铁路轨道复合不平顺的分析与整治

1 轨道复合不平顺的分析与整治 轨道 复合 不平顺 是指 铁路 轨道 同一地点存在多种病害或相邻地点存在连续 多 处同一 种 病害。 轨道 复合不平顺比 轨道 单项不平顺对行车安全威胁性更大， 对于此类病害 应 引起高度重视 ， 特别 是 在 铁路第六次提速 区段，建议将此类病害 提 级 处理 ，即一级病害按二级及以上 病害 处理 ；二级病害按三级及以上 病害 处理 。 迄今为止，我国铁路尚未对轨道复合不平顺规定过安全标准 值 ， 但是 因其 对行车安全威胁性大， 有必要对其加以 探讨 。 轨道复合不平顺的形式很多，按 照引起机车车辆横向力 、垂向力 复合 方式 不同，分为逆 相位 复合不平顺、顺 相位 复合不平顺、谐波振动复合不平顺等主要三种形式。 一、 轨向、水平 逆 相位 复合不平顺 当存在 轨道 方向不平顺引起的车辆横向力与 轨道 水平不平顺引起的车辆横向力作用一致时（ 如图 1 所示： 方向为正，水平为负），为轨道 轨向、水平 逆 相位 复合不 平顺，对列车运行安全威胁最大。 图 1 轨向与水平逆相位复合不平顺示意图 1、 轨道方向 复合 2 复合不平顺的计算公式如下： y = y h （公式 1） 式中： y 平顺 复合值 y 向不平顺值 h 平不平顺值 2、 轨道轨向、水平逆相位复合不平顺对行车安全指标的影响 我们直接引用西南交通大学翟婉明教授著车辆 轨道耦合动力学对此项病害的计算结果（见表 1）。需要说明的是，这里选用的是一个波长为 10米的方向不平顺，对应波长为 的水平不平顺的逆相位复合不平顺。 表 1： 轨道复合不平顺对行车安全指标的影响 计算方案 P （ Q （ Q/P P/P g） h （ g） 序号 h （ y （ 1 0 10 128 30 0 20 156 65 0 30 186 78 0 141 48 0 166 72 0 192 79 0 154 56 0 176 72 0 199 80 0 158 48 1 0 169 60 2 0 188 79 3 174 53 4 0 189 64 5 0 203 81 定标准 250 100 中： h 3 y 方向不平顺值 P 轨垂向作用力 Q 轴横向水平力 Q/P 轨系数 P/P 向不平顺引起的水平加速度 h 平不平顺引起的水平加速度 从表中可以看出，对轨道水平和方向逆相位复合不平顺安全限值起主控作用的动力学系数是轮重减载率，将 轮重减 载率 静态指标控制为 准静态指标控制为 动态指标 控制 为 脱轨系数动态指标 控制 为 路静态检查时轮重减载率 超出 态超过 及时整治线路设备。 按照轨道方向复合不平顺公式 1， 查表 1，轮重减载率 应的数据，只要满足 y = y h 28可以保 证 轮重减载率 P/P 此， y = y h 28轨道复合不平顺的安全控制准则。 3、 水平 加速度复合 、 列车在轨向不良的直 线段上运行时，会产生离心力，由于直线段 未设置 超高，使得列车产生了未被平衡离心力及水平加速度 a： a = 式中： K 为曲率 1/R 4 直线方向不良线形接近于圆形，按照 10 米弦测量，得到水平加速度与未被平衡超高关系为 a = h / 153，即 超高值产生 、 当轨向与水平逆相位复合不平顺叠加时，引起的水平振动加速度值最大，此时的水平加速度为 a，则 a = 中 水平不平顺引起的水平加速度。 轨向不平顺引起的水平加速度； 根据 a = h 153，得 a = 153 + 153= (h1+ 153 = h 153 式中 h = 为相当水平不平顺复合总量 。 水平不平顺值 轨向不平顺引起的相当水平值 当列车通过轨向不平顺的区段时，车体会倾向不平顺方向一侧，从而该侧车辆弹簧压缩而相当于增加了未被平衡离心力，轨检车在动态检测中测得的水平加速度也包含这个数值。 a 实 =（ 1+） a = 1.2 a 式中： =向与水 平逆相位 复合不平顺产生的水平加速度实值为： a 实 = 1.2 h 153 = 1.2(h1+ 153 = (h1+ 128 例如 ： 列车 运行 速度为 200 采用 10米弦量 存在 5 轨向 不平顺 ， 6平 不平顺 , 计算 由此产生的水平加速度值： 直线上存在轨向 5 平顺，计算时采用圆形作为轨向不平顺的线形 (见图 2)。 f = 5l = 10000/2 = 5000 = 2f =50002 / 2*5 = 2500000 2500m 式中 f 轨向 ( l 半弦长 ( R 曲线半径。 图 2 轨向测算原理 当 = 200km/ h 2 = R= 2002 25002 = 75 mm a = a1+ (h1+ 128 = (75+6) 128 = = g 即列车速度为 200Km/h 时，直线区段有轨向 5平 6产生 水平加速度，相当于存在 未被平衡欠超高。 