張念淮，李 勇

(鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學院，河南 鄭州 450052)

1 高速線路軌道不平順與車輛輪對相互作用特點

軌道不平順是引起機車車輛產(chǎn)生振動和輪軌作用力增大的主要原因，對列車的運行狀態(tài)有重大影響，也是影響行車速度的主要因素之一。在高速行車時，軌道形成的輪軌影響作用明顯，而且對設(shè)備的損壞性也比較大。

1.1 影響幅值

隨著行車速度的提高，軌道不平順幅值對行車平衡、安全的影響迅速增大。在高速行車的條件下，幅值微小的軌道不平順也可能引起輪軌的強烈沖擊振動，產(chǎn)生很大的輪軌作用力。如無縫線路的焊縫幅值不足0.5 mm 的微小臺階形成的不平順可引起數(shù)倍于靜輪重的巨大輪軌沖擊力。在低速運行時，幅值小的不平順，不需糾正;在高速運行時，則需糾正。

1.2 影響波長

當行車速度低時，路基高度偏差，不均勻沉降、橋梁撓曲變形等形成的波長影響很小，無須進行維護監(jiān)控管理。在列車高速運行時，長波的不平順對列車的振動影響很大，當行車速度達到140 km/h 速度時，引起車體產(chǎn)生振動的敏感波長可達40 m;當行車速度超過160 km/h 時，引起車體產(chǎn)生強烈的敏感波長可達50 m，必須維修校正波長范圍大為增加，尤其是要加大對長度在20～50 m 路基下沉的小型路基病害整治的力度。

1.3 易產(chǎn)生諧振

當行車速度不高時，影響極小無須處理的44 m、50 m 等波長的軌道方向不平順，其激頻率分別在140 km/h、160 km/h 時均為1Hz，而機車和車體的自頻率也在1Hz，這些激頻率與車體自頻率一致或接近，必然會引起車體的強烈諧振;因此，在高速行車條件下，要糾正具有諧振波長特征的方向軌道的不平順。

1.4 危害大

在高速行車條件下，如果軌道平順性惡性，一旦引發(fā)脫軌事故，所造成的危害要比低、中速運行時嚴重得多。如德國高速列車的脫軌事故、我國的沈陽北客車脫軌事故，危害性都比較大。

2 軌道不平順的分類

2.1 垂直軌道不平順

垂直軌道不平順包括高低不平順、水平不平順、平面扭曲。平面扭曲是指左、右兩股鋼軌頂面相對于軌道平面的扭曲。用相隔一定距離的兩個橫截面水平幅值的代數(shù)差進行度量。

2.2 橫向軌道不平順

橫向軌道不平順包括方向不平順、軌距偏差、軌距順坡率。軌距偏差是指兩股鋼軌軌頂作用面以下16 mm 上所測量得的兩軌間最短距離相對標準軌距的偏差。通常由于扣件不良、軌枕擋肩失效、軌頭側(cè)面磨耗、扣件離隙、扣件壓力不足、列車動態(tài)彈性擠開等原因造成的。軌距順坡率是用鋼軌的軌距偏差值在一定長度內(nèi)的代數(shù)差進行度量的。

2.3 復(fù)合不平順及曲線頭尾的偏差

軌向、水平、逆向復(fù)合不平順，有反超高的特征，這類不平順可能是脫軌事故的主要誘因［1］。

對于曲線在直緩點、緩圓點區(qū)的水平提高，正矢順坡起點、終點不一致或不匹配的幾何復(fù)合不平順，對行車平衡舒適和安全行車也有著不可忽視的影響。

3 對軌道平順狀態(tài)的評定方法及不良狀態(tài)的判斷

我們在大多數(shù)的情況下僅按幅值大小來評價軌道不平順的局部狀態(tài)，并確定需經(jīng)常維修、保養(yǎng)、臨時補修的地段，這是不夠的。根據(jù)不平順波形特征的影響，我們除了應(yīng)注意幅值超限以外，還應(yīng)同時考慮幅值相應(yīng)的能近似反映波長影響的平均變化率。對三波或三波以上連續(xù)的周期性不平順，如屬諧振波長范圍，即使幅值不超過評定局部不平順的限度值，也需加強維修管理［2］。

3.1 判斷需要維修的地段

用軌道質(zhì)量指數(shù)等不平順幅值的統(tǒng)計指標描述250 m 區(qū)段的軌道連續(xù)不平順狀態(tài)，判斷確定需要維修的地段。

3.2 軌道不平順的安全管理(即臨時補修)［3］

對未達到III 級超限的某些不平順軌道進行及時分析、及時處理。至于軌道方向、水平的逆向復(fù)合不平順，在維修沒有規(guī)定復(fù)合值的情況下，要通過查閱有關(guān)技術(shù)規(guī)定再作具體要求。

