对铁路轨道铁路轨道轨枕定位技术的分析

王伟伟 程艳林

郑州地铁集团有限公司 河南郑州 450000

摘要：随着经济的不断发展和社会的不断进步，我国铁路的发展也非常的迅猛。按照我国对于铁路建设的相关规划，到2020年，我国铁路的总营业历程会达到十万公里。就目前来看，我国的高速铁路总里程已经达到了七千多公里，高速铁路的最高运营速度接近400km/h。国家对于铁路建设的规划，对铁路的质量和安全性也做出了更高的要求。

关键词：铁路轨道；铁路轨道轨枕定位；分析

随着我国铁路的不断发展，国外发达国家已经研制出了相应的轨道数据采集车，这些新技术在轨道数据采集当中应用，能够确保轨道建设的测量误差可以忽略不计。我们国家也研发出了SGJ-T2型轨道测量仪器，这种轨道测量仪器的结构非常精美。

1. 铁路轨道轨枕定位系统的意义

使用轨道检测相关仪器，能够保证轨道的精密度。假设轨道检测的仪器存在着百分之一的误差，那么当测量的距离每超过五公里的时候就会产生五米以上的误差。五米已经是一个非常大的误差了，所以说，测量距离每超过五公里以上的轨枕就要进行一次定位，这无疑加大了轨道维护的成本，使得轨道维护的工作效率非常低下。

铁路轨道轨枕定位系统可以对检测仪器测量的范围进行更加精确的定位，这样就有利于达到快速定位的目的，大大减少了人工调整误差的情况出现，提高了轨道检测的效率和质量。并且，铁路轨道轨枕定位系统有利于轨道的定位和精准调整，帮助高速无砟铁路进行一次性定位。

2. 轨枕直接检测。

通过某种仪器对轨枕进行直接的检测，以此来达到直接对轨枕进行定位。这种定位方式比较直接，也比较实用。

2.1激光技术定位

在铁路轨道轨枕定位系统中，激光技术定位也是其中的一种。激光技术定位运用的是激光脉冲仪器，利用仪器记录并发射相关的激光脉冲，从激光脉冲发射的那一瞬间开始记录，再记录下激光脉冲返回的时间。记录好了激光脉冲行驶的时间之后，再乘以激光脉冲的速度，这样就能够确定激光脉冲仪器和被检测目标之间的距离。这种定位方式不太实用，有以下几点原因。第一，激光脉冲仪器的价格很高，为了铁路轨道轨枕定位去购买这样的仪器会增加铁路轨道轨枕定位系统的成本；第二，激光脉冲机器的使用对环境有着非常高的要求，激光脉冲仪器要在非常干净的环境之下才能够使用，测量的数据才具有一定的权威性。但是一般的铁路建设施工现场并不能够满足激光脉冲仪器的使用需求，并且激光脉冲仪器使用不当还会对人造成不小的伤害。以上这些原因就是激光技术定位在铁路轨道轨枕定位系统当中运用的比较少的原因。

2.2红外线热图像定位

红外热图像定位轨枕的技术原理如下：在轨道建设的过程当中，轨枕和其他材料的材质不同，这就导致了在露天的环境之下，轨枕和其他材料的温度也不同。温度不同的话，轨枕和其他材料在红外线热分布场图像颜色就会不相同。所以说，红外热图像可以对轨枕进行良好的定位。

和激光脉冲定位一样，红外热图像定位也存在着相应的缺点。比如说，一旦轨枕和其他施工材料的温度差不多，那么在红外热图像的分布场上的对比度就会非常模糊，这加大了测量人员的工作难度，没有办法对轨枕进行精确的定位；红外热图像定位主要是依靠温差来进行定位，在铁路建设的施工现场，一般来说条件比较恶劣，这就导致了红外成像仪器和设备在没有保护的状态下非常容易受到损坏。一旦红外成像仪器受到了损坏，这无疑又加大了铁路轨道轨枕定位的成本和铁路建设的成本。

2.3超声波技术定位

超声波技术定位是铁路轨道轨枕定位系统当中比较常用的一种定位技术，它不会像激光脉冲定位和红外图像定位一样受到施工现场环境的制约。超声波铁路轨道轨枕定位系统的作业原理是：依靠着内置的传感器像被检测的物体发射超声波，和激光脉冲发射仪器一样，要记录下超声波发出的时间和回来的时间，从而计算出超声波所花费的总时间，再利用时间、距离和速度的公式来进行对轨枕距离的测量，从而达到对铁路轨道轨枕定位的目的。

