作者: Richard Robertson

Pandrol的 VERSE 应力检测仪—预防脱轨和断轨

减少脱轨和断轨的风险一直是轨道公司和轨道工程师首要考虑的问题之一。而其关键工作则是要准确测量无缝长轨的中性轨温,提前识别并管理好因应力而引发的潜在风险。然而,在过去,传统的测量方法因为需要切断钢轨后再作测量,费时费钱,测量结果往往还并不精准。

在2000年,Pandrol推出了VERSE应力检测仪,它在不损坏钢轨的前提下,准确的测量钢轨的中性轨温。它的推广,在全世界范围内提高了轨道的安全性、检测效率、成本效应。

轨温带来的挑战

钢轨温度升高或者降低会导致钢轨变长或者缩短。轨道中设计的扣件、轨枕、道砟都是用来阻止钢轨膨胀或者收缩。温度升高时,会导致钢轨膨胀;温度降低时,会导致钢轨收缩。如果钢轨收缩量过大,会使钢轨脱轨。如果钢轨膨胀量过大,也会引发断轨(通常是在钢轨最薄弱的焊头区域发生断裂)。

当钢轨温度正好是中性轨温,钢轨不会受到张力或收缩力的影响。钢轨温度有一个最低值和一个最高值,求出平均数。轨道工程师通常把高于平均数5℃作为中性轨温。然后轨道公司需要对钢轨实际的中性轨温进行监控,从而识别风险、做出有效的维修计划,确保轨道的安全。

VERSE应力检测仪的工作原理

VERSE应力检测仪是由Pandrol和AEA科技公司研发的。它是一款可在无损的前提下精准测量钢轨无应力轨温的检测仪器。无需切断钢轨,比传统检测方法节省大量时间和人力,还能节省总费用至少5%。

使用VERSE应力检测仪进行测量时,需要松开30米扣件。VERSE通过夹具夹紧轨头,对钢轨施加10kN(由传感器检测)从而提起钢轨,位移传感器记录下钢轨所受的力和位移的增量,精确的测量力和位移的偏离度曲线。钢轨的应力越大,抬起钢轨所需要的力就越大。

传感器中的信息最后输出到手持设备,一同输出的有一些其他的数据,包括钢轨温度、轨型、钢轨高度(以便于轨头的磨耗、钢轨打磨程度等等问题都被考虑到)。VERSE应力检测仪的软件系统将使用这些数据迅速计算出精确的中性轨温。数据储存在VERSE的手持设备中,并可以下载传输到电脑中,用作后期的分析。

VERSE应力检测仪操作简单,使用便捷。其准备工作非常简单:无需知道轨道历史的和当前的应力值,无需在不同的钢轨温度下进行测量。测量时,钢轨的温度应低于中性轨温,理想的测量时间是在晚上或清晨。操作者在手持设备中输入关键性的数据然后根据提示操作即可。有经验的操作者的标准测试时间约为20-30分钟,当然,根据扣件的种类不同,测量时间会有相应差别。

创造不同

目前,全世界已有25个国家使用了VERSE应力检测仪。该检测仪可以快速识别问题,可避免不必要的应力释放的操作,同时还能纠正一些以往可能会被忽视的高风险情况。长远来看,能帮助轨道公司更好的理解需通过结合多种因素来组织安排相关维护工作,这些因素包括时间、运输量、维护、天气循环、轨道环境等等。

在英国,一些用户在数周内进行了1000多次的测试,对轨道的状态有了新的认识。为改善行业标准和相关的指导文件提供了有价值的信息。在一些测试中,根据测量结果识别出大约30%的轨道中存在潜在问题,包括在同一条轨道上,有的是相距不到400米的两站,其应力值存在显著差异。在一个新铺设的线路上,两条轨道的应力值相差超过5%。

加拿大国家铁路公司使用VERSE应力检测仪来研究道砟清洁机械和其他轨道养护工序对调节钢轨的中性轨温是否有效。达拉斯地区快速轨道交通系统,在通车之前,使用VERSE测量中性轨温来发现轨道应力问题。另有一家公司将VERSE应力检测仪连同捣固机一起,通过作用于轨道曲线来调校轨道的无应力轨温。比传统的应力释放工序的方法节省很多开支。

展望未来

展望未来,VERSE应力检测仪毋庸置疑会在全球的轨道市场中扮演重要的角色,带来更高效、更经济、更安全的轨道应力管控方法。

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