快速曲线的养护维修讲课

1、快速曲线的养护维修 在线路设备中，曲线是线路的薄弱环节， 列车在曲线上运行时，受力条件十分复杂，随着列车速度的提高，本身薄弱的曲线地段病害日益明显，晃车及轨检车扣分明显增多，为此，我们必须高度重视曲线养护，深入研究曲线病害类型及产生原因，提高养护维修的作业技能，以适应提速要求。1、曲线现状及提速带来的影响、曲线现状及提速带来的影响 n1.1 曲线现状曲线现状 n1.2 提速对曲线的影响提速对曲线的影响 1.1 曲线现状曲线现状 近几年来，由于电气化的开通及运输条件的变化，我们几乎没有全面整正过曲线，只是长期采用简易拨道法调整个别点正矢，甚至只满足目视平顺，非标作业依然存在，造成曲线“反弯”、鹅

2、头大量存在，同时对于顺坡率超限及复合不平顺病害没有给予高度重视，日积月累，问题越来越多，越来越难解决，导致现在班组长不愿意去解决。列车提速后，这些病害造成了曲线大面积晃车。另目前我段管内技术状态不良如超高不符合标准的仍然存在，由于受顺坡率的限制，在曲线改造之前仍无法调整。 1.2 提速对曲线的影响提速对曲线的影响n速度的变化使轨道所承受的荷载、冲击力、破坏力以及机车牵引力等等发生一系列变化，针对我们的曲线设备影响较大的主要有以下几个变化：1.2.1冲击力的变化1.2.2振动荷载的变化1.2.3破坏力的变化1.2.1冲击力的变化 大量研究、试验结果表明，列车速度提高后，具有不平顺的车轮或轨道产生

3、的冲击力相当可观，不容忽视，通常可用下列公式来评估冲击附加荷载nPavkmn a-不平顺斜率n v-行车速度，m/sn k-线路刚度，N/mn m-车轮簧下质量,kgn 北方交大曾在京秦线快速铁路上对有轨面掉块的钢轨垂直力进行过测试，结果与上述公式基本相符。所以运行高速列车的轨道钢轨表面必须有相当好的平顺性,及时整治不规则磨耗等等。1.2.2振动荷载的变化n高速列车施加给轨道的振动荷载，可使道碴颗粒之间的摩阻力下降，石碴流坍，线路变形增加，造成曲线线形不易保持。 1.2.3 破坏力的变化随着列车速度的提高，轨道所受的破坏力增强，日本铁路根据多年的运营经验，得到了对轨道的破坏力与列车轴重和行车速

4、度的经验公式：n FPKvn F 列车对轨道的破坏力；n P 列车各个轴重之和 n K车体系数n以上资料表明,在现有的设备条件下，再加上提速对设备带来的不利影响,要保证本身技术状态不良的曲线不出现失格，这就对我们的维修养护提出了更高的要求，所以我们要深刻认识病害产生的原因,以防止有害作业的进一步产生。2、曲线现存主要病害及产生的原因、曲线现存主要病害及产生的原因n2.1 曲线不圆顺，存在“鹅头”或反弯n2.2 轨向及水平的逆相复合轨向及水平的逆相复合n2.3 缓和曲线综合状态不良n 2.4 曲线地段轨枕失效，动态轨向变化。n 2.5 连续三波或多波的短波不平顺， 1、曲线不圆顺，存在曲线不圆顺

5、，存在“鹅头鹅头”或反弯，或反弯，钢轨不均匀侧磨钢轨不均匀侧磨n曲线病害最多也最为笼统的就是曲线不圆顺，曲线不圆顺由很多原因造成，如长期非标准作业、采用简易拨道、长期养护后没有综合整治和恢复曲线状态等等。（1）曲线圆度偏差对列车晃动的影响的理论分析n对一条圆曲线而言，在圆度理想的状态下，其半径是一个不变的常数，而实际上，在列车荷载的不断冲击下，曲线的圆度往往发生变化。线路维修管理中通常用20m弦丈量曲线正矢的方法分析曲线的圆度，并据此进行拨正作业。曲线正矢f和曲线半径R的关系可用下式表达：nR=50000/f当曲线圆度发生偏差时，某一点的实测正矢与计划正矢之间有一个差值，设为f；该点的实际曲线

6、半径与理论半径之间也有一个差值，设为R。二者之间的关系是：nR=50000/f50000/（f+f）=50000*f/f*（f+f）n在曲线上匀速行驶的列车车体横向加速度：na=V /R（V行车速度）。n由于曲线圆度的偏差，造成车体横向加速度的变化：na= V/RV/（R+R）na = V *R/ R*（R+R）n由上式可见，车体横向加速度的变化与行车速度为正向二次抛物线关系，与曲线圆度偏差近似成正比线形关系。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的多的横向加速度。换言之，曲线圆度偏差对晃车的影响随着行车速度的增加而成倍增加，行车速度由80km/h增加到160km

