提速后线路轨道晃车的原因分析、查找与整治方法
第一章引言
列车提速给铁路部门带来了可观的经济效益和社会效益，同时也对铁路工务部门各项维修管理工作有了更高的要求，尤其是对线路维修工作增加了新的压力。列车速度大幅提高后轮轨作用力大大增加且更为复杂，从而缩短了轨道的恶化周期，对保证行车安全提出了更高的要求和新的挑战。为此，如何做好提速线路轨道的维修、解决线路轨道晃车难题是摆在我们面前的新课题，为全面适应铁跨越式发展的需要，结合我段实际情况，分析机车摇晃原因，采取对应的措施，并取得良好效果。
第二章线路轨道晃车原因分析
由于工务设备基础相对薄弱,维修手段相对落后,提速线路的晃车问题一直未得到解决。从设备性质上可分为直线晃车、曲线晃车、道岔及道岔区的晃车,尤以曲线的晃车问题比较突出。现场检查发现,快速行车条件下曲线的晃车问题多由曲线复合病害引起,且不易判断和查找,尤其是曲线正矢(圆度)偏差与水平(超高)偏差迭加引起的复合病害。在实践中总结出一套曲线复合病害检查方法,目的是从源头上控制和消灭复合病害,以适应快速行车的要求。
2.1曲线复合病害的成因
2.1.1复合病害的形成
在列车荷载的作用下,道床产生残余变形,曲线上存在某一点的实际超高大于或小于计划超高的情况,即超高(水平)偏差,这个偏差会使车体未被平衡的离心加速度发生变化,产生“侧摆”性晃动。由于列车在曲线上运行的横向力的作用,使曲线圆度发生变化,使车体产生“摇头”性晃动。曲线圆度的变化,产生了某些点的实际正矢大于或小于计划正矢的情况,每个产生了偏差的正矢,对应着一个不同于设计半径的理论半径,该理论超高值与计划超高值之间存在一个差值,该差值会产生未被平衡离心加速度的变化,形成车体“侧摆”性晃动,并与曲线圆度偏差本身引起的“摇头”性晃动形成一个三维晃动。当曲线的某一点同时出现正矢偏差与超高偏差时,就存在一个迭加问题,有利迭加会抵消一部分车体的“侧摆”性晃动,使列车运行趋于平稳;不利的迭加则会加剧车体的“侧摆”与“摇头”性晃动迭加,形成车体明显的“三维”晃动,对运行的平稳性产生较大影响,我们称之为“复合病害”。
2.1.2曲线正矢、水平偏差的叠加情况
在曲线某一点上同时存在正矢偏差和超高偏差时,有如下四种情况:①实测正矢计划正矢,实测超高计划超高;②实测正矢计划正矢,而实测超高计划超高;③实测正矢计划正矢,实测超高计划超高;④实测正矢计划正矢,而实测超高计划超高。现场一般采用20m弦来测量曲线正矢,正矢f=50000/R,曲线超高h=11·8v2/R,由此可得出h=11·8V2f/50000。由此可知,超高与正矢之间存在理论上的正比关系,符合这个关系的迭加即为有利迭加,反之为不利迭加,即上述四种情况中第①、③为有利迭加,第②、④为不利迭加。
2.1.3微小的曲线偏差使快速行驶的车体晃动加剧
当曲线半径发生偏差ΔR时,造成车体横向加速度的变化Δa为:
Δa=V2/R-V2/(R+ΔR)=ΔRV2/[R(R+ΔR)]
同样根据超高计算公式得出:
h=11·8V2/R,h1=11·8V2/(R+ΔR)
Δh=h-h1=11·8V2[1/R-1/(R+ΔR)]=11·8ΔRV2/[R(R+ΔR)]
由上式可知,车体横向加速度的变化和与之相应超高的变化均与行车速度的平方成正比关系,与曲线圆度偏差近似成正比关系。因此,对同一曲线圆度偏差值,在快速情况下会产生一个较一般速度情况下大得多的横向加速度,而相应的超高没有相应的变化,导致欠超高大大增加,列车的晃动加剧,同时曲线上股钢
轨的不均匀侧磨问题更显突出。
2.2曲线复合病害的现场调查情况
2.2.1曲线上股钢轨的不均匀侧磨
现场调查发现,快速线路曲线上股钢轨不同程度地存在不均匀侧磨问题,是由于列车运行中车轮轮缘与曲线上股钢轨之间水平作用力不断发生变化的结果,是由曲线圆度偏差、超高偏差、其它偏差以及复合病害引起的,特别是复合病害的交替出现,加剧了列车在运行过程中的反复摆晃,造成曲线上股钢轨周期性不均匀的侧磨。
2.2.2轨检车、机载添乘仪的水平加速度问题
在提速后,大量的轨检车资料显示,有一些曲线的正矢偏差、超高偏差并不超限而水平加速度有超限的情况。在对机载动态添乘仪曲线水平加速度超限处所的静态检查中也发现,曲线圆度偏差与超高偏差往往并不超限,机车水平加速度超限的原因多与几种偏差的不利迭加有关,即所谓的复合病害。
2.2.3人工添乘的曲线晃车问题
在对人工添乘的曲线晃车问题的现场复核检查中也发现了类似的情况,即单一几何尺寸并不超限,而是综合原因或复合病害造成曲线水平加速度超限。
2.2.4缓和曲线综合状态不良
在检查中发现,缓和曲线的问题也比较突出。有的曲线在长期运营和养护维修过程中,缺乏全面整正,曲线头尾位置产生移动,缓和曲线中的圆度、超