厚度应达到350mm,这里的下行线道床厚度为250mm,因而实测的桥面加速度级或加速度值大些也就成为必然的结果了。
(5)本节小结
1)同是桥上弹性轨枕而道床厚度不同时,对桥面振动水平是有影响的。薄的大些,厚的小些。
2)桥上道床厚度应该达到设计要求350mm的规定。不足者可使用弹性轨枕。 15.4.4 国内外弹性轨枕前期研究成果简介
铁科院与西南交大从上世纪90年代开始研制试铺弹性轨枕,日本从70年代开始试铺试验研究工作,德国GR?TZ公司和奥地利Getzner公司研发了各种类型的枕下垫板,本课题从2004年开始研发新一代弹性轨枕,并已顺利地完成了桥涵、路基上试铺弹性轨枕的试验研究工作。为增加对使用弹性轨枕的全面深刻认识,这里引用早先国内外有关弹性轨枕的试铺试验成果,以说明弹性轨枕在既有线提速改造和高速客运专线建设中的工程应用前景。
(1)铁科、西南交大的研究成果简介 归纳起来,主要成果有: 1)轮载变动
轮载变动弹性轨枕轨道比普通轨枕轨道约降低3%。 2)钢轨磨耗
钢轨磨耗弹性轨枕轨道为0.017mm/Mt,普通轨枕轨道为0.029mm/Mt,约降低41%。铺设弹性轨枕特别有利于对波磨轨的抑制作用。
3)道床残余变形积累下沉量
经试铺两年后的观测,弹性轨枕轨道平均为3.28mm,普通轨枕轨道为11.28mm,约减少70%。
4)道碴粉化率
经试铺三年后对道床清筛的观测,弹性轨枕轨道为11.59%,普通轨枕轨道为20.85%,约降低44%。
5)养护维修工作量
调查表明,普通轨枕的钢轨接头一个星期要保养一次,而铺设弹性轨枕后,半年甚至一年不需进行保养。
31
调查统计表明,使用弹性轨枕的有碴轨道,一般可减少养护维修工作量40%,节省材料消耗量90%,可延长线路大中修周期3~5年。
(2)日本新干线的研究成果简介 归纳起来,主要成果有: 1)道床下沉曲线的比较
图15.4.7给出了各种弹性轨枕与普通轨枕有碴轨道道床下沉曲线的实测结果。初始下沉量弹性轨枕仅为1.5mm,普通轨枕约为15mm,相差10倍之多。随着荷载反复作用次数的增加,弹性轨枕的道床下沉量仍然较小,渐近直线的坡度很小,而普通轨枕的道床仍然继续有较大的下沉,渐近直线的坡度也大。
图15.4.7 弹性轨枕与普通轨枕道床下沉曲线的比较
2)养护维修状态的比较
通过对东海道新干线三河安城~名古屋间下行线曲线高架桥上弹性轨枕和普通轨枕两种有碴轨道(长2.8km)在7个月内高低、轨向不平顺的调查统计,每百日轨道不平顺发展的平均值,高低不平顺弹性轨枕为0.25mm,普通轨枕为0.36mm;轨向不平顺弹性轨枕为0.14mm,普通轨枕为0.33mm,可见,弹性轨枕有碴轨道具有良好的少维修效果。
3)轨道振动噪声的比较
? 以10000根弹性轨枕有碴轨道与普通轨枕有碴轨道比较,振动级下降7dB,噪声级下降1~2dB。并且枕下垫板未发现破裂、剥落和变质,大大减少了轨道维修工作量。
? 以10000根弹性轨枕板式轨道与标准板式轨道比较,高架桥侧面振动级差下降7dB,噪声级差下降7dB。这表明弹性轨枕能起到减振和降低二次噪声的作用。
? 地面振动降低效果显著,铺设弹性轨枕的轨道即使是走行速度270km/h,
32
也与运营速度220km/h时的普通轨枕有碴轨道的振动级相同,甚至还低。
? 铺设弹性轨枕的道床振动加速度级,在走行速度270km/h条件下,比普通轨枕220km/h时的道床加速度级还低,约低3~4dB。
4)无论是用于有碴轨道还是板式轨道,也无论是用于高架桥还是普通路基上,都获得了降低振动和噪声的作用,减少了轨道维修工作量。这一技术的应用,对铁路轨道现代化的发展有重要意义。
