5、水平扭曲不平顺(长三角坑)
6、高低与暗坑复合不平顺
暗坑、空吊的存在加剧了高低不平顺幅值,加剧了垂直加速度。 7、短波不平顺
列车高速运行时,由于瞬间的通过的距离长,其通过长度范围内存在的小轨面不平顺就会对车辆的簧下系统形成高频振动,相对影响就较大。目前我们添乘动车组时检查沪昆线,通常会强烈感觉在列车运行中,车体出现频率振动高幅值较小的连续摇晃或车体簧下系统发出吱吱嘎嘎的声响,这是因为我们所养修的沪昆线轨面存在连续的短波不平顺引起的。这种短波不平顺主要表现为:
⑴ 小轨面不良:即长度影响范围内轨面未严格控制在几何尺寸偏差管理值范围内,主要为轨道几何尺寸不良,包括轨距变化率和水平变化率不顺等。
⑵ 焊缝不平顺:主要是现场焊接的焊缝平顺度未达标,没有达到时速200km运行技术条件。
⑶ 轨道结构质量不均衡,存在如空吊、暗坑、轨距挡板离缝、钢轨波浪性磨耗、短距离高低、调高垫板使用量不均等病害。
以轨距变化率不顺为例,若相邻轨枕间的轨距变化为1mm,按照200km,每根枕通过时间为0.655.56=0.011s,则因列车蛇行运动的影响造成横向加速度瞬间增大值为1mm10000.0110.011=8.2ms2,根据能量质量守恒定律Mv=Ft,可以得出F=Mvt,横向力是较大的。
2.4轨道不平顺对行车和轨道质量影响
轨道不平顺会影响旅客乘坐的舒适度,严重时会增大列车脱轨系数,引起车辆产生振动和轮轨作用力。根据国内外研究试验表明,轨道不平顺的波长、幅值、列车速度不同,对车辆的响应影响不同,一般情况下短波不平顺影响机车车辆的簧下质量惯性力,中长波不平顺影响机车车辆簧上部分的惯性力。当轨道不平顺幅值、波长一定时,连续多波的轨道不平顺比单波不平顺影响大,三波不平顺的影响比双波大,双波单波大于单波,三波以上的多波不平顺与三波相比,未有明显差异。
表2-1 轨道不平顺及其影响综述
影响 种类 高低 水平 扭曲 危害 车辆振动 轮轨力 安全性 浮沉、点头 垂直力增减载 侧滚 侧滚 垂直力增减载 垂直力增减载 促发脱轨 促发脱轨 引发悬浮脱轨 平稳舒适性 垂直加速度大 侧滚加速度大 侧滚加速度大 设备 寿命缩短 寿命缩短 寿命缩短
轨向 轨距 轨向不平顺 短波不平顺 扎制不平顺 侧摆、摇头 横向力增大 侧摆、侧滚 轮轨高频冲击振动 横向力增大,垂直力增减载 垂向冲击力增大 周期性轮轨力增大 引发爬轨脱轨 引发落下脱轨 引发爬轨、悬浮脱轨 促发断轨断轴 横向加速度大 垂向、横向加速度增大 噪声 垂直加速度大 状态恶化 寿命缩短 伤损松动,道床恶化 寿命缩短,道床恶化 说明:其他复合不平顺影响由于未能取得资料暂不列入。
2.5轨道不平顺管理值控制
1、动车组与普通客车差异
目前在沪昆线上运营的CRH动车组,机车长度25.7m,车辆长度25.0m,一列动车组总长度201.4m,轴重最大14.0t,最小11.7m,平均轴重12.76t。车辆转向架17.5m,轮对距离2.5m,其基本结构如下图:
在时速200km条件下,每秒达到55.56m,按照轨枕间距0.6m计算,则每秒动车组将通过93根轨枕。由于动车组前后轮对之间的距离为17.5+2.5=20m,因此在日常养修工作中,应按照每秒列车通过的距离加上轮对间距即55.56+20=75.56m来查找病害或实施养修工作。
而目前在干线上运营的25G客车的客车长度25.5m,转向架18.0m,轮对距离2.4m,平均轴重17.0t,动车组的轴重较25G客车减少4.24t。
2、轨道不平顺管理研究
20世纪90年代,我国通过计算机仿真模型和计算方法改进,提出并建立了