超声波技术虽然不会受到铁路建设环境的约束，它可以在恶劣的环境当中使用，但是超声波定位技术存在着成本过高的缺点。

3. 轨枕间接检测

3.1接触式检测

接触式检测能够检测轨枕扣件的位置，并且接触式检测能够保证轨枕扣件检测的可靠性，但是他的缺点也非常明显，在列车经过轨道的时候，会产生非常强烈的震动。这些震动就会导致这些扣件产生轻微的晃动，长此以往，轨枕扣件就会和原来的位置产生便宜，对于轨枕的测量来说，就会产生比较大的影响。并且，接触式的检测方法对检测仪器的损害程度较大。

3.2非接触式检测

非接触式检测和接触式检测相比来说，非接触式检测不会对铁轨造成损伤，甚至还可以消除由于列车经过产生的扣件位置的便宜。但是非接触式检测也存在着一定的问题，对任何靠近它的金属都会产生开关动作。但是，可以利用软件补偿的方式，来实行对铁路轨道轨枕定位系统的检测。

4. 轨枕错误定位和漏定位的解决方案

4.1扣件脉冲识别

在铁路轨道轨枕定位的过程当中，会存在错误定位和漏定位的问题。在我国高速铁路的建设过程当中，一般采用的都是无砟轨道的建设，这其中的扣件一般都是福斯罗扣件。福斯罗扣件的外形像一个英文字母“W”，所以也叫“W”型扣件。针对这种扣件结构上的特点，接近开关对于扣件产生的信号，和传统的传感器扫过金属的信号相比，肯定是不同的。

所以说，在第一次发现跳变信号的时候，就要计时器，在规定的时间内，如果出现了三次跳变信号，那么就可以确定是轨枕，如果跳变信号出现次数没有达到三次，那么就是其他的信号，就可以确定这个信号不是轨枕发出的。从而起到对轨枕定位的作用。

4.2多传感器互补

多传感器互补的方案，就是利用很多个接近开关检测的扣件来进行铁路轨道轨枕定位技术的检测，这样的目的在于可以避免单一、独立的传感器在检测上存在的不足。

因为在铁路的建设过程当中，每一根轨枕都有着四个相应的轨枕扣件，所以说，在进行铁路轨道轨枕定位的过程当中，不能只对其中一个轨枕进行测量和定位，可以同时检测两个或者两个以上的轨枕扣件，以此达到定位和检测的准确性。

4.3软件补偿方案

软件补偿方案是根据轨枕扣件的特点来进行的一种方案。可以最大程度上消除错误定位和漏定位对铁路轨道轨枕定位带来的影响。软件补偿方案的工作形式是：通过轨枕之间的信号，来进行铁路轨道轨枕定位。并且，还要结合高速铁路轨道检测仪器和检测机械采样间隔125mm的特点，从而确定铁路轨道轨枕定位的准确性和有效性。

1. 当其中一次捕捉到的轨枕信号和上一次捕捉到了有效信号之间的里程之差小于500mm的时候，就可以判定这个信号是属于干扰信号，从而认为这个地方没有轨枕。

2. 当其中一次捕捉到的轨枕信号和上一次捕捉到了有效信号之间的里程之差在500mm和750mm之间的时候，就可以判定这个信号是轨枕所发出来的信号，从而认为这个地方有轨枕。

3. 当其中一次捕捉到的轨枕信号和上一次捕捉到了有效信号之间的里程之差大于750mm的时候，这个差值太大了，这就出现了漏定位的现象，所以要对漏定位现象进行补偿处理，要通过这个里程上的差距，分析在定位系统当中遗漏了多少轨枕，从而在软件商进行补偿。这就是铁路轨道轨枕定位当中出现了错误定位和漏定位时的软件补偿方案。

结语：

每一种铁路轨道轨枕定位技术都有它无可替代的地方，也会受到某些因素的制约，在实际操作的过程当中，应该具体问题具体分析，从而使用最恰当的铁路轨道轨枕定位方法。提高工作的效率，较少维护人员的工作强度，为推动我国高速铁路的建设和维护贡献出一份力量。

参考文献：

[1]黄兴启,廉栋.铁路轨道轨枕定位技术的研究[J].机械管理开发,2017,32(02):37-38.

[2]刘广路. 铁路轨道轨枕定位技术的研究[D].南昌大学,2012.