快速曲線的養(yǎng)護(hù)維修講課

1、快速曲線的養(yǎng)護(hù)維修 在線路設(shè)備中，曲線是線路的薄弱環(huán)節(jié)， 列車在曲線上運(yùn)行時(shí)，受力條件十分復(fù)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(hù)，深入研究曲線病害類型及產(chǎn)生原因，提高養(yǎng)護(hù)維修的作業(yè)技能，以適應(yīng)提速要求。1、曲線現(xiàn)狀及提速帶來(lái)的影響、曲線現(xiàn)狀及提速帶來(lái)的影響 n1.1 曲線現(xiàn)狀曲線現(xiàn)狀 n1.2 提速對(duì)曲線的影響提速對(duì)曲線的影響 1.1 曲線現(xiàn)狀曲線現(xiàn)狀 近幾年來(lái)，由于電氣化的開(kāi)通及運(yùn)輸條件的變化，我們幾乎沒(méi)有全面整正過(guò)曲線，只是長(zhǎng)期采用簡(jiǎn)易撥道法調(diào)整個(gè)別點(diǎn)正矢，甚至只滿足目視平順，非標(biāo)作業(yè)依然存在，造成曲線“反彎”、鵝

2、頭大量存在，同時(shí)對(duì)于順坡率超限及復(fù)合不平順病害沒(méi)有給予高度重視，日積月累，問(wèn)題越來(lái)越多，越來(lái)越難解決，導(dǎo)致現(xiàn)在班組長(zhǎng)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(biāo)準(zhǔn)的仍然存在，由于受順坡率的限制，在曲線改造之前仍無(wú)法調(diào)整。 1.2 提速對(duì)曲線的影響提速對(duì)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(jī)車牽引力等等發(fā)生一系列變化，針對(duì)我們的曲線設(shè)備影響較大的主要有以下幾個(gè)變化：1.2.1沖擊力的變化1.2.2振動(dòng)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(yàn)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(dāng)可觀，不容忽視，通常可用下列公式來(lái)評(píng)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(duì)有軌面掉塊的鋼軌垂直力進(jìn)行過(guò)測(cè)試，結(jié)果與上述公式基本相符。所以運(yùn)行高速列車的軌道鋼軌表面必須有相當(dāng)好的平順性,及時(shí)整治不規(guī)則磨耗等等。1.2.2振動(dòng)荷載的變化n高速列車施加給軌道的振動(dòng)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(qiáng)，日本鐵路根據(jù)多年的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，得到了對(duì)軌道的破壞力與列車軸重和行車速

4、度的經(jīng)驗(yàn)公式：n FPKvn F 列車對(duì)軌道的破壞力；n P 列車各個(gè)軸重之和 n K車體系數(shù)n以上資料表明,在現(xiàn)有的設(shè)備條件下，再加上提速對(duì)設(shè)備帶來(lái)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(duì)我們的維修養(yǎng)護(hù)提出了更高的要求，所以我們要深刻認(rèn)識(shí)病害產(chǎn)生的原因,以防止有害作業(yè)的進(jìn)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(fù)合軌向及水平的逆相復(fù)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(dòng)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(zhǎng)期非標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)、采用簡(jiǎn)易撥道、長(zhǎng)期養(yǎng)護(hù)后沒(méi)有綜合整治和恢復(fù)曲線狀態(tài)等等。（1）曲線圓度偏差對(duì)列車晃動(dòng)的影響的理論分析n對(duì)一條圓曲線而言，在圓度理想的狀態(tài)下，其半徑是一個(gè)不變的常數(shù)，而實(shí)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(jìn)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(dá)：nR=50000/f當(dāng)曲線圓度發(fā)生偏差時(shí)，某一點(diǎn)的實(shí)測(cè)正矢與計(jì)劃正矢之間有一個(gè)差值，設(shè)為f；該點(diǎn)的實(shí)際曲線

6、半徑與理論半徑之間也有一個(gè)差值，設(shè)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(jiàn)，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(duì)同一曲線圓度偏差值，在快速情況下會(huì)產(chǎn)生一個(gè)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(duì)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

7、/h，車體晃動(dòng)對(duì)旅客舒適度的影響將增加到原來(lái)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(yùn)行過(guò)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(duì)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(wèn)題更加突出。這一問(wèn)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(shè)置要求角度分析n曲線養(yǎng)護(hù)作業(yè)方法不當(dāng)，長(zhǎng)期上挑，造成局部半徑變小，這是造成曲線水