适用于我国干线的轨道不平顺速度管理值研究工作的车辆轨道耦合系统动力学仿真计算模型。
2000年铁科院组织人员在秦沈客运专线对时速160km运行条件下的轨道不平顺对车辆响应的影响进行了研究试验。研究结果表明,不同类型的轨道不平顺对车辆的存在不同的最不利的敏感波长。
表2-2 不同轨道不平顺类型的最不利波长
速度值 秦沈160kmh 时速200kmh 高低m 35 45 水平m 20 25 轨向m 20 25 扭曲m 2.4 2.5 备注 动车组轮对距离 说明:200km、60m-70m波长的多波轨向、水平不平顺,还应控制波长60m的长波高低、
轨向等动态不平顺。如果采用人工静态检测方法时,应该采用40m弦测值来控制长波高低、轨向。(《既有线提速200公里技术条件》)
秦沈客运专线的研究试验还表明,高低、轨向、水平、轨距、扭曲不平顺主要控制的长度:短波0-1m、中波1-30m、长波30-60m,在这种时速160km条件下,高低、轨向、
4
水平、轨距、扭曲不平顺的验收管理值分别为:4mm、4mm、4mm、±2mm、4mm。
根据《铁路线路修理规则》规定,目前静态下不同速度的轨道几何尺寸的管理值为:
表2-3 道岔轨道几何尺寸偏差管理值
表2-4 线路轨道静态几何尺寸容许偏差管理值
200 kmh正线 项目 作业 经常 临时 作业 经常临时作业经常临时作业经常临时验收 保养 补修 验收 保养 补修 验收 保养 补修 验收 保养 补修 轨距(mm) 水平(mm) 高低(mm) 轨向(直线)(mm) +2 -2 3 3 3 +4 -2 5 5 4 4 4 +6 -4 8 8 7 6 6 +4 -2 4 4 4 4 4 +6 +8 +6 +7 -4 -4 -2 -4 6 6 6 5 6 8 8 8 6 8 4 4 4 4 4 6 6 6 5 6 +9 +6 +9 +10 -4 -2 -4 -4 10 10 10 7 9 5 5 5 5 5 8 11 8 11 8 11 7 8 160 kmh 正线 Vmax≤120 kmh 正线及到发线 其他站线 三角坑缓和曲线(mm) 3 (扭 3 曲) 直线和圆曲线(mm)8 10
200 kmh正线 项目 160 kmh 正线 Vmax≤120 kmh 正线及到发线 其他站线 作业 经常 临时 作业 经常 临时 作业 经常 临时 作业 经常 临时 验收 保养 补修 验收 保养 补修 验收 保养 补修 验收 保养 补修 圆曲线正矢最曲线半径R 缓和曲线的正矢与 圆曲线正矢 +2 +4 +5 +3 +4 +6 +3 +5 +6 大最小值差+3 +5 +6 轨距(mm) (m) 计算正矢差(mm) 连续差(mm) -2 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -3 -3 -2 -3 (mm) -3 水平(mm) R≤250 3 高低 250<R≤350 3 轨向(mm) 5 5 7 7 4 6 5 4 5 5 4 2 5 4 3 3 4 6 3 2 8 8 8 4 8 4 12 6 4 10 6 4 2 4 6 8 3 6 6 6 4 9 9 9 4 9 6 18 8 6 15 8 6 8 12 2 3 9 5 8 9 6 10 10 10 4 10 直线 3 4 6 350<R≤450 支距 2 3 4 450<R≤800 三角坑(扭曲)(mm) 3 4 6 Vmax≤120kmh R>800 Vmax>120kmh 表2-5 曲线正矢作业验收容许偏差