(3)奥地利Getzner的研发成果简介 归纳起来,主要成果有:
1)能有效地缓和轮载冲击作用,降低道床和路基的平均动力荷载。 2)能有效地降低轨道振动与噪声(63Hz,10~15dB)及其传播。 3)大大提高轨道弹性,延长线路维修周期,降低轨道维护成本。 4)能减缓钢轨波磨的形成与发展。
5)可应用于有轨电车、地铁轻轨、既有线改造、高速铁路的桥隧、路基区间、道岔区和过渡段的有碴轨道与无碴轨道,其性能可满足特定的需要。
15.5 弹性轨枕现场运营调查
15.5.1 青衣江大桥有碴桥上弹性轨枕使用调查 (1)试铺概况
为解决桥上有碴轨道道床厚度不足和轨道刚度过大的问题,成都铁路局结合成昆线线路大修,于2004年12月15~20日在成昆线青衣江特大桥桥上(K139+550~K139+600)连续铺设了100根Ⅱ型弹性混凝土桥枕(图15.5.1),使用至今已有两年。
图15.5.1 青衣江大桥弹性轨枕试验段
33
弹性轨枕试铺前,该段线路为60kg/m钢轨,普通木枕,Ⅱ级道碴(厚度不足200mm)的无缝线路,线路纵坡为4.2‰。大修换铺弹性桥枕后,该试验段道床厚度未变,其两端成都方为木枕线路(桥上设温度调节器),昆明方为Ⅱ型普通混凝土桥枕,道碴为?级。
该区段牵引机车为SS3电力机车,列车密度每天为74列,允许速度为95km/h,年通过总重为61.934Mt·km。
(2)轨检车动态检查结果
弹性轨枕铺设前2次和铺设后7次的轨检车动态检测评分结果的比较,如表15.5.1所示,弹性轨枕铺设后的最初1个月(即2005年1月12日)轨检车不良扣分为2分,之后的一年半时间内,轨检车不良扣分均为0分,明显低于与其两端相连接的木枕和普通混凝土枕地段的扣分。表明铺设弹性轨枕后线路质量有了明显提高。
表15.5.1 三种轨枕线路轨检车动态检测扣分(K139~K140)
检测时间 2004.10.21 2004.12.16 2005.01.12 2005.05.23 2005年三季度 2005年四季度 2006年一季度 2006年二季度 2006年三季度 木枕区段 7 13 6 4 2 2 4 4 4 弹性轨枕区段 10 26 2 0 0 0 0 0 0 普通桥枕区段 10 20 6 4 0 2 2 2 2 备注 换枕前 换枕中 换枕后 换枕后 换枕后 换枕后 换枕后 换枕后 换枕后 (3)线路设备月检检查结果
表15.5.2给出了成都工务段乐山工区和车间在2004年11月~2006年9月期间,按《铁路线路维修规则》对三种轨枕线路设备月检的检查结果(摘自成都工务段乐山工区检查记录)。
表15.5.2 三种轨枕线路设备月检检查对比(K139~K140)
钢 轨 编 号 ####20 21 22 23 24 25 检查检查日期 项目 接中接中接中接中接中接中 头 间 头 间 头 间 头 间 头 间 头 间 04年轨距 2 3 1 1 3 6 3 2 4 7 4 3 6 4 2 0 5 4 1 3 0 2 3 1 11月19日 水平 6 5 4 4 -4 6 4 4 2 6 8 4 3 -1 5 7 8 9 2 5 8 3 1 6 04年轨距 3 2 3 3 4 6 3 4 4 5 6 2 4 6 7 8 4 3 1 3 6 8 9 3 12月20日 水平 0 4 4 4 -2 4 6 7 8 -3 4 3 5 6 8 3 0 7 4 -1 7 -2 6 5 ##34