7、/h，车体晃动对旅客舒适度的影响将增加到原来的4倍。所以在快速行车条件下，需要曲线的圆度具有更高的精度。（2）从圆顺度不良造成曲线不均匀侧磨角度分析n由于曲线圆度的偏差，列车在运行过程中不断摆晃，车轮轮缘与钢轨之间的作用力周期性变化，造成曲线上股钢轨的周期性不均匀侧磨。这种现象比较普遍，只是不均匀侧磨的程度不同。随着行车速度的不断提高，曲线圆度偏差对车体摆晃的影响成倍增加，使曲线上股钢轨的不均匀侧磨问题更加突出。这一问题还直接影响了曲线上股钢轨的使用寿命，增大了道床的残余变形，增加了线路维修的工作量。（3）从超高设置要求角度分析n曲线养护作业方法不当，长期上挑，造成局部半径变小，这是造成曲线水

8、平加速度的主要原因之一，鹅头及反弯实际是一种反超高，将引起列车的剧烈摆动，严重的可能造成脱线。n例如:某曲线:半径1800 ,超高60 ,由于长期上挑造成曲线局部半径变小,n R 1800-R900n 超高的计算公式h=11.8v2/Rn h 60 - h 120n 实际上 h 60 - h 60 2、轨向及水平的逆相复合、轨向及水平的逆相复合n方向水平逆相复合不平顺是指在同一位置既有方向不平顺又有水平不平顺，并且轨道鼓曲方向与高轨位置形成反超高状态。日本等国的研究和我国的试验均证实，方向水平逆相复合不平顺对行车安全有严重影响。往往是引起脱轨的重要原因。n曲线某一点正矢的偏差，引起该点曲线半径

9、的变化，那么对应这一变化，有一个对应的理论超高值，这个理论超高值与实设超高值之差造成未被平衡离心加速度的变化，形成车体晃动。另外，在列车荷载的作用下，由于道床产生残余变形，还会产生一种水平偏差。当曲线的某一点同时出现圆度偏差与水平偏差时，就存在一个迭加问题。叠加产生或好或坏的两种结果。例如：当某一点曲线实测正矢大于计划正矢时，这点的实际曲线半径则小于理论半径，将引起该点未被平衡的欠超高增大；假如该点的曲线实测超高小于理论超高（即线路水平为“负水平”），同样也引起该点未被平衡的欠超高增大。因此，在快速行车条件下，曲线某一点的“实际正矢大于计划正矢”与“实际超高小于理论超高”两种情况同时出现时，使

10、该点未被平衡欠超高的增量迭加，使列车晃动加剧。方向水平逆相复合不平顺示意图n与上述情况完全相反时，即曲线正矢减小、线路水平为正误差时，也是一种不利的迭加，使未被平衡的欠超高增大，造成车体在该点向曲线内侧摆动。n其它情况，诸如曲线正矢增加而线路水平为正误差的情况、曲线正矢减小而线路水平为负误差的情况，均属于有利的迭加，两种病害相互抵消，使列车运行的平稳性增加。 n在实际养护的曲线中我们发现，当曲线圆度不良时，曲线圆度偏差与水平偏差在不利情况下的迭加出现较多，而且往往交替出现，这样就造成列车反复摆动，形成晃车。（或者说，没有引起列车晃动的有力叠加我们没有发现。）曲线圆度偏差一般造成车体“摆头”，即

11、在列车前进方向水平摆动；而水平偏差造成车体在垂直于列车前进方向横向摆动，即“摇晃”，当两种偏差发生不利迭加时，即“摆头”和“摇晃”迭加，形成“三维晃动”。虽然仅就某一种偏差而言，并不超限，假如车体“摆头”或“摇晃”单一出现，对车体的动力学影响较小，但当发生不利迭加时，形成了“三维晃动”，对车体的动力学影响将会明显增大，直接影响旅客的舒适度，严重时则会影响行车安全。 3、缓和曲线综合状态不良n缓和曲线作为直线与圆曲线的过渡部分，通过方向、水平不断的变化，引导列车由直线运动过渡到曲线运动。如果水平、高低、方向不合理或不匹配将直接造成曲线的水平加速度增大，形成三级超限。现在研究表明，在缓和曲线中水平

12、不良对于行车的影响要高于正矢的影响。缓和曲线超高顺坡率不均匀是产生水平加速度的直接原因。n4、曲线地段轨枕失效或存在空吊等等引起动态轨向变化。n5、连续三波或多波的短波不平顺，如曲线上的碎弯，接头不平顺、连续不均匀磨耗等造成高频振动。等等这些病害都需要及时整治，所以一旦出现摩磨耗应立即查找原因，及时整正曲线，防制病害的进一步扩大。三、曲线养护维修应注意的问题三、曲线养护维修应注意的问题n1、快速区段应加强对曲线圆度的控制。 n2、加强对线路大、中修和技术改造后早期曲线的维修养护。n3、安装地锚，保持曲线线型。n4、强化缓和曲线的养护。 n5、控制三率变化 n6、做好曲线动态保持n7、综合查找病

