快速曲線的養(yǎng)護維修講課

1、快速曲線的養(yǎng)護維修 在線路設備中，曲線是線路的薄弱環(huán)節(jié)， 列車在曲線上運行時，受力條件十分復雜，隨著列車速度的提高，本身薄弱的曲線地段病害日益明顯，晃車及軌檢車扣分明顯增多，為此，我們必須高度重視曲線養(yǎng)護，深入研究曲線病害類型及產(chǎn)生原因，提高養(yǎng)護維修的作業(yè)技能，以適應提速要求。1、曲線現(xiàn)狀及提速帶來的影響、曲線現(xiàn)狀及提速帶來的影響 n1.1 曲線現(xiàn)狀曲線現(xiàn)狀 n1.2 提速對曲線的影響提速對曲線的影響 1.1 曲線現(xiàn)狀曲線現(xiàn)狀 近幾年來，由于電氣化的開通及運輸條件的變化，我們幾乎沒有全面整正過曲線，只是長期采用簡易撥道法調(diào)整個別點正矢，甚至只滿足目視平順，非標作業(yè)依然存在，造成曲線“反彎”、鵝

2、頭大量存在，同時對于順坡率超限及復合不平順病害沒有給予高度重視，日積月累，問題越來越多，越來越難解決，導致現(xiàn)在班組長不愿意去解決。列車提速后，這些病害造成了曲線大面積晃車。另目前我段管內(nèi)技術(shù)狀態(tài)不良如超高不符合標準的仍然存在，由于受順坡率的限制，在曲線改造之前仍無法調(diào)整。 1.2 提速對曲線的影響提速對曲線的影響n速度的變化使軌道所承受的荷載、沖擊力、破壞力以及機車牽引力等等發(fā)生一系列變化，針對我們的曲線設備影響較大的主要有以下幾個變化：1.2.1沖擊力的變化1.2.2振動荷載的變化1.2.3破壞力的變化1.2.1沖擊力的變化 大量研究、試驗結(jié)果表明，列車速度提高后，具有不平順的車輪或軌道產(chǎn)生

3、的沖擊力相當可觀，不容忽視，通?？捎孟铝泄絹碓u估沖擊附加荷載nPavkmn a-不平順斜率n v-行車速度，m/sn k-線路剛度，N/mn m-車輪簧下質(zhì)量,kgn 北方交大曾在京秦線快速鐵路上對有軌面掉塊的鋼軌垂直力進行過測試，結(jié)果與上述公式基本相符。所以運行高速列車的軌道鋼軌表面必須有相當好的平順性,及時整治不規(guī)則磨耗等等。1.2.2振動荷載的變化n高速列車施加給軌道的振動荷載，可使道碴顆粒之間的摩阻力下降，石碴流坍，線路變形增加，造成曲線線形不易保持。 1.2.3 破壞力的變化隨著列車速度的提高，軌道所受的破壞力增強，日本鐵路根據(jù)多年的運營經(jīng)驗，得到了對軌道的破壞力與列車軸重和行車速

4、度的經(jīng)驗公式：n FPKvn F 列車對軌道的破壞力；n P 列車各個軸重之和 n K車體系數(shù)n以上資料表明,在現(xiàn)有的設備條件下，再加上提速對設備帶來的不利影響,要保證本身技術(shù)狀態(tài)不良的曲線不出現(xiàn)失格，這就對我們的維修養(yǎng)護提出了更高的要求，所以我們要深刻認識病害產(chǎn)生的原因,以防止有害作業(yè)的進一步產(chǎn)生。2、曲線現(xiàn)存主要病害及產(chǎn)生的原因、曲線現(xiàn)存主要病害及產(chǎn)生的原因n2.1 曲線不圓順，存在“鵝頭”或反彎n2.2 軌向及水平的逆相復合軌向及水平的逆相復合n2.3 緩和曲線綜合狀態(tài)不良n 2.4 曲線地段軌枕失效，動態(tài)軌向變化。n 2.5 連續(xù)三波或多波的短波不平順， 1、曲線不圓順，存在曲線不圓順