3.3 直線地段的復(fù)合不平順計算

直線地段的復(fù)合不平順計算包括以下幾個方面:①不平順計算;②軌向與水平不平順的逆相位復(fù)合的計算;③機車車輛影響的加速度計算;④限值計算。

3.4 對車體水平加速的分析

各項偏差應(yīng)在《鐵路線路維修規(guī)則》的限度內(nèi)。現(xiàn)場曲線的頭尾位置、緩和曲線長度、曲線半徑，均應(yīng)與設(shè)備保持一致。曲線正矢容許偏差見表1。

表1 曲線正矢容許偏差

如:汗丹線長江埠工務(wù)段管轄正線206 km，其中有曲線69 條，曲線半徑1 000 m 的有3 條，曲線半徑1200m 的有30 條，按照《鐵路線路維修規(guī)則》對上述圓順度的要求，列車低速時符合安全要求;提速后，由于曲線的局部不圓順，出現(xiàn)過水平加速度三級分，針對提速后出現(xiàn)的新情況，我們查閱了大量的資料，得知車體加速度與圓曲線超高、圓順情況有直接關(guān)系。

當列車以速度V(m/s)通過半徑為R(m)，外觀超高h(mm)的曲線軌道時，離心力產(chǎn)生向心力，向心加速度a=gh/s1;由于列車通過速度V 與外軌超高h 不相適應(yīng)，所以產(chǎn)生未被平衡加速度(a0)為a0=v2/R-gh/s1。

式中s1為兩股鋼軌中心線間距離。

必須規(guī)定一個合理的未被平衡的離心加速度容許值a0，Vmax為列車的最高行車速度，則Vmax/R-gh/s1＜a0。

g 采用9.8 m/s2，S1采用1 500 mm，將其帶入上式，并把Vmax(m/s)改成Vmax/3.6(km/h)，則得11.8V2max/R-h ＜153a。

在Vmax＞Vo(平均速度)的情況下，△h 為正值，稱為欠超高;Vmax＜Vo的情況下，△h 為負值，稱為過超高。

案例:某次在軌檢車平推檢查時，共計出現(xiàn)10個三級分，而且這10 個軌檢車三級分均為水平加速度，工務(wù)段組織人員到現(xiàn)場進行了分別檢查，情況如下:

行車速度為145 km/h，曲線半徑為1200 m，曲線所設(shè)超高為105 mm，用20 m 弦線檢查曲線正矢連續(xù)差沒有超過6 mm 的地方，曲線超高符合要求;但是用10 m 弦量，正矢均達到16 mm，計算得R=12500/f(f 為曲率半徑)。

12500 m 應(yīng)用10 m 弦量定數(shù)，將16 mm 代入f 得曲線半徑為781 m(取整數(shù))，曲線欠超高值△h=11.8V2×1452 ÷781-75=243 mm。鐵路維規(guī)規(guī)定曲線在一般情況下的欠超高值為75 mm。

0.16g 正好超過《鐵路線路維修規(guī)則》第7.2.1條水平加速三級0.15 g 的標準。

出現(xiàn)方向不良的原因:

①曲線有短距離的不圓順(2～5 m 范圍內(nèi));

②曲線養(yǎng)護過程中，由于長期使用簡易撥道法，曲線上撥過多而導致曲線個別部分曲線半徑變小，正矢過大。

解決的辦法:

①在1200 米的曲線內(nèi)，圓曲線范圍用10 m 弦檢查控制15 mm 的正矢出現(xiàn)，避免曲線半徑過小，在超高不變的情況下，引起列車經(jīng)過曲線欠超高過大區(qū)段出現(xiàn)水平加速度。

②在曲線上增設(shè)5m 的檢查點，緩和曲線的計劃正矢與現(xiàn)場正矢差不超過2 mm，圓曲線的連續(xù)性不超過4 mm，曲線的最大、最小正矢差不超過6 mm。

4 結(jié)束語

高速鐵路軌道不平順性的維修管理在鐵路日常養(yǎng)修中占有非常重要的地位，必須在日常工作中不斷地加以研究和探討，尋求最佳解決方案，并納入科學化管理的軌道。

［1］田國英，高建敏，翟婉明.利用高速鐵路軌道不平順譜估算不平順限值的方法［J］.鐵道學報，2015，37(1):37-41.

［2］姜子清，可道林，李偉，等.高速鐵路鋼軌波磨研究［J］.中國鐵道科學，2014，35(4):9-14.

［3］殷昊，江溪，孫逢坤.高速鐵路軌道養(yǎng)護維修模式初探［J］.河南科技，2014(4):148.