軌道復(fù)合不平順的判定與分析

陸賢斌 上海鐵路局工務(wù)處

軌道復(fù)合不平順的判定與分析

陸賢斌 上海鐵路局工務(wù)處

結(jié)合軌檢車檢測(cè)數(shù)據(jù)及日常動(dòng)態(tài)添乘，發(fā)現(xiàn)軌道的復(fù)合不平順是引起列車晃車的主要原因之一。 通過(guò)研究復(fù)合不平順與水平加速度的關(guān)系，從而分析引起列車晃車的原因，發(fā)現(xiàn)逆相位復(fù)合不平順對(duì)列車行車安全以及平穩(wěn)性的影響較大，工務(wù)部門(mén)應(yīng)在日常檢查維修中應(yīng)加以重視。

軌檢車；軌道復(fù)合不平順；水平加速度

1　前言

隨著近些年軌道檢查技術(shù)的不斷發(fā)展完善以及“檢養(yǎng)修”的逐步推廣，動(dòng)態(tài)檢查數(shù)據(jù)對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的指導(dǎo)意義越發(fā)明顯，合理高效的利用軌道檢查數(shù)據(jù)對(duì)于工務(wù)養(yǎng)護(hù)維修有著重要的意義。軌檢車作為重要的軌道檢查設(shè)備，其主要檢查項(xiàng)目為軌道幾何不平順，其中復(fù)合不平順是一種比較特殊的情況，現(xiàn)就復(fù)合不平順對(duì)列車的影響加以分析

在同一軌道位置上，同時(shí)存在垂向和橫向不平順，我們稱這種情況為軌道復(fù)合不平順。根據(jù)垂向和橫向不平順對(duì)列車產(chǎn)生的水平加速度的不同作用效果，軌道復(fù)合不平順又可分為逆相位復(fù)合不平順和順相位復(fù)合不平順兩種形式。不同的復(fù)合不平順對(duì)于列車造成的影響區(qū)別較大，現(xiàn)就結(jié)合軌檢車波形圖來(lái)分析不同復(fù)合不平順對(duì)于列車的影響。

2　逆相位復(fù)合不平順

當(dāng)橫向不平順和垂向不平順對(duì)列車產(chǎn)生的水平加速度方向一致時(shí)，稱作為逆相位復(fù)合不平順。通過(guò)軌檢車的波形圖，我們發(fā)現(xiàn)逆相位復(fù)合不平順既表現(xiàn)為橫向不平順和垂向不平順的正負(fù)方向相反。

在同一個(gè)地點(diǎn)，存在正負(fù)號(hào)相反的高低和軌向不平順（高低為負(fù)，軌向?yàn)檎┤鐖D1所示，或者（軌向?yàn)檎?，高低為?fù)）如圖2所示，為軌道逆相位復(fù)合不平順。

圖1 軌向?yàn)樨?fù)，高低為正的逆相位復(fù)合不平順

圖2 軌向?yàn)檎?，高低為?fù)的逆相位復(fù)合不平順

逆相位復(fù)合不平順對(duì)于列車的影響到底有多大？2015年9月對(duì)滬昆線進(jìn)行動(dòng)態(tài)添乘，發(fā)現(xiàn)16處較為嚴(yán)重的晃車，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)合，發(fā)現(xiàn)其中9處晃車地段存在逆相位復(fù)合不平順。

可見(jiàn)軌道逆相位復(fù)合不平順是影響列車行車安全，引起晃車的重要因素之一。其對(duì)列車的影響主要體現(xiàn)在對(duì)列車產(chǎn)生的水平加速度。現(xiàn)通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算軌道不平順對(duì)列車產(chǎn)生的水平加速度的大小來(lái)分析復(fù)合不平順對(duì)行車安全的影響。

2.1軌向不平順對(duì)列車產(chǎn)生的水平加速度

在直線地段存在的軌向，為了方便計(jì)算，我們可以將直線上的軌向比作是一段曲線來(lái)計(jì)算，根據(jù)公式Y(jié)=L2/2R（Y、L、R均以m計(jì)），得出R=L2/2Y。

其中：

Y-軌向的不平順值，單位mm；%

R-假設(shè)曲線的半徑，單位m；

L-半波長(zhǎng)，即軌向不平順波長(zhǎng)的一半，單位m。

再根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)原理，在此處對(duì)列車產(chǎn)生的水平加速度為

