结构状态的好坏在很大线箱与接线盒、信号电缆。程度上决定着车辆的运行品质，而车辆垂向轮轨力的2)车号识别装置（单向）开关磁缸(1个，在来车大小和作用频次又对轨道结构的状态以及轨道部件的方向距天线100m左右)、计轴/测速磁缸(2个，对应天线位置)、天线、电缆。收精日期：2008-06-20：修回日期：2008-08-203)测试间与监控机柜机柜、传感器调理单元、监作者简介：柴雪松(193一)，男，山西洪洞人，副研究员，博士。测工控机、测点服务器、不间断电源、车号识别工控机、2200m曲线（超高90mm、最大欠超高125mm),地面其是路基工后沉降，减少投人运营后线路维护，追求综和动车组车上测试得到的运行平稳性指标最大值均在合经济效益最大化。安全限值以内，动力作用影响要小于普通客、货列车。2)提速线路检测、维护和安全监控，应采用设备优为统筹兼顾动车组舒适度和曲线维护，半径2200m曲先原则。线以提速到180km/h为宜，并应随货物列车速度的提3)尽快研究和确定我国大型养路机械采用绝对坐高进行相应提速。标测量系统作业模式。3)焊接接头不平顺对动车组动力性能的影响较小，对双层集装箱货车动力性能影响较大。提速200[1]李晓华，梁成谷，铁道部召开第六次大面积提速调图新闻发~250km/h客货共线的线路，应严格控制焊接接头不布会[J).铁道货运，2006(12)：47.平顺，焊接接头不平顺超过0.3mm应及时安排打磨。[2]张新奎，高亮.提速200k/h线路路桥过渡段轨道儿何状态同时，针对既有线提速改造后线路的养护维修提变化规律的研究[J].铁道建筑，2007(5)：81-83.[3]中华人民共和国铁道部.铁建设[2007]44号既有线提速出以下几点建议：200-250k/h线桥设备维修规则[s].北京：中国铁道出版杜，1)新线设计或既有线改造应充分考虑日后线路养2007.护，以较高的设计标准，较大的初期投资，严格的施工工艺、工期和产品质量，有效控制轨道初始不平顺，尤94铁道建筑November.2008数据远传单元。结合车号信息，可以识别货车超载和偏载（包括前后4)信息传递通道。偏、左右偏)，根据其量值确定报警等级，将数据上传并5)信息中心分局、路局、铁道部信息管理服务复示给相关部门进行处理。器、不间断电源等。2.4轨道负荷统计6)监管部门监控终端。探测站对货车各轮在轨道上产生的垂向力进行测定，通过对作用力大小以及作用时间的分析，生成累计通过总重，进而形成轨道负荷数据。根据此数据工务部门将可以有针对性地进行轨道维修作业。3轨道负荷分析目前，TPDS的运行状态监测、超偏载检测和车轮扁疤检测功能已经在车辆部门中有着成熟应用，数据的采集、统计和复核等都已纳入现有作业模式中。但是，TPDS的轨道负荷检测功能尚未得到有效利用。3.1轨道负荷测量精度图1TPDS系统构成示意图速度系统检测结果静态衡称重偏差车型车号/(km/h)/kN/kN2TPDS的功能73P64A3425639699.33695.400.5673P62NTPDS是利用设在轨道结构中的测试系统对过往3330451638.64631.501.1373P633306001519.54519.300.05车辆进行轮轨力检测，根据检测结果判定车辆的运行73P64A3420396889.93880.501.07状态、车轮擦伤、超偏载以及轨道负荷等。73P62N3325757468.51462.701.262.1状态不良货车的监测P623107304497.86493.600.861)状态不良货车的探测站监测和评判。探测站根73P623125186414.61414.500.03据所测车辆通过时所产生的轮轨作用力及其变化特73P623110755417.32419.50-0.52征，依据车辆动力学指标和统计分布特征，判别货车是P633301862458.39456.800.35否蛇行失稳，同时对车辆蛇行失稳的严重程度进行分733120378429.92427.800.50级评判，将测量和评判结果上传。73P643410968441.89440.300.362)状态不良货车的跟踪。通过网络传输、共享数73623129779425.82424.800.24据，铁道部、铁路局、铁路分局可以对状态不良货车的P62N3329137401.58400.600.24运行进行跟踪，密切监测状态不良货车的运行。P643412742419.61418.000.383)状态不良货车的报警。