專利名稱：鐵路路基動態(tài)彎沉測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于巖土工程監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于鐵路路基面動態(tài)彎沉的測試方法。
背景技術(shù)：
隨著客貨共線鐵路的大量興建和既有鐵路的逐步提速，有砟軌道上列車的運(yùn)營速度和軸重也不斷提高，為保證軌道線路具有良好的穩(wěn)定性和耐久性，對下部路基結(jié)構(gòu)都提出了更高的要求。土質(zhì)路基作為下部結(jié)構(gòu)的重要組成部分，在承受上部結(jié)構(gòu)靜荷載的同時還要承受著上部運(yùn)行產(chǎn)生的動荷載作用，這種動力作用使得路基產(chǎn)生動變形。路基的變形直接影響著軌道結(jié)構(gòu)的變形，它對軌道的影響主要表現(xiàn)為軌道垂直下沉，過大的軌道變形一方面影響運(yùn)營的安全性，另一方面也增加了列車與軌道結(jié)構(gòu)之間的相互作用力，對車體與軌道造成損害，也給線路養(yǎng)護(hù)維修造成難以克服的困難。因此，可靠有效的的測定路基的變形對科學(xué)的評價路基的狀態(tài)有著重要的工程意義。同時，也是開展進(jìn)一步科學(xué)研究工作的基礎(chǔ)。目前，對路基動變形的測試方法較多，在公路部門，對路基變形的測試普遍的方法是通過各種檢測儀測定靜、動彎沉變形，由于檢測設(shè)備能直接作用于路基表面，故測試結(jié)果精確度較高。對于鐵路路基，由于路基基床表層上面覆蓋有道床以及自身結(jié)構(gòu)的特殊性，其路基動變形的測試方法與公路路基有所不同，鐵路普遍的方法是首先需要通過鉆孔，預(yù)先將一個基準(zhǔn)管放置在孔內(nèi)，深度位置一般超過3m，然后在基床表層位置安放沉降板，通過位移傳感器將沉降板與基準(zhǔn)管連接起來，最后通過自動采集系統(tǒng)拾取位數(shù)據(jù)。該測試方法，在安放基準(zhǔn)管、沉降板及傳感器時會產(chǎn)生較大誤差，因而，測試結(jié)果也會有不可忽視的誤差， 也不再適合在高標(biāo)準(zhǔn)條件下路基動變形的測試。另外，該法測試的也是一個“點(diǎn)”的動變形情況，對于沿線路縱向的動變形的分布情況只能通過增加鉆孔數(shù)量及埋設(shè)更多的傳感器來確定，這無疑加大了工作量，測試要求和代價也較高，不適合在工務(wù)部分廣泛應(yīng)用。中國第86102014號專利公開了一種“多功能型微形變自動監(jiān)測儀”。該多功能型微型變自動監(jiān)測儀，可用于測定機(jī)場道面和公路路面在靜載和動載作用下的彎沉、位移、土壓力等多種物理參數(shù)。該儀器由調(diào)頻式傳感器、放大整形電路、程控多周期同步測量電路、 單板計(jì)算機(jī)、專用鍵盤及外圍設(shè)備組成。中國第87102790號專利公開了一種“后施式路面彎沉自動測量車”，該發(fā)明是關(guān)于路面彎沉值的測量儀器。該發(fā)明測量機(jī)構(gòu)的測桿支點(diǎn)固定于基準(zhǔn)梁上，測桿前部有一段凹下部分能順利伸過汽車后輪中心，尾部裝有電磁夾與基準(zhǔn)梁上的位移傳感器連接，其準(zhǔn)梁及其著地體為可移動的剛性體，其運(yùn)行方向受導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌限制，而導(dǎo)向機(jī)構(gòu)又靠掛接轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與汽車連接，測量工作程序由自動控制系統(tǒng)控制。中國第200810015193. 2號專利公開了一種“激光道面彎沉測試車”，該測試系統(tǒng)是一種測量機(jī)場道面彎沉的測試設(shè)備，它屬于對非電量的光電測量領(lǐng)域。該激光道面彎沉測試車可以直接對機(jī)場的剛性道面或柔性道面進(jìn)行彎沉測量。
中國第200610161341. 2號專利公開了一種“路面彎沉激光高速檢測系統(tǒng)”，該發(fā)明涉及一種路面特別是高速公路路面彎沉激光高速檢測系統(tǒng)。它由安裝于載體車上的落錘-加載輪平臺組成的路面沖擊加載系統(tǒng)與由高功率激光片光與高分辨C⑶組成的路面變形數(shù)值圖像攝影系統(tǒng)組成，自由落體重錘通過加載輪作用到路面產(chǎn)生變形，從而直接得到路面的彎沉值，繪出彎沉盆曲線。以上專利成果更多的只是適用于軍用機(jī)場、民航交通公路和市政工程部門彎沉的測試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是針對現(xiàn)有有砟軌道路基動彎沉測試方法的不足，提供一種操作簡便， 測試范圍廣及測試精度高的測試方法。列車通過時，沿路基橫向及縱向鋼軌下方對應(yīng)路基面彎沉最大，沿橫向，路肩邊坡角附近的彎沉值基本為零，從軌道至路肩，路基面彎沉值呈鍋型衰減。通過沿路基面橫向設(shè)置激光掃描系統(tǒng)或者在路肩布設(shè)各類傳感器(位移傳感器、傾角測試儀)測試鍋型曲線上各點(diǎn)與路肩彎沉值為零的點(diǎn)之間的彎沉差值，就可反映有砟軌道路基面彎沉在橫向的變化規(guī)律。沿縱向，一個轉(zhuǎn)向架通過時，路基面彎沉值呈雙峰形式，車輪作用位置處，彎沉值最大，通過設(shè)置若干個橫向彎沉值的測試斷面，就可得到路基面彎沉值沿縱向的變換規(guī)律。路基面沿橫向及縱向彎沉值的變化規(guī)律可以用來分析路基所處的狀態(tài)，非常有利于有砟軌道路基狀態(tài)的監(jiān)測。本發(fā)明的路基彎沉測試方法具有操作簡便、分布密度大及精度較高等特點(diǎn)。這種測試方法能對路基橫向及縱向進(jìn)行全面測試，對路基狀況可以進(jìn)行綜合評價。


