[发明专利]一种高精度无损检测铁路轨枕悬空的计算及评估方法

说明书

本发明涉及无损检测技术领域，尤其是一种高精度无损检测铁路轨枕悬空的计算及评估方法，通过探地雷达对铁路轨枕进行检测：首先探测所述铁路轨枕的相对介电常数，而后根据所述探地雷达在所述铁路轨枕上两个检测位置的检测结果计算两个检测位置之间的差异值，根据所述差异值对铁路轨枕的状态进行评估。本发明的优点是：提高了探地雷达周期性检测数据的处理效率，帮助铁路工务系统及时掌握路基状态、开展养护维修工作；既能兼顾浅层道床情况的精细探测又能保证深层铁路路基相关病害的全覆盖探测，针对探测结果可制定有效、详细的铁路养护方案；检测精度高，适于推广。

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，尤其是一种高精度无损检测铁路轨枕悬空的计算及评估方法。

背景技术

铁路道床和路基是为满足轨道铺设和运营条件而修筑的比较隐蔽的工程结构，随着重载铁路货运量的增大和列车的提速，越来越多的病害问题开始呈现，典型的隐蔽病害存在于路基及道床内部，当铁路轨枕悬空时，在列车荷载振动作用下，将引起轨枕支承条件变化，同时又引起轨枕受力的改变，容易引起轨枕纵裂、龟裂、疏松和剥离等病害，严重影响轨枕结构强度，造成未达到使用寿命的轨枕提前拆除下道，还可能引起轨道不均匀下沉，造成轨面状态严重不良，增加线路维修工作量，影响列车的行车平稳性，严重时还可能危及列车运行安全。如何及时掌握路基的健康状态，采取必要养护措施减缓病害，保证行车安全，成为当前亟待解决的重大课题。由于铁路线路里程长，地理分布范围广，用传统的作业手段进行检测，不仅耗时费力，而且不精准。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种高精度无损检测铁路轨枕悬空的计算及评估方法，通过探地雷达对铁路轨枕进行检测，并根据探地雷达的检测结果计算并评估铁路轨枕的状态，实现铁路道床和路基状态的快速、动态评估。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种高精度无损检测铁路轨枕悬空的计算及评估方法，其特征在于：通过探地雷达对铁路轨枕进行检测：首先探测所述铁路轨枕的相对介电常数，而后根据所述探地雷达在所述铁路轨枕上两个检测位置的检测结果计算两个检测位置之间的差异值，根据所述差异值对铁路轨枕的状态进行评估。

根据所述探地雷达的检测结果按以下表达式判断所述铁路轨枕的状态：

式中，ΔH为道床上表面与轨枕下表面的高度差：当ΔH0时，判断所述铁路轨枕处于悬空状态，当ΔH=0时，判断所述铁路轨枕下方的道岔持平，当ΔH0时，判断所述铁路轨枕下方的道岔饱满；

H₁为所述铁路轨枕的第一检测位置的中段轨枕下表面与探地雷达之间的总高度；H₂为所述铁路轨枕的第二检测位置处道床上表面高度；

t₁₁为在所述第一检测位置处所述铁路轨枕上表面与所述探地雷达的直耦波之间的双程时间，t₁₂为所述第一检测位置处所述铁路轨枕下表面与所述探地雷达的直耦波之间的双程时间，t₂₁为所述第二检测位置处道床上表面与所述探地雷达的直耦波之间的双程时间；

c₀为电磁波在空气中的传播速度，ε₀为空气介电常数，ε_r为所述铁路轨枕的相对介电常数。

所述探地雷达位于所述铁路轨枕的中段位置，所述探地雷达的辐射电磁波的电场极化方向平行于探地雷达行进方向。

所述探地雷达采用距离触发方式，以沿所述铁路轨枕间隔一定距离的频次辐射电磁波进行数据采样。

所述探地雷达的中心频率为35MHz-2GHz。

所述探地雷达的架设高度15-50cm。

所述探地雷达的架设高度为25-40cm。

根据所述探地雷达的雷达图像中回波的同相轴识别出道床、路基的分层结构，并评定道床厚度、道床底面平整度和道床底面振幅超限的指标。