铁道部数据库汇集各探733062823500.80498.900.38测站的数据，通过各探测站对状态不良货车的监测及33114594432.28430.300.46P64A3421552450.880.24评判结果，自动产生报警车辆名单，并将报警信息及时449.8073P6231090040.57下传至相应铁路局及下属单位的相关部门，以便进行401.47399.20P62N3312285560.18551.101.65针对性处理。P64A3420586461.65461.100.122.2车轮踏面擦伤的监测73P623130420480.94480.900.01探测站通过踏面擦伤车轮在轨道上产生的轮轨冲P633305012445.57447.50-0.43击载荷来识别车轮踏面擦伤，并给出冲击当量及相应73P62N3328906416.49416.60-0.03的车轮踏面擦伤报警等级，将数据上传并复示给相关P623110113538.21530.401.47列检所。3108471680.00673.500.972.3货车超偏载的监测73P64B3451634453.83463.00-1.98探测站通过对货车各轮在轨道上产生的垂向力测P64A3426224514.71518.50-0.73定，可以监测轮重、轴重、前后转向架重以及车辆总重，73P633301523442.07440.600.332008年第11期车辆运行状态监测系统(TPDS)在轨道负荷监测中的应用95车轮垂向力反映的就是轨道负荷，通过对静态轨道衡和TPDS系统对车轮垂向力的检测结果的对比，-。-曲线2R=1000可以了解系统对轨道负荷的检测精度。表1所示为在镇江南站TPDS系统和轨道衡系统（国家法定计量设备)检测结果的对比。从表1中可看出，TPDS系统对轨道负荷的检测误差小于2%。3.2轨道部件寿命与轨道负荷的关系1020253035通过总重/10M随着运量和轴重的增加，轨道上钢轨、轨枕等部件的寿命在逐渐缩短。根据轨道负荷（通过总重）的变图2轨道负荷与钢轨磨耗的关系化，可以有效指导轨道维护作业。设备，具有检测车辆运行状态、车辆超偏载、车轮扁疤例如，在朔黄铁路上每年都会有一定数量的钢轨的功能。通过对测点数据的统计分析，能够得到测点因磨耗问题而需进行更换。图2所示为朔黄铁路曲线处线路的轨道负荷，从而为科学研究或线路维护作业上钢轨磨耗发展图。从图中可看出，钢轨磨耗与通过提供基础数据，使得系统可以发挥更大的作用。总重关系明显，通过总重在200~300Mt之间时，钢轨参考文献侧磨曲线斜率明显较缓，而在磨耗初期和末期，钢轨磨[1]张格明，车辆超偏载及运行状态安全监测系统的研究和运耗呈明显加速的势态2。用[C]/技术装备确保行车安全学术研讨会论文集，北京：中国铁道学会，2000.4小结[2]潘振期黄铁路轨道结构合理配置的研究[D].北京：中国铁50道科学研究院，2008TPDS作为多功能、全自动、实时在线的轨道监测(责任审编王红)(上接第85页)从图2可知，在90%RH空气中养护的试件，28d的抗压强度为拟曲线实施：现场养护温度管理，由温度测试传感器、接收仪器27.1N/mm2,约为标准养护的80%：而喷雾养护的试件，28d抗互相反馈实现。具体的流程为基于温度应力解析的养护温度压强度为35.4N/mm2,十分接近标准养护的混凝土。模拟曲线的生成+确定混凝土浇筑祖度及目标养护温度+养护时的温度测量与自动调整→村砌混凝土养护成功。50454025中02000406026442080100龄期d图2抗压强度试验结果目前，喷雾养护法已在隧道施工中应用，工程实践表明，这种方法的优点是：①喷雾湿润养护促进了混凝土的水化反应，使混凝土强度得以充分增长：②充分持续的水化反应使混凝土表面结构致密化：③温度控制得当，降低了混凝土的内外温差，图1养护台车断面图（单位：mm)抑制了温度裂缝的发生发展；④减少了混凝土干燥收缩裂缝。综合效果表现为混凝土耐久性的提高，使运背管理及修缮更新3效果对于水181、水泥329、砂755、碎石979、AE减水剂费用大为诚少。0.832单位用量(km)的混凝土，分别按：①喷雾养护(20±3)℃雾中养护7d后移至20℃、70%RH(相对湿度)的空气中：(孟庆伶节译自“トンネルと地下”②空气养护20℃、RH又分为5%、70%和90%3种：③标准2008,39(4):45-53.)养护20℃的恒温水槽中养护。它们的强度试验结果见图2。