以下附圖僅旨在對本發(fā)明做示意性說明和解釋。圖1是本發(fā)明路基面彎沉橫向分布圖。圖2是本發(fā)明路基面彎沉縱向分布圖。圖3是本發(fā)明激光掃描測試彎沉原理圖。圖中1.沿線路橫向路基面彎沉曲線，2.軌道下方路基面最大彎沉，3.測試傳感器，4.各測試傳感器測得的彎沉值，5.路肩參考點(diǎn)，6.轉(zhuǎn)向架，7.軌枕，8.路基面，8.沿線路縱向路基面彎沉雙峰曲線，9.數(shù)據(jù)顯示裝置，10.數(shù)據(jù)處理裝置，11.信號處理，12.激光發(fā)射器，13.反射裝置，14.接收器。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照

本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。在圖1及圖2中，選定橫向一個測試斷面10，并將路肩點(diǎn)5作為路基面橫向彎沉分析參考點(diǎn)，從路肩參考點(diǎn)5往到砟角范圍內(nèi)，根據(jù)測試要求和精度，每隔一定距離安放各類傳感器(位移傳感器、傾角測試儀)，當(dāng)列車經(jīng)過時，列車荷載通過軌枕7將荷載沿路基深度方向進(jìn)行傳遞，路基面8由于受到列車周期荷載的作用，彎沉值也呈現(xiàn)出周期性，同一時
4刻，相對于參考點(diǎn)5，路肩上各測點(diǎn)則產(chǎn)生彎沉4，把各測點(diǎn)實(shí)測的彎沉值4進(jìn)行回歸，就可得到彎沉值回歸曲線1，根據(jù)彎沉曲線1，就可確定出軌道下方路基面的最大彎沉2，通過測試橫向不同的斷面，就可得到橫向不同斷面的彎沉曲線；而后沿線路縱向，將不同橫向斷面與參考點(diǎn)5相同距離的傳感器測試的彎沉值進(jìn)行回歸，就可得到沿線路縱向的彎沉曲線9， 通過這樣回歸，軌道下方路基面沿線路縱向彎沉的分布就可以得到。圖3中，首先在軌枕間路基面安放一個激光反射裝置13，然后在路肩參考點(diǎn)5放置一個激光發(fā)射器12，激光器發(fā)射器12發(fā)射激光束照射反射裝置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。當(dāng)路基面縱橫斷面出現(xiàn)動彎沉?xí)r，接收光必聚焦在接收器相對中心位置有一位移之處，經(jīng)過信號處理11及數(shù)據(jù)處理10，將該位移量與標(biāo)定值比較，就可計(jì)算出動彎沉，并將通過數(shù)據(jù)顯示9，自動描繪動彎沉曲線，或給出具體值。利用上述測試方法獲得的橫向及縱向彎沉曲線，就可換算得出基床表層和底層的最大剪應(yīng)變，從而對路基狀況進(jìn)行評價，達(dá)到快速、簡便、測試評估路基狀況的目的。
權(quán)利要求
1.一種鐵路路基動態(tài)彎沉測試方法，其特征在于根據(jù)精度要求，沿路基橫向，在路肩上按一定間距布設(shè)用于測試路肩各測點(diǎn)彎沉的傳感器，并且在路肩上選取參考點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的一種鐵路路基動態(tài)彎沉測試方法，其特征在于按一定間距布設(shè)傳感器是能夠測試路基面彎沉的各類儀器。
3.根據(jù)權(quán)利1所述的一種鐵路路基動態(tài)彎沉測試方法，其特征在于參考點(diǎn)是靠近路肩邊坡角動彎沉為零的點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鐵路路基動態(tài)彎沉測試方法。列車經(jīng)過時，沿路基面橫向及縱向，鋼軌下方對應(yīng)路基面動彎沉最大，路肩邊坡角附近的動彎沉基本為零，從軌道至路肩，動彎沉呈鍋型衰減，鍋型曲線上各點(diǎn)與路肩彎沉值為零的點(diǎn)之間的彎沉差值，可以表征有砟軌道彎沉在橫向及縱向的變化規(guī)律。因此，可通過路肩的彎沉來分析路基所處的狀態(tài)，非常有利于有砟軌道路基狀態(tài)的監(jiān)測。本發(fā)明的路基彎沉測試方法具有操作簡便、分布密度大及精度較高等特點(diǎn)。這種測試方法能對路基橫向及縱向進(jìn)行全面測試，對路基狀況可以進(jìn)行綜合評價。
文檔編號G01B11/16GK102564333SQ20101061123
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者付兵先, 劉杰, 史存林, 葉陽升, 姚建平, 張千里, 朱忠林, 王立軍, 程愛君, 程遠(yuǎn)水, 蔡德鉤, 閆宏業(yè), 韓自力, 馬偉斌 申請人:中國鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所