5、，存在“鵝頭鵝頭”或反彎，或反彎，鋼軌不均勻側(cè)磨鋼軌不均勻側(cè)磨n曲線病害最多也最為籠統(tǒng)的就是曲線不圓順，曲線不圓順由很多原因造成，如長期非標準作業(yè)、采用簡易撥道、長期養(yǎng)護后沒有綜合整治和恢復曲線狀態(tài)等等。（1）曲線圓度偏差對列車晃動的影響的理論分析n對一條圓曲線而言，在圓度理想的狀態(tài)下，其半徑是一個不變的常數(shù)，而實際上，在列車荷載的不斷沖擊下，曲線的圓度往往發(fā)生變化。線路維修管理中通常用20m弦丈量曲線正矢的方法分析曲線的圓度，并據(jù)此進行撥正作業(yè)。曲線正矢f和曲線半徑R的關(guān)系可用下式表達：nR=50000/f當曲線圓度發(fā)生偏差時，某一點的實測正矢與計劃正矢之間有一個差值，設為f；該點的實際曲線

6、半徑與理論半徑之間也有一個差值，設為R。二者之間的關(guān)系是：nR=50000/f50000/（f+f）=50000*f/f*（f+f）n在曲線上勻速行駛的列車車體橫向加速度：na=V/R（V行車速度）。n由于曲線圓度的偏差，造成車體橫向加速度的變化：na= V/RV/（R+R）na = V*R/ R*（R+R）n由上式可見，車體橫向加速度的變化與行車速度為正向二次拋物線關(guān)系，與曲線圓度偏差近似成正比線形關(guān)系。因此，對同一曲線圓度偏差值，在快速情況下會產(chǎn)生一個較一般速度情況下大的多的橫向加速度。換言之，曲線圓度偏差對晃車的影響隨著行車速度的增加而成倍增加，行車速度由80km/h增加到160km/h

7、，車體晃動對旅客舒適度的影響將增加到原來的4倍。所以在快速行車條件下，需要曲線的圓度具有更高的精度。（2）從圓順度不良造成曲線不均勻側(cè)磨角度分析n由于曲線圓度的偏差，列車在運行過程中不斷擺晃，車輪輪緣與鋼軌之間的作用力周期性變化，造成曲線上股鋼軌的周期性不均勻側(cè)磨。這種現(xiàn)象比較普遍，只是不均勻側(cè)磨的程度不同。隨著行車速度的不斷提高，曲線圓度偏差對車體擺晃的影響成倍增加，使曲線上股鋼軌的不均勻側(cè)磨問題更加突出。這一問題還直接影響了曲線上股鋼軌的使用壽命，增大了道床的殘余變形，增加了線路維修的工作量。（3）從超高設置要求角度分析n曲線養(yǎng)護作業(yè)方法不當，長期上挑，造成局部半徑變小，這是造成曲線水平加

8、速度的主要原因之一，鵝頭及反彎實際是一種反超高，將引起列車的劇烈擺動，嚴重的可能造成脫線。n例如:某曲線:半徑1800 ,超高60 ,由于長期上挑造成曲線局部半徑變小,n R 1800-R900n 超高的計算公式h=11.8v2/Rn h 60 - h 120n 實際上 h 60 - h 60 2、軌向及水平的逆相復合、軌向及水平的逆相復合n方向水平逆相復合不平順是指在同一位置既有方向不平順又有水平不平順，并且軌道鼓曲方向與高軌位置形成反超高狀態(tài)。日本等國的研究和我國的試驗均證實，方向水平逆相復合不平順對行車安全有嚴重影響。往往是引起脫軌的重要原因。n曲線某一點正矢的偏差，引起該點曲線半徑的變

9、化，那么對應這一變化，有一個對應的理論超高值，這個理論超高值與實設超高值之差造成未被平衡離心加速度的變化，形成車體晃動。另外，在列車荷載的作用下，由于道床產(chǎn)生殘余變形，還會產(chǎn)生一種水平偏差。當曲線的某一點同時出現(xiàn)圓度偏差與水平偏差時，就存在一個迭加問題。疊加產(chǎn)生或好或壞的兩種結(jié)果。例如：當某一點曲線實測正矢大于計劃正矢時，這點的實際曲線半徑則小于理論半徑，將引起該點未被平衡的欠超高增大；假如該點的曲線實測超高小于理論超高（即線路水平為“負水平”），同樣也引起該點未被平衡的欠超高增大。因此，在快速行車條件下，曲線某一點的“實際正矢大于計劃正矢”與“實際超高小于理論超高”兩種情況同時出現(xiàn)時，使該點