4、 加强轨道复合不平顺的控制 要控制水平加速度出分，必须对轨向与水平逆相位复合不平顺 加以关注，在直线地段要 注意 轨向 不良 是否存在逆相位水平 不平顺 ，在曲线地段要 注意是否存在 欠 超高。 铁路线路 修理 规则 和既有线提速 200 250Km/h 线桥设备维修规则中规定，车体 g； 轨向、水平轨道静态几何尺寸容许偏差管理值如表 2所示。 表 2 静态几何尺寸容许偏差管理值 项目 250h 00200h 160h 120h 其他站线 6 60120正线及到发线 作业 验收 经常 保养 临时 补修 限速标准 作业 验收 经常 保养 临时 补修 作业 验收 经常 保养 临时 补修 作业 验收 经常 保养 临时 补修 作业 验收 经常 保养 临时 补修 轨距 (+2 4 6 8 2 4 6 4 6 8 6 7 9 6 9 10 平 (3 5 8 10 3 5 8 4 6 8 4 6 10 5 8 11 高低 (3 5 8 11 3 5 8 4 6 8 4 6 10 5 8 1l 轨向 (直线 ) ( 3 4 7 9 3 4 7 4 6 8 4 6 10 5 8 11 三角坑 (扭曲 ) (缓和曲线 3 4 6 8 3 4 6 4 5 6 4 5 7 5 7 8 直线和圆曲线 3 4 6 8 3 4 6 4 6 8 4 6 9 5 8 10 以 V=200 平加速度三级 管理 值为 a = m s2 a = (hl+ 128 h = h1+ 128 a = 128 188 表， 水平临时补修 静态管理值 为 8 虑 0 2 性下沉量，则 8算取 10 则 188一 178 h = f / f = 50002 h （ 2002 ） 5虑 0 2 道弹性挤开量，对应的轨 向控制值为 5 3 即 V=200 要控制 车辆 水平加速度 小于 地段水平不大于 8向不能大于 3 对于每一处这种类型的病害，都可以采用上述方法计算出轨向、水平最 7 大允许 偏差值，作为控制线路设备质量的依据，也是线路病害整治后几何尺寸不良的底线。同样道理，我们还可以计算出 平值，更好地卡控线路设备质量。 5、 轨向、水平逆向位复合 病害的整治措施 轨向、 水平 逆向 位复合不平顺容易引 起机车车辆水平力、水平加速度增大，导致脱轨的危险。 工务工作人员现场静态检查时，不仅要检查轨面几何尺寸 ， 还要检查钢轨侧磨、钢轨硬弯，道床板结、翻浆，轨枕失效、扣件 扣压力不足 ，吊板 、暗坑 等病害。 同一 处所检查是否 存在 水平与方向逆相位复合不平顺 ； 检查曲线时，除了 用 10 查 外，必要时还 要破点检查； 同时要检查曲线两头直线段的方向是否良好，缓和曲线、圆曲线正矢连续差是否太大等。 工务人员 应坚持“治病治根，综合治理”的原则， 严格按标准化作业，综合 整治 线路病害， 并 坚持 作业后回检 制度 ， 同时 注意 观察列车通过时轨面动 态 变化情况。 对于 轨向、水平逆向 位复合不平顺具体整治方法为： 1、 打开轨检车振幅图或现场检查资料， 按上述方法计算出水平（超高）、轨向（曲线正矢） 的 最大允许值，到现场 标注在轨腰上。 2、 按绳正法将 直线 拨直或将曲线按规定拨圆顺 。 3、 必要时采用全站仪打直直线方向， 计 算出曲线拨量，打桩拨道，彻底消灭曲线 欠 超高 和反正矢 。 4、 适当起道，整平线路，必要时起成一侧水平。 5、 作业回检，曲线上破点检查正矢。 8 二、 轨向、水平 顺相位复合不平顺 当存在轨道方向不平顺引起的车辆横向力与轨道水平不平顺引起的车辆横向力作用相反 时（如图 3 所示：方向为负，水平为负），为轨道 顺 相位复合不平顺 。 列车经过时，因水平引起的垂向力与方向引起的垂向力部分复合抵消，方向引起的横向力与水平引起的横向力部分复合抵消， 列车 通过时 晃动幅度小，对 运行安全威胁 不大 ，不容易引起 重视 ， 但轨道 几何尺寸上 存在水平和 图 3 轨向与水平顺相位复合不平顺示意图 轨向不平顺。 此类病害具有隐蔽性，人工添乘、车载添乘仪和便携添乘仪都不易发现，只有在静态检查或查看轨检车振幅图时才能发现。所以， 轨道顺相位复合不平顺 处所应引起我们高度重视，防止线路设备突发病害危及行车安 全。 病害的整治措施 ： 1、将 直线 线路拨直或将曲线按规定拨圆顺。 2、适当落道，整平线路。 三、连续 几何尺寸 复合不平顺 对于明显 存在 的三波 及 以上的周期性不平顺， 具有谐波振动的特点，产生共振后， 加剧列车蛇形运动、 沉浮振动、支承轮减载， 使 车辆横向水平力 9 或垂向力 增大 ，即使 轨检车 检测 到 的 病害峰值并不超过 铁路线路修理规则规定的轨道动态质量 允许 偏差 管理值， 我们 也应该 将 该