8、平加速度的主要原因之一，鵝頭及反彎實(shí)際是一種反超高，將引起列車的劇烈擺動(dòng)，嚴(yán)重的可能造成脫線。n例如:某曲線:半徑1800 ,超高60 ,由于長(zhǎng)期上挑造成曲線局部半徑變小,n R 1800-R900n 超高的計(jì)算公式h=11.8v2/Rn h 60 - h 120n 實(shí)際上 h 60 - h 60 2、軌向及水平的逆相復(fù)合、軌向及水平的逆相復(fù)合n方向水平逆相復(fù)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(guó)的研究和我國(guó)的試驗(yàn)均證實(shí)，方向水平逆相復(fù)合不平順對(duì)行車安全有嚴(yán)重影響。往往是引起脫軌的重要原因。n曲線某一點(diǎn)正矢的偏差，引起該點(diǎn)曲線半徑

9、的變化，那么對(duì)應(yīng)這一變化，有一個(gè)對(duì)應(yīng)的理論超高值，這個(gè)理論超高值與實(shí)設(shè)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(dòng)。另外，在列車荷載的作用下，由于道床產(chǎn)生殘余變形，還會(huì)產(chǎn)生一種水平偏差。當(dāng)曲線的某一點(diǎn)同時(shí)出現(xiàn)圓度偏差與水平偏差時(shí)，就存在一個(gè)迭加問(wèn)題。疊加產(chǎn)生或好或壞的兩種結(jié)果。例如：當(dāng)某一點(diǎn)曲線實(shí)測(cè)正矢大于計(jì)劃正矢時(shí)，這點(diǎn)的實(shí)際曲線半徑則小于理論半徑，將引起該點(diǎn)未被平衡的欠超高增大；假如該點(diǎn)的曲線實(shí)測(cè)超高小于理論超高（即線路水平為“負(fù)水平”），同樣也引起該點(diǎn)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(diǎn)的“實(shí)際正矢大于計(jì)劃正矢”與“實(shí)際超高小于理論超高”兩種情況同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，使

10、該點(diǎn)未被平衡欠超高的增量迭加，使列車晃動(dòng)加劇。方向水平逆相復(fù)合不平順示意圖n與上述情況完全相反時(shí)，即曲線正矢減小、線路水平為正誤差時(shí)，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(diǎn)向曲線內(nèi)側(cè)擺動(dòng)。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(fù)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(yùn)行的平穩(wěn)性增加。 n在實(shí)際養(yǎng)護(hù)的曲線中我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)曲線圓度不良時(shí)，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(fù)擺動(dòng)，形成晃車。（或者說(shuō)，沒(méi)有引起列車晃動(dòng)的有力疊加我們沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。）曲線圓度偏差一般造成車體“擺頭”，即

11、在列車前進(jìn)方向水平擺動(dòng)；而水平偏差造成車體在垂直于列車前進(jìn)方向橫向擺動(dòng)，即“搖晃”，當(dāng)兩種偏差發(fā)生不利迭加時(shí)，即“擺頭”和“搖晃”迭加，形成“三維晃動(dòng)”。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(duì)車體的動(dòng)力學(xué)影響較小，但當(dāng)發(fā)生不利迭加時(shí)，形成了“三維晃動(dòng)”，對(duì)車體的動(dòng)力學(xué)影響將會(huì)明顯增大，直接影響旅客的舒適度，嚴(yán)重時(shí)則會(huì)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(guò)渡部分，通過(guò)方向、水平不斷的變化，引導(dǎo)列車由直線運(yùn)動(dòng)過(guò)渡到曲線運(yùn)動(dòng)。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(jí)超限。現(xiàn)在研究表明，在緩和曲線中水平

12、不良對(duì)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(dòng)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(dòng)。等等這些病害都需要及時(shí)整治，所以一旦出現(xiàn)摩磨耗應(yīng)立即查找原因，及時(shí)整正曲線，防制病害的進(jìn)一步擴(kuò)大。三、曲線養(yǎng)護(hù)維修應(yīng)注意的問(wèn)題三、曲線養(yǎng)護(hù)維修應(yīng)注意的問(wèn)題n1、快速區(qū)段應(yīng)加強(qiáng)對(duì)曲線圓度的控制。 n2、加強(qiáng)對(duì)線路大、中修和技術(shù)改造后早期曲線的維修養(yǎng)護(hù)。n3、安裝地錨，保持曲線線型。n4、強(qiáng)化緩和曲線的養(yǎng)護(hù)。 n5、控制三率變化 n6、做好曲線動(dòng)態(tài)保持n7、綜合查找病

13、害。 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(wèn)題1、快速區(qū)段應(yīng)加強(qiáng)對(duì)曲線圓度的控制。n鐵路線路維修規(guī)則對(duì)于R650m的曲線，按曲線半徑分級(jí)規(guī)定了不同半徑的曲線圓度允許偏差值，但對(duì)于R650m的情況沒(méi)有分級(jí)，只規(guī)定R650m時(shí)，圓曲線正矢連續(xù)差不得超過(guò)6mm。由于快速區(qū)段已不存在R1200m的情況，這樣的規(guī)定對(duì)于快速區(qū)段沒(méi)有針對(duì)性。因此建議：在快速區(qū)段，對(duì)R1200m的曲線圓度偏差實(shí)行分級(jí)管理，按曲線半徑分級(jí)確定曲線正矢連續(xù)差的允許值，以加強(qiáng)對(duì)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(biāo)準(zhǔn)，也是我們現(xiàn)在執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)，詳見(jiàn)