10、未被平衡欠超高的增量迭加，使列車晃動加劇。方向水平逆相復合不平順示意圖n與上述情況完全相反時，即曲線正矢減小、線路水平為正誤差時，也是一種不利的迭加，使未被平衡的欠超高增大，造成車體在該點向曲線內(nèi)側(cè)擺動。n其它情況，諸如曲線正矢增加而線路水平為正誤差的情況、曲線正矢減小而線路水平為負誤差的情況，均屬于有利的迭加，兩種病害相互抵消，使列車運行的平穩(wěn)性增加。 n在實際養(yǎng)護的曲線中我們發(fā)現(xiàn)，當曲線圓度不良時，曲線圓度偏差與水平偏差在不利情況下的迭加出現(xiàn)較多，而且往往交替出現(xiàn)，這樣就造成列車反復擺動，形成晃車。（或者說，沒有引起列車晃動的有力疊加我們沒有發(fā)現(xiàn)。）曲線圓度偏差一般造成車體“擺頭”，即在列

11、車前進方向水平擺動；而水平偏差造成車體在垂直于列車前進方向橫向擺動，即“搖晃”，當兩種偏差發(fā)生不利迭加時，即“擺頭”和“搖晃”迭加，形成“三維晃動”。雖然僅就某一種偏差而言，并不超限，假如車體“擺頭”或“搖晃”單一出現(xiàn)，對車體的動力學影響較小，但當發(fā)生不利迭加時，形成了“三維晃動”，對車體的動力學影響將會明顯增大，直接影響旅客的舒適度，嚴重時則會影響行車安全。 3、緩和曲線綜合狀態(tài)不良n緩和曲線作為直線與圓曲線的過渡部分，通過方向、水平不斷的變化，引導列車由直線運動過渡到曲線運動。如果水平、高低、方向不合理或不匹配將直接造成曲線的水平加速度增大，形成三級超限?，F(xiàn)在研究表明，在緩和曲線中水平不良

12、對于行車的影響要高于正矢的影響。緩和曲線超高順坡率不均勻是產(chǎn)生水平加速度的直接原因。n4、曲線地段軌枕失效或存在空吊等等引起動態(tài)軌向變化。n5、連續(xù)三波或多波的短波不平順，如曲線上的碎彎，接頭不平順、連續(xù)不均勻磨耗等造成高頻振動。等等這些病害都需要及時整治，所以一旦出現(xiàn)摩磨耗應立即查找原因，及時整正曲線，防制病害的進一步擴大。三、曲線養(yǎng)護維修應注意的問題三、曲線養(yǎng)護維修應注意的問題n1、快速區(qū)段應加強對曲線圓度的控制。 n2、加強對線路大、中修和技術(shù)改造后早期曲線的維修養(yǎng)護。n3、安裝地錨，保持曲線線型。n4、強化緩和曲線的養(yǎng)護。 n5、控制三率變化 n6、做好曲線動態(tài)保持n7、綜合查找病害。

13、 n8、快速區(qū)段曲線采用耐磨鋼軌。 n9、利用軌檢車圖紙n10、曲線作業(yè)中的連帶問題1、快速區(qū)段應加強對曲線圓度的控制。n鐵路線路維修規(guī)則對于R650m的曲線，按曲線半徑分級規(guī)定了不同半徑的曲線圓度允許偏差值，但對于R650m的情況沒有分級，只規(guī)定R650m時，圓曲線正矢連續(xù)差不得超過6mm。由于快速區(qū)段已不存在R1200m的情況，這樣的規(guī)定對于快速區(qū)段沒有針對性。因此建議：在快速區(qū)段，對R1200m的曲線圓度偏差實行分級管理，按曲線半徑分級確定曲線正矢連續(xù)差的允許值，以加強對快速區(qū)段曲線圓度的控制。n鐵道部于2004年推薦了快速線路大半徑曲線圓度維修控制標準，也是我們現(xiàn)在執(zhí)行的標準，詳見下表

14、。n R（m） 緩和曲線正矢(mm)圓曲線正矢連續(xù)差（mm） 圓曲線正矢最大最小差（mm） 8001600 2472、加強對線路大、中修和技術(shù)改造后早期曲線的維修養(yǎng)護。線路大、中修和技術(shù)改造后的穩(wěn)定期是各種線路病害產(chǎn)生的萌芽期，必須給予足夠的重視，要及時消滅曲線鵝頭，整正曲線圓度，消除道床的殘余變形造成的水平、三角坑等病害，調(diào)直鋼軌硬彎，保持鋼軌連接零件的齊全有效，消滅晃車源，則可有效避免或延緩曲線不均勻側(cè)磨的形成。否則，病害一旦形成，整治的難度將大大增加。n據(jù)歐洲的研究，軌道初始平順狀態(tài)對運營后，軌道長期的平順狀態(tài)和維修工作量有決定性的影響。初始平順性好的軌道，維修周期長，養(yǎng)護維修的工作量小