α=V2/R=v2y/63504L2% %%%%

（其中的的63504這個(gè)數(shù)值來(lái)自于單位的換算）

再考慮運(yùn)行列車的彈簧壓縮則產(chǎn)生的水平加速度為

α=（1+β）v2y/63504L2

其中：

α-軌向不平順作用于列車的水平加速度，單位為g；

V-列車的實(shí)際運(yùn)行速度，單位為km/h；

β-彈簧附加系數(shù)，一般取0.2。

2.2水平不平順對(duì)列車產(chǎn)生的水平加速度

如圖3為列車運(yùn)行在直線地段時(shí)的受力情況。當(dāng)水平不平順在直線地段時(shí)，車體受到的力是垂直水平方向的，顯而易見(jiàn)，這時(shí)不會(huì)產(chǎn)生對(duì)車體的水平加速度。如圖4為列車運(yùn)行在曲線上的受力情況。當(dāng)水平不平順在曲線地段時(shí)，根據(jù)車體的受力情況我們發(fā)現(xiàn)，其作用效果相當(dāng)于在曲線上形成一定的過(guò)超高（欠超過(guò)），這時(shí)必然產(chǎn)生一個(gè)未被平衡的水平力，從而產(chǎn)生一定的水平加速度。

α=V2/R-gh/s%%%%%%%%%%%%% %%%%

其中：

h-曲線的超高，單位為mm；

g-重力加速度，單位為g；

s-兩鋼軌中心距，單位為mm。

圖3 列車運(yùn)行在直線上的受力情況

綜上所述，水平不平順在曲線地段時(shí)會(huì)對(duì)列車產(chǎn)生一定的水平加速度。

2.3軌向、水平逆相位復(fù)合不平順對(duì)列車產(chǎn)生的水平加速度

當(dāng)軌向、水平逆相位復(fù)合時(shí)，我們可以把軌向看成為一條曲線，水平不平順則為這條曲線出現(xiàn)反超H，根據(jù)圓周的運(yùn)動(dòng)原理對(duì)列車產(chǎn)生水平加速度α=V2/ R（a單位m/s2），把H=11.8V2/R（v單位km/ h）換算成V2=RH/11.8代入上式得水平加速度為：α=V2/R=H/1498.42；考慮運(yùn)行列車的彈簧壓縮則水平加速度為α=（1+β）H/1498.42。又因?yàn)檐壪?、水平逆相位?fù)合，這時(shí)對(duì)列車產(chǎn)生方向相同的水平加速度，所以實(shí)際水平加速度為：

α=1.2（v2x/63504L2+H/1498.42）

從上述公式我們就能清楚的看出，由于逆相位復(fù)合，水平、軌向不平順對(duì)列車產(chǎn)生水平加速度的作用效果存在一個(gè)疊加的現(xiàn)象，這必然對(duì)行車安全產(chǎn)生更大的隱患。

通過(guò)公式我們發(fā)現(xiàn)，假設(shè)α=1.2H/ 1498.42=0.01g可反計(jì)算出H=13 mm，也就是說(shuō)在一處軌向、水平逆相位不平順中，每13 mmd的水平不平順會(huì)對(duì)列車產(chǎn)生一個(gè)0.01 g的水平加速度，而水平加速度是引起晃車的主要原因。

3　順向位復(fù)合不平順

當(dāng)橫向不平順和垂向不平順對(duì)列車產(chǎn)生的水平加速度方向相反時(shí)，我們稱作為順相位復(fù)合不平順。如圖5所示，（方向?yàn)檎?，高低為正），為軌道順相位?fù)合不平順。

圖5 軌向?yàn)檎叩蜑檎捻樝辔粡?fù)合不平順

從圖5我們可以看到，此處為軌向?yàn)檎叩蜑檎捻樝辔粡?fù)合不平順。這時(shí)軌向和高低產(chǎn)生的水平加速度對(duì)列車的作用效果剛好相互抵消，反而減輕了對(duì)車體的影響。

4　逆相位復(fù)合不平順的查找

通過(guò)上述分析，我們發(fā)現(xiàn)逆相位復(fù)合不平順是引起晃車的主要原因之一。有時(shí)候在軌檢車檢測(cè)報(bào)告較好的地段出現(xiàn)晃車，這時(shí)就應(yīng)該查看軌檢車波形圖，有可能是逆相位復(fù)合不平順引起的。對(duì)于如何查找逆相位復(fù)合不平順，最直觀的方法就是通過(guò)觀察分析軌檢車的波形圖，所以對(duì)于軌檢車檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析，我們不僅停留在檢測(cè)報(bào)告的分析上，更應(yīng)該注意波形圖的查看。

合理有效的利用軌檢車波形圖是查找復(fù)合不平順最有效的方法。隨著工務(wù)維修質(zhì)量的不斷提高，線路質(zhì)量得到了根本的改善，單項(xiàng)大值扣分越來(lái)越少，在控制大值扣分的同時(shí)，我們也應(yīng)特別注意逆相位復(fù)合不平順，這已成為引起晃車的重要原因之一。

［1］鄧學(xué)通.《準(zhǔn)高速軌檢車檢測(cè)原理及應(yīng)用》.中國(guó)鐵道出版社，2004（8）.

［2］王金報(bào)、戚昌憲等.《鐵道工務(wù)》.中國(guó)鐵道出版社.2003.

［3］汪勤、吳紀(jì)才.《軌道復(fù)合不平順權(quán)重系數(shù)的求解方法》.《鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)》.2005.

責(zé)任編輯：宋 飛

來(lái)稿時(shí)間：2016-06-02