浅谈铁路轨道几何不平顺变化特征

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第一章 问题的提出
第一章 问题的提出
1.1 研究的对象
轨道是线路的一个重要组成部分，是具体实现铁道网络的长大结构物 。轨道作为铁路 行车的基础设备，直接承受机车车辆传来的压力、冲击和震动，并将其传递给轨枕。因此， 轨道状态的好坏对车辆的安全运行、 乘客的旅行舒适、 设备的使用寿命和养护费用起着决定 性的作用。 铁路在日常运营过程中，随着时间的推移，轨道在机车车辆的不稳定重复荷载作用下， 会出现垂向、横向的动态弹性变形和永久变形等现象，这些现象统称为轨道不平顺。轨道不 平顺按其形变方向分为几类，其具体分类如图 1-1 所示。
目录
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第一章 问题的提出 ................................................................................................................. 1 1.1 研究的对象 .................................................................................................................... 1 1.2 研究的意义 .................................................................................................................... 1 第二章 国内外研究的现状 ..................................................................................................... 3 2.1 概述 ................................................................................................................................ 3 2.2 国外研究现状 ................................................................................................................ 3 2.2.1 日本的不平顺预测模型 ........................................................................................ 3 2.2.2 加拿大 PWMIS 预测模型 ........................................................................................ 6 2.2.3 UIC ORE 对轨道几何状态恶化的研究 .............................................................. 10 2.3 国内研究现状 .............................................................................................................. 12 2.3.1 铁道科学研究院对轨道不平顺的发展恶化研究 ............................................. 12 2.3.2 西南交通大学翟婉明关于车辆轨道藕合动力学的研究 ................................. 13 2.3.3 同济大学许玉德对轨道状态变化预测的研究 ................................................. 14 2.3.4 中南大学陈宪麦的轨道不平顺预测的综合因子法 ......................................... 15 第三章 国内外研究存在的问题 ........................................................................................... 17 3.1 国外研究的不足之处 ................................................................................................. 17 3.2 国内研究的不足之处 ................................................................................................. 17 第四章 个人的看法 ............................................................................................................... 19 第五章 总结 ........................................................................................................................... 20 参考文献 ................................................................................................................................. 21
ABSTRACT