15、，能長期保持良好的平順狀態(tài)，初始平順性差的軌道，不僅維修周期短，即使增加維修作業(yè)次數(shù)也難以改變軌道初期“先天”的不良水平。此外，軌道的初始平順性還直接影響，控制新線和大修后軌道的開通速度。日、法、德、瑞等國都制訂了非常嚴格的高速軌道鋪設精度標準（新線施工和大修、維修作業(yè)平順性驗收標準）。從源頭上控制和消滅病害的產(chǎn)生。3、做好曲線線型保持n全面安裝曲線地錨，鎖定曲線，減少曲線在列車沖擊下的變化，曲線頭尾石碴必須飽滿，防止出現(xiàn)“鵝頭”，并利用地錨樁作為曲線的撥道樁，以利于及時撥正曲線。消滅碎彎，尤其是曲線地錨附近，及時調(diào)整地錨桿長度。n a lt = 0.0000118 4 tn根據(jù)受力原因建議地

16、錨埋設在曲線的下股。4、強化緩和曲線的養(yǎng)護。(1)對曲線監(jiān)測點加密，提高養(yǎng)護維修標準對曲線監(jiān)測點加密，提高養(yǎng)護維修標準 提速前規(guī)章R650m時正矢差不大于3mm,提速后要求R1600m時誤差不大于2mm。緩和曲線的測點由原來的10米一個增加為5米一個。并要求大平良好，高低、水平誤差不能超限。超高必須按設計的順坡率遞增，即超高/緩長進行遞增，不能超標。同時曲線頭尾位置不可移動。 直線順坡和余弦順坡（S型非直線順坡），從理論上講s型順坡更有利于行車的平穩(wěn)和旅客舒適，有待于進一步研究。n(2)是加強對復合不平順的監(jiān)控是加強對復合不平順的監(jiān)控n在過去低速條件下，由于列車對線路平順性敏感度較低，人們對此

17、缺乏關(guān)注。養(yǎng)路工區(qū)按照維規(guī)規(guī)定，對于曲線檢查的軌距和水平（超高）每月檢查兩次。而對于曲線圓度（正矢）每三個月才檢查一次，而且分別記錄在不同的記錄本上，是否存在病害迭加問題，工長根本就不知道。為了解決這一問題，我們在技術(shù)管理上進行了如下改進：n（1） 適當加密曲線測點。n 路局工務處關(guān)于印發(fā)第五次提速后有關(guān)行車安全和人身安全補充規(guī)定的通知中明確了曲線檢查半徑2000米及以下的曲線每5米一測點，半徑2000米以上的曲線緩和曲線5米一測點。n（2）適當增加對曲線的檢查次數(shù)。 將過去每季檢查一遍改為與線路水平同步檢查。（每月兩遍）n（3）檢查曲線圓度的同時，檢查正矢測點的曲線 超高（水平）。 n（3）

18、 上述兩種檢查共同對照性地記錄在一個表上。參見下表。測點 012345678 f c 分析處理（5）對檢查結(jié)果進行綜合分析。 除常規(guī)分析外，增加對不利迭加病害的分析，并及時進行消除。上表中當“ f”和“ c”的分別為實測正矢與計劃正矢之差和實測超高與計劃超高之差，當“ f”和“ c”符號相反時，即判定為“曲線圓度偏差與水平偏差的不利迭加”。當“ f”和“ c”的符號相反且其絕對值之和超過一定數(shù)值時，即判定為“曲線圓度偏差與水平偏差的復合病害”。這個數(shù)值的大小目前尚未見權(quán)威部門公布，根據(jù)維規(guī)等文件的單項規(guī)定分析，在160km/h條件下，這個數(shù)值應在612mm范圍內(nèi)選取，建議工務基層維修管理部門進行研究，積累經(jīng)驗。 軌向及水平同時大于下表值時，將造成相應的超限。下表是直線上的經(jīng)驗值，在曲線上，尤其是緩和曲線上，造成的晃車還要嚴重。項目及標準160/140/軌向水平軌向水平驗收值242.54一級分2.5646二級分4858三級分597.595、