05年01月19日 05年02月18日 05年03月21日 05年04月18日 05年07月21日 轨距 1 2 1 1 3 0 3 2 1 3 2 0 -1 -1 1 0 1 3 2 3 2 1 2 4 水平 3 4 3 5 2 1 4 5 2 3 2 2 1 3 2 0 2 3 2 4 2 3 5 3 轨距 2 1 2 2 1 1 0 2 1 2 1 -1 0 0 0 1 1 2 1 2 1 1 0 3 水平 0 3 2 2 2 2 3 3 2 2 2 1 0 3 2 0 4 2 3 3 4 2 3 3 轨距 1 0 2 2 1 1 1 2 0 1 -1 0 1 1 0 2 1 1 2 1 1 2 0 4 水平 4 2 4 3 4 6 3 4 2 3 1 2 1 2 2 1 0 2 4 3 1 5 3 4 轨距 2 1 2 2 1 1 0 2 1 2 1 -1 0 0 0 1 1 2 1 2 1 1 0 3 水平 0 3 2 2 2 2 3 3 2 2 2 1 0 3 2 0 4 2 3 3 4 2 3 3 轨距 1 0 2 2 1 1 1 2 0 1 -1 0 1 1 0 2 1 1 2 1 1 2 0 4 水平 4 2 4 3 4 6 3 4 2 3 1 2 1 2 2 1 0 2 4 3 1 5 3 4 05年轨距 1 1 1 2 -3 4 3 4 1 2 1 1 0 2 2 2 3 4 2 3 3 3 3 4 10月 水平 4 2 4 2 4 6 3 4 1 2 2 2 2 1 1 2 1 1 2 0 4 2 1 1 06年轨距 1 2 3 2 2 2 2 3 1 2 1 2 1 1 2 2 2 1 0 3 3 5 5 3 01月 水平 2 2 2 4 6 3 2 3 1 2 1 1 1 2 0 1 2 0 1 1 1 0 6 3 06年轨距 2 4 -2 4 6 4 -2 4 1 1 2 2 1 2 2 2 3 2 1 2 2 3 3 4 04月 水平 2 3 1 2 1 2 2 1 0 2 1 2 0 2 2 3 1 1 2 0 2 0 0 1 06年轨距 1 2 3 4 0 4 2 3 2 1 2 0 2 1 1 2 4 3 4 2 5 3 2 1 08月 水平 2 -3 -1 3 4 3 2 2 2 2 2 1 2 2 2 3 2 2 1 5 2 0 2 4 [注]:钢轨编号20#~21#为木枕区段,22#~23#为弹性轨枕区段,24#以后为普通桥枕区段。
由表15.5.2可见,铺设弹性轨枕后,线路几何尺寸偏差较铺设前明显减小,成都端木枕及昆明端混凝土桥枕接头处,水平变化最大为5mm,中间水平变化最大为2mm;而弹性轨枕接头处水平变化仅为1mm,中间水平变化为0,明显较木枕和普通混凝土枕变化小。
(4)线路养护维修情况
在弹性轨枕铺设前,线路高低、水平变化大,塌碴严重,每周需要进行一次线路补修,更换为弹性轨枕以后,线路变化明显减少,无坍塌,每月最多补修一次。因弹性轨枕及其前后地段道床厚度不足,现个别普通混凝土桥枕已出现坏裂,而弹性轨枕却安然无恙。由于铺设弹性轨枕后线路状况变化减少,作业用工相应减少75%,近两年也未产生联结零件等材料费。
桥上弹性轨枕的铺设,有效地解决了桥上道碴厚度不足而不能铺设混凝土桥枕的难题。在过去,类似于此的线路只能铺设木枕,而铺设木枕,不仅需要安装相关的防爬设备和分开式扣件,成本较大,并且木枕易腐朽失效,导致线路几何尺寸变化快,维修、补修周期短,劳动成本也高。
铺设弹性轨枕解决了上述难题,线路质量明显提高,保养周期至少可延长50%以上。
35