城市軌道交通9號道岔剛度分布規律現場測試分析

劉 偉 翟 淼

(中鐵二院工程集團有限責任公司，四川 成都 610031)

城市軌道交通9號道岔剛度分布規律現場測試分析

劉 偉 翟 淼

(中鐵二院工程集團有限責任公司，四川 成都 610031)

以東莞城市軌道交通R2線的陳屋站道岔為例，從鋼軌垂向振動位移、輪軌動態作用力、轍叉軌底應力以及鋼軌振動加速度等方面，測試分析了9號道岔剛度的分布規律，結果表明：剛度均勻化后的9號道岔岔區剛度沿線路縱向分布趨于均勻，岔區軌道結構振動強度及應力水平有所降低，具有減弱軌道結構動力學響應的效果。

城市軌道交通，道岔，縱向剛度，分布規律

1 測試背景及目的

為了得出城市軌道交通中岔區剛度分布規律，建立了岔區軌道剛度動力學計算模型，提出了相應的剛度均勻化方案[1]，并將研究成果應用于東莞城市軌道交通R2線。本次測試旨在得出岔區軌道結構整體剛度沿線路縱向分布規律，以驗證岔區剛度分析方法與計算模型的正確性；同時分析經過均勻化設計和未經過均勻化設計的道岔軌道結構動力學響應，檢驗岔區剛度均勻化設計的工程效果。

2 測試內容

本次岔區剛度測試主要內容是測試傳統設計9號道岔和經剛度均勻化設計的9號道岔在不同行車速度條件下的岔區鋼軌垂向振動位移、輪軌動態作用力、轍叉軌底應力以及鋼軌振動加速度。

3 主要測試設備儀器

本次測試儀器設備主要有imc 32通道信號采集儀兩臺，筆記本電腦兩臺，彈片式位移計20個，1000g朗斯加速度傳感器5個，配套數據線若干，以及其他相關測試必須品。

4 具體測點選取

本次測試選址東莞城市軌道交通R2線的陳屋站。陳屋站道岔分布圖如圖1所示。

陳屋站內有9號交叉渡線(線間距4.6 m)一組和9號單開道岔六組，其中經剛度均勻化設計的單開道岔(圖1中星號標注處)兩組，一組在站臺內，另一組則距離站臺有近百米。考慮到站臺處車輛停靠，無法以較高速度通過等原因，本次測試選取最右側的一組剛度均勻化設計單開道岔為測試對象展開測試。該組道岔所在線路為上行線，與之相配的下行線同一位置處恰有一組傳統設計9號道岔，兩組道岔線路里程相同，線型、鋼軌件等條件亦完全相同，僅板下墊板剛度設置不同，且僅一墻之隔，測試結果可用來做比較分析(見圖2)，具體測點布置及相應測試內容見圖3。

5 測試結果

由圖4～圖7可知：1)區間線路鋼軌垂向位移最大，其軌道整體剛度比岔區軌道整體剛度要小。經剛度均勻化設計后，間隔鐵處板下墊板剛度經人為調低，鋼軌垂向位移隨之增大，軌道剛度降低，岔區軌道剛度整體趨于均勻。2)區間線路軌道整體剛度比岔區軌道整體剛度稍小。經剛度均勻化設計的9號道岔因墊板剛度的分區優化設計，使得軌道剛度分布規律整體上有所改善，軌道剛度沿線路縱向分布趨于均勻。但是，被測道岔的剛度分布與理論設計的剛度效果仍有偏差，整體上偏大10 kN/mm左右，局部離散性也較大。這與施工質量、道岔實際運營狀態以及測量誤差等因素有關。3)經剛度均勻化設計后，無論列車空載過岔還是滿載過岔，叉心軌底應力，即岔區鋼軌件應力水平均有所降低。剛度均勻化設計使得岔區鋼軌件應力水平總體上有所降低，且沿線路縱向更加均勻。4)總體上看，經剛度均勻化設計后，無論列車空載過岔還是滿載過岔，尖軌跟端及叉心翼軌處鋼軌垂向振動加速度均大幅降低。而且，尖軌跟端與叉心處鋼軌垂向振動強弱差距也大幅縮減，沿線路縱向，軌道結構振動強度差異大幅縮小。

6 結語

1)剛度均勻化設計的9號道岔因墊板剛度的分區優化設計，人為調低了尖軌跟端間隔鐵等軌道剛度較大的關鍵截面處的剛度，使得岔區軌道剛度分布規律整體上有所改善，軌道剛度沿線路縱向分布趨于均勻。

2)剛度均勻化設計的9號道岔較傳統道岔在尖軌跟端間隔鐵處及叉心處，橡膠墊板剛度均被人為調低，這一優化設計使得這兩處鋼軌垂向振動加速度及叉心軌底應力均有所降低，尤其是鋼軌振動加速度幅值降低效果明顯。這說明剛度均勻化設計可以降低岔區軌道結構振動強度及應力水平，具有減弱軌道結構動力學響應的效果，有助于減少線路的養護維修工作量。

[1] 張艷平,姚 力,劉大園.城市軌道交通線路道岔區軌道剛度分布特征及均勻化研究[J].城市軌道交通研究,2014(9)：108-109.

[2] 陳小平,王 平.時速350 km客運專線無砟道岔的合理軌道剛度研究[J].鐵道標準設計,2011(2)：136-137.

[3] 朱劍月,謝國維,羅雁云,等.軌道結構橫向剛度改變對輪軌動力性能影響[J].城市軌道交通研究，2002(3)：89-90.

[4] 趙國堂.鐵路軌道剛度的確定方法[J].中國鐵道科學,2005,26(1):1-6.

[5] 劉學毅.軌道剛度影響分析及動力學優化[J].西南交通大學學報,2004,39(1):1-5.

In-situ test analysis of rigidity distribution law of urban rail transit turnout No.9

Liu Wei Zhai Miao

(ChinaRailway2ndInstituteGroupCo.,Ltd,Chengdu610031,China)

Taking Dongguan urban rail transit line R2 Chenwu station turnout as an example, starting from aspects of vertical vibration displacement of steel rail, dynamic action force of wheel track, frog bottom stress and steel rail vibration acceleration, the paper tests and analyzes turnout No.9 rigidity distribution law. Results show that: vertical rigidity distribution of turnout No.9 after rigidity uniformity tends to be even; the rail structure of the turnout area vibration strength and stress level reduce, which obtains the effect of weakening dynamic response of rail structure.

urban rail transit, turnout, vertical rigidity, distribution law

1009-6825(2017)03-0138-02

2016-11-20

劉 偉(1986- )，男，碩士，工程師； 翟 淼(1985- )，女，工程師

U213.6

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