铁路轨道复合不平顺的分析与整治

轨道复合不平顺的分析与整治

轨道复合不平顺是指铁路轨道同一地点存在多种病害或相邻地点存在连续多处同一种病害。轨道复合不平顺比轨道单项不平顺对行车安全威胁性更大，对于此类病害应引起高度重视，特别是在铁路第六次提速区段，建议将此类病害提级处理，即一级病害按二级及以上病害处理；二级病害按三级及以上病害处理。

迄今为止，我国铁路尚未对轨道复合不平顺规定过安全标准值，但是因其对行车安全威胁性大，有必要对其加以探讨。

轨道复合不平顺的形式很多，按照引起机车车辆横向力、垂向力复合方式不同，分为逆相位复合不平顺、顺相位复合不平顺、谐波振动复合不平顺等主要三种形式。

一、轨向、水平逆相位复合不平顺

当存在轨道方向不平顺引起的车辆横向力与轨道水平不平顺引起的车辆横向力作用一致时（如图1所示：方向为正，水平为负），为轨道轨向、水平逆相位复合不平顺，对列车运行安全威胁最大。

图1 轨向与水平逆相位复合不平顺示意图

1、轨道方向复合

复合不平顺的计算公式如下：

△y = ∣y―1.4△ h∣（公式1）式中：△y ---方向不平顺复合值

y ----- 方向不平顺值

△h --- 水平不平顺值

2、轨道轨向、水平逆相位复合不平顺对行车安全指标的影响

我们直接引用西南交通大学翟婉明教授著《车辆—轨道耦合动力学》对此项病害的计算结果（见表1）。需要说明的是，这里选用的是一个波长为10米的方向不平顺，对应波长为12.5米的水平不平顺的逆相位复合不平顺。表1：轨道复合不平顺对行车安全指标的影响

表中：△h ----水平不平顺值

y ----- 方向不平顺值

P ------ 轮轨垂向作用力

Q ------ 轮轴横向水平力

Q/P ------ 脱轨系数

△P/P ----轮重减载率

a cy--------- 方向不平顺引起的水平加速度

a c△h ------- 水平不平顺引起的水平加速度

从表中可以看出，对轨道水平和方向逆相位复合不平顺安全限值起主控作用的动力学系数是轮重减载率，将轮重减载率静态指标控制为≤0.60，准静态指标控制为≤0.65，动态指标控制为≤0.80，脱轨系数动态指标控制为≤0.80。线路静态检查时轮重减载率超出0.60，动态超过0.08应及时整治线路设备。

按照轨道方向复合不平顺公式1，查表1，轮重减载率0.59对应的数据，只要满足△y =∣y―1.4△ h∣≤28mm，就可以保证轮重减载率△P/P ≤0.6的安全条件。因此，△y =∣y―1.4△ h∣≤28mm为轨道复合不平顺的安全控制准则。

3、水平加速度复合

⑴、列车在轨向不良的直线段上运行时，会产生离心力，由于直线段未设置超高，使得列车产生了未被平衡离心力及水平加速度a：

a = v2 K

式中：V为列车运行速度

K为曲率1/R

直线方向不良线形接近于圆形，按照10米弦测量，得到水平加速度与未

被平衡超高关系为a = h / 153，即1.53mm的超高值产生0.01m/s2的离心加

速度。

⑵、当轨向与水平逆相位复合不平顺叠加时，引起的水平振动加速度值

最大，此时的水平加速度为a，则

a = a l + a2

式中 a1——水平不平顺引起的水平加速度。

a2——轨向不平顺引起的水平加速度；

根据a= h／153，得

a = h l／153 + h2／153= (h1+h2)／153 = h／153

式中 h = h1 + h2，称为相当水平不平顺复合总量。

h1——水平不平顺值

h2——轨向不平顺引起的相当水平值

当列车通过轨向不平顺的区段时，车体会倾向不平顺方向一侧，从而该

侧车辆弹簧压缩而相当于增加了未被平衡离心力，轨检车在动态检测中测得

的水平加速度也包含这个数值。

a实=（ 1+β）a = 1.2 a

式中：β---弹簧附加系数，β=0.2

轨向与水平逆相位复合不平顺产生的水平加速度实值为：

a实= 1.2 h／153 = 1.2(h1+h2)／153 = (h1+h2)／128 例如：列车运行速度为200 km／h的直线区段，采用10米弦量存在5 mm

轨向不平顺，6mm水平不平顺, 计算由此产生的水平加速度值：

直线上存在轨向5 mm不平顺，计算时采用圆形

作为轨向不平顺的线形(见图2)。

f = 5mm，l = 10000/2 = 5000mm

R = l2 / 2f =50002 / 2*5 = 2500000mm = 2500m

式中 f——轨向(mm)

l——半弦长(mm)

R——曲线半径。图2 轨向测算原理当υ = 200km/m时，有

h 2 = 11.8v2 / R= 11.8×2002／25002 = 0.07552m≈75 mm

a = a1+a2 = (h1+h2)／128 = (75+6)／128 = 0.63m/s2 = 0.063 g

即列车速度为200Km/h时，直线区段有轨向5mm,水平6mm的复合不平顺，会产生0.063g的水平加速度，相当于存在8.1mm的未被平衡欠超高。

4、加强轨道复合不平顺的控制

要控制水平加速度出分，必须对轨向与水平逆相位复合不平顺加以关注，在直线地段要注意轨向不良是否存在逆相位水平不平顺，在曲线地段要注意是否存在欠超高。

《铁路线路修理规则》和《既有线提速200—250Km/h线桥设备维修规则》中规定，车体I--IV级横向加速度轨道动态几何尺寸容许偏差管理值分别为0.06g、0.10g、0.15g、0.20 g；轨向、水平轨道静态几何尺寸容许偏差管理

值如表2所示。

表2 静态几何尺寸容许偏差管理值

项目250km／h≥υmax>200km／200km／h≥υ160km／h≥υmaxυmax≤120km／h 其他站线