14、下表。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(qiáng)對(duì)線路大、中修和技術(shù)改造后早期曲線的維修養(yǎng)護(hù)。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(shí)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(duì)運(yùn)營(yíng)后，軌道長(zhǎng)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(zhǎng)，養(yǎng)護(hù)維修的工作

15、量小，能長(zhǎng)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(kāi)通速度。日、法、德、瑞等國(guó)都制訂了非常嚴(yán)格的高速軌道鋪設(shè)精度標(biāo)準(zhǔn)（新線施工和大修、維修作業(yè)平順性驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)）。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(shí)撥正曲線。消滅碎彎，尤其是曲線地錨附近，及時(shí)調(diào)整地錨桿長(zhǎng)度。n a lt = 0.0000118 4 tn根據(jù)受力原因建

16、議地錨埋設(shè)在曲線的下股。4、強(qiáng)化緩和曲線的養(yǎng)護(hù)。(1)對(duì)曲線監(jiān)測(cè)點(diǎn)加密，提高養(yǎng)護(hù)維修標(biāo)準(zhǔn)對(duì)曲線監(jiān)測(cè)點(diǎn)加密，提高養(yǎng)護(hù)維修標(biāo)準(zhǔn) 提速前規(guī)章R650m時(shí)正矢差不大于3mm,提速后要求R1600m時(shí)誤差不大于2mm。緩和曲線的測(cè)點(diǎn)由原來(lái)的10米一個(gè)增加為5米一個(gè)。并要求大平良好，高低、水平誤差不能超限。超高必須按設(shè)計(jì)的順坡率遞增，即超高/緩長(zhǎng)進(jìn)行遞增，不能超標(biāo)。同時(shí)曲線頭尾位置不可移動(dòng)。 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(jìn)一步研究。n(2)是加強(qiáng)對(duì)復(fù)合不平順的監(jiān)控是加強(qiáng)對(duì)復(fù)合不平順的監(jiān)控n在過(guò)去低速條件下，由于列車對(duì)線路平順性敏感度較低，人們

17、對(duì)此缺乏關(guān)注。養(yǎng)路工區(qū)按照維規(guī)規(guī)定，對(duì)于曲線檢查的軌距和水平（超高）每月檢查兩次。而對(duì)于曲線圓度（正矢）每三個(gè)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(wèn)題，工長(zhǎng)根本就不知道。為了解決這一問(wèn)題，我們?cè)诩夹g(shù)管理上進(jìn)行了如下改進(jìn)：n（1） 適當(dāng)加密曲線測(cè)點(diǎn)。n 路局工務(wù)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(bǔ)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(cè)點(diǎn)，半徑2000米以上的曲線緩和曲線5米一測(cè)點(diǎn)。n（2）適當(dāng)增加對(duì)曲線的檢查次數(shù)。 將過(guò)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(shí)，檢查正矢測(cè)點(diǎn)的曲線 超高（水平）。 n（

18、3） 上述兩種檢查共同對(duì)照性地記錄在一個(gè)表上。參見(jiàn)下表。測(cè)點(diǎn) 012345678 f c 分析處理（5）對(duì)檢查結(jié)果進(jìn)行綜合分析。 除常規(guī)分析外，增加對(duì)不利迭加病害的分析，并及時(shí)進(jìn)行消除。上表中當(dāng)“ f”和“ c”的分別為實(shí)測(cè)正矢與計(jì)劃正矢之差和實(shí)測(cè)超高與計(jì)劃超高之差，當(dāng)“ f”和“ c”符號(hào)相反時(shí)，即判定為“曲線圓度偏差與水平偏差的不利迭加”。當(dāng)“ f”和“ c”的符號(hào)相反且其絕對(duì)值之和超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，即判定為“曲線圓度偏差與水平偏差的復(fù)合病害”。這個(gè)數(shù)值的大小目前尚未見(jiàn)權(quán)威部門公布，根據(jù)維規(guī)等文件的單項(xiàng)規(guī)定分析，在160km/h條件下，這個(gè)數(shù)值應(yīng)在612mm范圍內(nèi)選取，建議工務(wù)基層維修管理部門進(jìn)行研究，積累經(jīng)驗(yàn)。 軌向及水平同時(shí)大于下表值時(shí)，將造成相應(yīng)的超限。下表是直線上的經(jīng)驗(yàn)值，在曲線上，尤其是緩和曲線上，造成的晃車還要嚴(yán)重。項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)160/140/軌向水平軌向水平驗(yàn)收值242.54一級(jí)分2.5646二級(jí)分4858三級(jí)分597.595