13、害。 n8、快速区段曲线采用耐磨钢轨。 n9、利用轨检车图纸n10、曲线作业中的连带问题1、快速区段应加强对曲线圆度的控制。n铁路线路维修规则对于R650m的曲线，按曲线半径分级规定了不同半径的曲线圆度允许偏差值，但对于R650m的情况没有分级，只规定R650m时，圆曲线正矢连续差不得超过6mm。由于快速区段已不存在R1200m的情况，这样的规定对于快速区段没有针对性。因此建议：在快速区段，对R1200m的曲线圆度偏差实行分级管理，按曲线半径分级确定曲线正矢连续差的允许值，以加强对快速区段曲线圆度的控制。n铁道部于2004年推荐了快速线路大半径曲线圆度维修控制标准，也是我们现在执行的标准，详见

14、下表。n R（m） 缓和曲线正矢(mm)圆曲线正矢连续差（mm） 圆曲线正矢最大最小差（mm） 8001600 2472、加强对线路大、中修和技术改造后早期曲线的维修养护。线路大、中修和技术改造后的稳定期是各种线路病害产生的萌芽期，必须给予足够的重视，要及时消灭曲线鹅头，整正曲线圆度，消除道床的残余变形造成的水平、三角坑等病害，调直钢轨硬弯，保持钢轨连接零件的齐全有效，消灭晃车源，则可有效避免或延缓曲线不均匀侧磨的形成。否则，病害一旦形成，整治的难度将大大增加。n据欧洲的研究，轨道初始平顺状态对运营后，轨道长期的平顺状态和维修工作量有决定性的影响。初始平顺性好的轨道，维修周期长，养护维修的工作

15、量小，能长期保持良好的平顺状态，初始平顺性差的轨道，不仅维修周期短，即使增加维修作业次数也难以改变轨道初期“先天”的不良水平。此外，轨道的初始平顺性还直接影响，控制新线和大修后轨道的开通速度。日、法、德、瑞等国都制订了非常严格的高速轨道铺设精度标准（新线施工和大修、维修作业平顺性验收标准）。从源头上控制和消灭病害的产生。3、做好曲线线型保持n全面安装曲线地锚，锁定曲线，减少曲线在列车冲击下的变化，曲线头尾石碴必须饱满，防止出现“鹅头”，并利用地锚桩作为曲线的拨道桩，以利于及时拨正曲线。消灭碎弯，尤其是曲线地锚附近，及时调整地锚杆长度。n a lt = 0.0000118 4 tn根据受力原因建

16、议地锚埋设在曲线的下股。4、强化缓和曲线的养护。(1)对曲线监测点加密，提高养护维修标准对曲线监测点加密，提高养护维修标准 提速前规章R650m时正矢差不大于3mm,提速后要求R1600m时误差不大于2mm。缓和曲线的测点由原来的10米一个增加为5米一个。并要求大平良好，高低、水平误差不能超限。超高必须按设计的顺坡率递增，即超高/缓长进行递增，不能超标。同时曲线头尾位置不可移动。 直线顺坡和余弦顺坡（S型非直线顺坡），从理论上讲s型顺坡更有利于行车的平稳和旅客舒适，有待于进一步研究。n(2)是加强对复合不平顺的监控是加强对复合不平顺的监控n在过去低速条件下，由于列车对线路平顺性敏感度较低，人们

17、对此缺乏关注。养路工区按照维规规定，对于曲线检查的轨距和水平（超高）每月检查两次。而对于曲线圆度（正矢）每三个月才检查一次，而且分别记录在不同的记录本上，是否存在病害迭加问题，工长根本就不知道。为了解决这一问题，我们在技术管理上进行了如下改进：n（1） 适当加密曲线测点。n 路局工务处关于印发第五次提速后有关行车安全和人身安全补充规定的通知中明确了曲线检查半径2000米及以下的曲线每5米一测点，半径2000米以上的曲线缓和曲线5米一测点。n（2）适当增加对曲线的检查次数。 将过去每季检查一遍改为与线路水平同步检查。（每月两遍）n（3）检查曲线圆度的同时，检查正矢测点的曲线 超高（水平）。 n（

18、3） 上述两种检查共同对照性地记录在一个表上。参见下表。测点 012345678 f c 分析处理（5）对检查结果进行综合分析。 除常规分析外，增加对不利迭加病害的分析，并及时进行消除。上表中当“ f”和“ c”的分别为实测正矢与计划正矢之差和实测超高与计划超高之差，当“ f”和“ c”符号相反时，即判定为“曲线圆度偏差与水平偏差的不利迭加”。当“ f”和“ c”的符号相反且其绝对值之和超过一定数值时，即判定为“曲线圆度偏差与水平偏差的复合病害”。这个数值的大小目前尚未见权威部门公布，根据维规等文件的单项规定分析，在160km/h条件下，这个数值应在612mm范围内选取，建议工务基层维修管理部门进行研究，积累经验。 轨向及水平同时大于下表值时，将造成相应的超限。下表是直线上的经验值，在曲线上，尤其是缓和曲线上，造成的晃车还要严重。项目及标准160/140/轨向水平轨向水平验收值242.54一级分2.5646二级分4858三级分597.595