高速铁路轨道超长波不平顺的检测 - 图文

高速铁路轨道超长波不平顺的检测 校名：北京交通大学 学院：土木建筑工程学院 姓名：白梦兆 学号：09232033 2012-4-15

高速铁路轨道超长波不平顺的检测

白梦兆 北京交通大学土建学院 09232033

[摘要]: 轨道变形分为弹性变形和永久变形，其表现为轨道不平顺。 轨道不平顺对高速行车安全、车辆振动、噪声、轮轨作用力都有重要影响，是直接限制行车速度的主要因素。实践证明，只有高平顺的轨道才能确保列车高速、安全、平稳、舒适运行品质 。高速铁路运输要求轨道有别于一般铁路的主要特点：高平顺性。

[关键词]:轨道不平顺 高速铁路 高平顺性 超长波不平顺检测。

正文

一、高速铁路轨道不平顺

1、高速铁路定义

高速铁路，简称“高铁”，是指通过改造原有线路（直线化、轨距标准化），使营运速率达到每小时200公里以上，或者专门修建新的“高速新线”，使营运速率达到每小时250公里以上的铁路系统。高速铁路除了在列车在营运达到一定速度标准外，车辆、路轨、操作都需要配合提升。 2、轨道不平顺

轨道不平顺是指轨道的几何形状、尺寸和空间位置相对其正常状态的偏差。凡是直线轨道不平、不直，对轨道中心线位置和高度、宽度正确尺寸的偏差；曲线轨道不圆顺，偏离正确的曲线中心线位置或正确的超高、轨距及顺坡变化数值，通称为轨不平顺。 2.1轨道不平顺的分类

轨道不平顺对机车车辆在空间三维方向上的激扰作用，可分为垂向、横向和复合（垂向与横向复合）不平顺三类。

Y 扭曲 C＝a-(-b) -b L a X 轨距 图例 垂向、横向轨道不平顺示

（1）垂向轨道不平顺：高低不平顺、水平不平顺、扭曲不平顺、轨面短波不平顺、钢轨轨身垂向周期性不平顺等。

高度不平顺是指轨道沿钢轨长度方向，在垂向上的凹凸不平。

水平不平顺是指轨道沿轨道各个横向截面上左右两股钢轨轨顶面高差的波动变化。

扭曲不平顺是指左右股钢轨轨顶面相对于轨道标准平面的扭曲，用相隔一定距离（国际称作用距离）的两个横截面的水平幅值的代数差度量。

轨面短波不平顺是指钢轨轨顶面沿长度方向上的长度较短范围内的不平顺，包括轨面不均匀磨耗、波纹磨耗、擦伤、剥离掉块、焊缝不平、接头错牙等钢轨表面不平顺。

钢轨轨身垂向周期性不平顺是指钢轨在扎制校直过程中，由于扎锟等影响造成轨身垂向周期性的弯曲变形。

（2）横向轨道不平顺：轨道方向不平顺、轨距偏差、轨身横向周期性不平顺等。

轨道方向（轨向）不平顺是指轨头作用边沿钢轨长度方向的横向凹凸不平顺，相对于轨道中心线，可分左股和右股钢轨方向不平顺。

轨距偏差是指轨道同一横截面，在轨顶面下16mm处，左右两根钢轨之间的最小内侧距离相对于标准轨距的偏差。

钢轨轨身横向周期性不平顺是指钢轨在扎制校直过程中产生的轨身横向周期性弯曲变形。 （3）复合不平顺

复合不平顺是指在轨道同一位置或在影响机车车辆系统性能的长度范围内，共同存在垂向和横向轨道不平顺，形成的双向不平顺；存在两个以上垂向或横向不平顺，形成的单向的叠加不平顺。对行车影响较大的主要有轨向与轨向逆相位复合不平顺、轨向与水平的逆相位不平顺、轨向与轨距的逆相位复合不平顺、水平与轨距的逆相位复合不平顺、高低与水平的逆相位复合不平顺、扭曲与水平的逆相位复合不平顺。

（由于列车蛇行运动和动荷响应，这里将列车在运行过程中因空吊、暗坑等形成的动态水平，纳入水平不平顺进行管理；将列车在运行过程中因扣件离缝外挤、因调高垫片超垫产生钢轨外翻等形成的动态轨距，纳入轨距偏差进行管理。） 2.2轨道不平顺波长特征

轨道几何不平顺是随机的，波长范围较广，不同的波长对列车的平稳性的影响不同，可分为短波、中波和长波不平顺。

波长1m以下的轨面不平顺为短波不平顺，其幅值较小，多在0.1-2mm，主要为钢轨波纹或波浪磨耗、焊缝平顺度超标、钢轨不均匀磨耗、剥离掉块和轨枕间距不量等因素产生。

波长1-30m范围的轨道不平顺为中波不平顺，其幅值在1-35mm不等，主要为钢轨扎制过程中形成的周期性成分和波浪性磨耗、道床路基的残余变形、道床密实度不均、各部件间隙不等、焊缝平顺度不达标、桥涵刚度变化等引起。目前沪昆线轨面形成的波长2-4m的幅值在1mm左右的高低不平顺，主要是因为基建过程中，为提高轨控水平，在路基、道床未经过稳定压实后实施跨无缝线路铺设后钢轨本身形成的塑性变形引起。这种结构病害波形无法通过养修进行修正，也无法通过钢轨打磨进行消除，只有通过大修给予改善。目前沪昆线存在高低、轨向、扭曲、水平、轨距等不平顺，多为中波不平顺。

波长30-150m范围的轨道不平顺为长波不平顺，其幅值在1-60mm不等，甚至更大，主要为路基工后不均沉降、路基施工高程偏差、线路纵断面不达标和桥梁动挠度等因素引起。

三、轨道不平顺对高速铁路的影响

1、不同不平顺对行车的影响

轨道不平顺不仅幅值和波长的变化范围大，且其影响也各不相同。短波不平顺可能引起簧下质量与钢轨间的冲击振动，产生很大的轮轨作用力。周期性成分可能引起机车车辆的谐振，而中、长波尤其是敏感波长成分常常是引起车体产生较大振动的重要原因。

2、不平顺幅值、波长、速度的相互影响

波长与速度一定时，幅值越大，引起的车辆振动和轮轨作用力响应越大； 幅值与速度一定时，波长越长，影响越小，非线性递减，但敏感波长、周期性的谐振波长影响较大。

幅值与波长一定时，速度越髙，影响越大，非线性递增。

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