As the basis of a railway traffic equipment, Track takes directly pressure, strike and vibration from the locomotive vehicles, and passes them to sleeper .Track irregularity is the primary cause for producing vibration of locomotive vehicles and force between wheel and rail,and the important embodiment in comprehensive performance and carrying capacity for track infrastructure. The bad track irregularity will seriously affect the safety of transportation, the travel comfort level, the equipment's service life and track maintenance expenditure. Therefore, study on variation characteristics of track geometric irregularity caused by repetitive trainloads, and develop feasible prediction models to predict track deterioration in future so as to decide reventive maintenance plans, are of great significance to assisting governor decision-making and safeguarding transportation. This reading note focuses on the analysis of existing theories of track geometry irregularity deterioration and prediction, and points out the deficiencies, finally, puts forward my own ideas on the development of theories of track geometry irregularity deterioration. Keywords: track geometric irregularity; variation characteristics; prediction model
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1.2 研究的意义
轨道不平顺是轮轨系统的激扰源，是引起机车车辆产生振动和轮轨作用力的主要原因，
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第一章 问题的提出
是轨道结构综合性能和承载能力的重要体现 。轨道不平顺状态的正确与否，对机车车辆的 [3] 安全运行、乘客的旅行舒适度、设备的使用寿命和养护费用起着决定性的作用 。各类轨道 [3] 不平顺对铁路的安全运输都会产生严重的影响，具体表现在以下几个方面 ： （1）严重的高低不平顺将引起列车剧烈的点头和沉浮振动，使车轮大幅度减载，甚至 悬浮，在曲线上和方向不良的区段运行时，可能导致脱轨。高低不平顺的幅值过大（约超过 25mm 时）会使道床阻力显著降低，引起无缝线路发生胀轨跑道。 （2）水平不平顺将使车辆产生侧滚振动，导致一侧车轮增载，一侧车轮减载。北美铁 路专家认为曲线上严重的水平不平顺，往往是引起货车脱轨的重要原因。若方向、水平两种 不同不平顺同时存在，且逆向复合时，引起脱轨的危险性更大。 （3）曲线扭曲不平顺将使转向架出现三点支承一轮减载甚至悬浮的危险情况。曲线和 直线上严重的局部扭曲不平顺都会引起车辆剧烈的侧滚和侧摆振动， 导致脱轨系数过大而脱 轨。 （4）严重的方向不平顺将引起很大的侧向力，可能使轨枕、扣件不良地段的钢轨倾翻 或轨排横移， 造成列车脱轨倾翻。 过大的侧向力也往往使脱轨系数增大， 引起列车爬轨掉道。 幅值很大、波长较短的方向不平顺，本身就会使无缝线路的稳定性降低，加上这种方向不平 顺必然引起轮轨间较大的横向力，往往导致动态胀轨跑道事故。 （5）轨距偏差过大， 会使车轮掉道和卡轨。 即使轨距尚未扩大到会使车轮掉道的程度， 如果车轮锥形踏面的大坡度段（1：10）己进入轨顶内侧圆弧内，仍然会在轮轨间产生较大 的横向推力。 （6）曲线头尾的几何偏差，往往是列车曲线脱轨的重要原因，这种几何偏差实质上是 一种轨道超高和曲率不匹配的严重的复合不平顺， 将使车辆产生剧烈摇晃， 脱轨系数减载率 和横向力均显著增大。 （7）严重的波浪形磨耗实质上是一种波长极短、变化率极大的高低不平顺，而且呈谐 振波形，比高低不平顺的影响更为严重。 （8）轨面不平顺将产生轮轨间的巨大冲击力，轮载波动通常为静轮载的二三倍之多。 由上可知轨道的不平顺严重威胁行车安全。因此，如何对轨道状态进行有效管理，如何 实时把握轨道状态，如何保持线路设备完整和质量均衡，使列车以规定速度安全、平稳、不 间断地运行并尽量延长轨道使用寿命，已逐渐成为国内外铁路工务工作者的重要研究课题。 本读书笔记以轨道不平顺为研究对象， 查阅了大量与该研究主题相关的国内外文献， 重 点分析了日本、加拿大等国外和我国的研究成果。在此基础上，结合我国路情，阐述了我国 在轨道不平顺状态变化规律研究上存在的问题。针对这些问题，最终提出了自己的看法。
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硕士生《轨道力学》课程读书笔记
——浅谈铁路轨道几何不平顺变化特征
姓 学 年 专
名 号 级 业
何安生 114811229 11 级研究生 道路与铁道工程
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指导老师 完wk.baidu.com日期
向俊（教授） 2011-12-28
摘 要
轨道作为铁路行车的基础设备，直接承受机车车辆传来的压力、冲击和震动，并将其传 递给轨枕。 轨道不平顺是引起机车车辆产生振动和轮轨作用力的主要原因， 是轨道结构综合 性能和承载能力的重要体现。轨道不平顺状态不良，将对运输生产的安全性、乘客的旅行舒 适度、 设备的使用寿命和轨道养护费用产生重要的影响。 研究随列车重复载荷作用下的轨道 几何不平顺变化特征， 并构建科学合理的预测模型实现对轨道线路病害的预测及维修计划的 编制，对于指导工务科学管理、保障行车安全具有重要意义。 本次读书笔记重点分析了国内外轨道几何不平顺变化研究及预测理论， 并指出了其不足 之处，最后对轨道不平顺理论的发展提出了自己的看法。 关键字：轨道几何不平顺；变化特征；预测模型
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图 1-1 轨道不平顺分类图
轨道不平顺根据是否有机车车辆荷载的作用， 可以分为线路动态不平顺和线路静态不平 顺 。线路动态不平顺是指在行车条件下轨道的动态质量反映，反映了轨道塑性变形和弹性 [3] 变形的总和 ，目前，我国主要通过轨道检查车（简称轨检车）进行检测。静态不平顺是指 [3] 无行车条件下轨道的静态质量反映 ，反映了轨道的弹性变形，目前，我国主要通过轨道检 查仪（简称轨检仪）进行检测。为保障列车安全快速运行，满足旅客运输舒适度要求，轨道 质量状态必须符合各种技术标准。 对轨道进行大修和维修， 以不断保持和提高轨道质量状态， [3] 使其经常处于良好状态，符合规定的技术标准，并最大限度地延长各项设备的使用寿命 。