軌道復合不平順的判定與分析

陸賢斌 上海鐵路局工務處

軌道復合不平順的判定與分析

陸賢斌 上海鐵路局工務處

結合軌檢車檢測數據及日常動態添乘，發現軌道的復合不平順是引起列車晃車的主要原因之一。 通過研究復合不平順與水平加速度的關系，從而分析引起列車晃車的原因，發現逆相位復合不平順對列車行車安全以及平穩性的影響較大，工務部門應在日常檢查維修中應加以重視。

軌檢車；軌道復合不平順；水平加速度

1　前言

隨著近些年軌道檢查技術的不斷發展完善以及“檢養修”的逐步推廣，動態檢查數據對于現場的指導意義越發明顯，合理高效的利用軌道檢查數據對于工務養護維修有著重要的意義。軌檢車作為重要的軌道檢查設備，其主要檢查項目為軌道幾何不平順，其中復合不平順是一種比較特殊的情況，現就復合不平順對列車的影響加以分析

在同一軌道位置上，同時存在垂向和橫向不平順，我們稱這種情況為軌道復合不平順。根據垂向和橫向不平順對列車產生的水平加速度的不同作用效果，軌道復合不平順又可分為逆相位復合不平順和順相位復合不平順兩種形式。不同的復合不平順對于列車造成的影響區別較大，現就結合軌檢車波形圖來分析不同復合不平順對于列車的影響。

2　逆相位復合不平順

當橫向不平順和垂向不平順對列車產生的水平加速度方向一致時，稱作為逆相位復合不平順。通過軌檢車的波形圖，我們發現逆相位復合不平順既表現為橫向不平順和垂向不平順的正負方向相反。

在同一個地點，存在正負號相反的高低和軌向不平順（高低為負，軌向為正）如圖1所示，或者（軌向為正，高低為負）如圖2所示，為軌道逆相位復合不平順。

圖1 軌向為負，高低為正的逆相位復合不平順

圖2 軌向為正，高低為負的逆相位復合不平順

逆相位復合不平順對于列車的影響到底有多大？2015年9月對滬昆線進行動態添乘，發現16處較為嚴重的晃車，經過現場復合，發現其中9處晃車地段存在逆相位復合不平順。

可見軌道逆相位復合不平順是影響列車行車安全，引起晃車的重要因素之一。其對列車的影響主要體現在對列車產生的水平加速度。現通過簡單的計算軌道不平順對列車產生的水平加速度的大小來分析復合不平順對行車安全的影響。

2.1軌向不平順對列車產生的水平加速度

在直線地段存在的軌向，為了方便計算，我們可以將直線上的軌向比作是一段曲線來計算，根據公式Y=L2/2R（Y、L、R均以m計），得出R=L2/2Y。

其中：

Y-軌向的不平順值，單位mm；%

R-假設曲線的半徑，單位m；

L-半波長，即軌向不平順波長的一半，單位m。

再根據圓周運動原理，在此處對列車產生的水平加速度為

α=V2/R=v2y/63504L2% %%%%

（其中的的63504這個數值來自于單位的換算）

再考慮運行列車的彈簧壓縮則產生的水平加速度為

α=（1+β）v2y/63504L2

其中：

α-軌向不平順作用于列車的水平加速度，單位為g；

V-列車的實際運行速度，單位為km/h；

β-彈簧附加系數，一般取0.2。

2.2水平不平順對列車產生的水平加速度

如圖3為列車運行在直線地段時的受力情況。當水平不平順在直線地段時，車體受到的力是垂直水平方向的，顯而易見，這時不會產生對車體的水平加速度。如圖4為列車運行在曲線上的受力情況。當水平不平順在曲線地段時，根據車體的受力情況我們發現，其作用效果相當于在曲線上形成一定的過超高（欠超過），這時必然產生一個未被平衡的水平力，從而產生一定的水平加速度。

α=V2/R-gh/s%%%%%%%%%%%%% %%%%

其中：

h-曲線的超高，單位為mm；

g-重力加速度，單位為g；

s-兩鋼軌中心距，單位為mm。

圖3 列車運行在直線上的受力情況

綜上所述，水平不平順在曲線地段時會對列車產生一定的水平加速度。

2.3軌向、水平逆相位復合不平順對列車產生的水平加速度

當軌向、水平逆相位復合時，我們可以把軌向看成為一條曲線，水平不平順則為這條曲線出現反超H，根據圓周的運動原理對列車產生水平加速度α=V2/ R（a單位m/s2），把H=11.8V2/R（v單位km/ h）換算成V2=RH/11.8代入上式得水平加速度為：α=V2/R=H/1498.42；考慮運行列車的彈簧壓縮則水平加速度為α=（1+β）H/1498.42。又因為軌向、水平逆相位復合，這時對列車產生方向相同的水平加速度，所以實際水平加速度為：

α=1.2（v2x/63504L2+H/1498.42）

從上述公式我們就能清楚的看出，由于逆相位復合，水平、軌向不平順對列車產生水平加速度的作用效果存在一個疊加的現象，這必然對行車安全產生更大的隱患。

通過公式我們發現，假設α=1.2H/ 1498.42=0.01g可反計算出H=13 mm，也就是說在一處軌向、水平逆相位不平順中，每13 mmd的水平不平順會對列車產生一個0.01 g的水平加速度，而水平加速度是引起晃車的主要原因。

3　順向位復合不平順

當橫向不平順和垂向不平順對列車產生的水平加速度方向相反時，我們稱作為順相位復合不平順。如圖5所示，（方向為正，高低為正），為軌道順相位復合不平順。

圖5 軌向為正，高低為正的順相位復合不平順

從圖5我們可以看到，此處為軌向為正，高低為正的順相位復合不平順。這時軌向和高低產生的水平加速度對列車的作用效果剛好相互抵消，反而減輕了對車體的影響。

4　逆相位復合不平順的查找

通過上述分析，我們發現逆相位復合不平順是引起晃車的主要原因之一。有時候在軌檢車檢測報告較好的地段出現晃車，這時就應該查看軌檢車波形圖，有可能是逆相位復合不平順引起的。對于如何查找逆相位復合不平順，最直觀的方法就是通過觀察分析軌檢車的波形圖，所以對于軌檢車檢測數據的分析，我們不僅停留在檢測報告的分析上，更應該注意波形圖的查看。

合理有效的利用軌檢車波形圖是查找復合不平順最有效的方法。隨著工務維修質量的不斷提高，線路質量得到了根本的改善，單項大值扣分越來越少，在控制大值扣分的同時，我們也應特別注意逆相位復合不平順，這已成為引起晃車的重要原因之一。

［1］鄧學通.《準高速軌檢車檢測原理及應用》.中國鐵道出版社，2004（8）.

［2］王金報、戚昌憲等.《鐵道工務》.中國鐵道出版社.2003.

［3］汪勤、吳紀才.《軌道復合不平順權重系數的求解方法》.《鐵道標準設計》.2005.

責任編輯：宋 飛

來稿時間：2016-06-02