铁路曲线地段晃车整治

2020年9月3日00:00:36
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一.曲线地段晃车的原因

曲线轨道是线路的薄弱环节,线路病害多,养护维修工作量大。特别是提速以后运营条件与既有线路技术状态的不相匹配而导致曲线晃车有所增加,加之在曲线的养护中,由于忽视了曲线养护的技术标准和要求,造成因曲线养护不当使其技术要素不符合标准而出现设备质量问题,导致列车通过时,产生晃车现象。

(一)超高设置不合理

1.曲线超高设置不合理

曲线上设置的超高,因提速等原因造成曲线超高不合适,非欠即过,而过大的欠超高或过超高,会产生过大的横向水平力及振动加速度,加剧列车的摇晃,加重对线路的破坏,从而形成恶性循环。按照《铁路线路修理规则》规定“未被平衡欠超高一般应不大于75 mm,困难条件下应不大于90 mm;未被平衡过超高一般不得大于30 mm,困难条件下不得大于50 mm。"在列车提速后,由于曲线超高没有及时进行重新合理的计算和设置,造成曲线的欠超高值和过超高值都相应增大,这使列车通过曲线时产生过大的横向水平力,使曲线外轨横移、磨耗,轨距扩大,曲线线型不圆顺等病害丛生,导致曲线轨道的几何尺寸难以保持。

2.超高顺坡不符合要求

在曲线的日常维修养护中,超高顺坡必须符合《铁路线路修理规则》的相关要求,以满足行车安全和旅客舒适度。但有些病害处所,其前后的超高顺坡,因线路高低.水平变化后维修保养不到位,造成超高顺坡不均匀,且出现超限现象,当列车高速通过该处时,容易出现晃车。

(二)曲线不圆顺

1.正矢超限

(1)在曲线上,由于上下行运行速度差距比较大,列车对曲线轨道产生较大的横向力作用或养护不当,使曲线不圆顺,曲线正矢超过规定值,曲线方向不良,出现鹅头或反弯。

(2)拨道方法不当:凭经验拨道,用眼睛看着估拨,经常采用简易拨道法,只注重曲线的圆顺度而忽视了曲线正矢是否符合要求,造成误差积累或曲线头尾出现方向不良。

(3)养护方法不当:拨道不结合水平.高低的整治,不预留回弹量,钢轨有硬弯,接头错牙等,不能使曲线正矢处在标准值范围内。

(4)材料失效﹑腐朽:枕木腐朽,混凝土枕破损,防爬设备.轨距杆缺少,失效等引起曲线正矢不易保持,曲线方向发生变化。

(5)路基病害:路基存水.翻浆冒泥、下沉等现象,容易造成溜坍等病害,带动线路位移,使曲线正矢超限。
上述原因都会在一定程度上造成曲线正矢超限,列车通过曲线时引起晃车。

2.曲线头尾位置不正确

在养护维修中用20 m弦长的绳正法整正曲线时,为了便于运用绳正法原理,其曲线上各个测点的设置间距均为10 m, lij曲线的长度不可能全是10的倍数,因此,就出现了曲线长度延长或缩短的现象。在进行大机作业和维修作业时,由于曲线技术数据与现场数据误差,以及曲线标桩位置不正确,使拨道后的曲线头尾位置出现偏差,出现曲线头尾漫弯现象和曲线内正矢超限。影响曲线轨道的稳定,当列车通过该处时,容易出现晃车且整治比较困难。

(三)曲线超高和正矢不均匀产生叠加

理想状态下的曲线超高和正矢应当是一个常数,但现场实际情况是这两者都不可避免地存在偏差,且偏差有正有负。曲线正矢如果存在一段大、一段小不均匀的变化,机车车辆通过时就会产生加速度频繁的变化,由此产生晃车,同样超高也存在不均匀变化问题。当某点存在过超高时,列车通过产生向心水平加速度,当某点存在欠超高时,列车通过产生离心水平加速度。如果超高和正矢都存在不均匀变化,这两种病害产生的振动叠加起来,将会产生更加严重的晃车,如图1图2所示。该图是2009年2月6日检测某线上行861km +709km水平加速度Ⅱ级的波形图。

曲线超高和正矢不均匀导致的晃车在曲线里是最普遍的形式之一,曲线地段,轨道在列车荷载作用下,其平面和总断面不可避免地要产生变形,而如果不及时矫正,就会出现这种情况。

铁路曲线地段晃车整治

图1 曲线超高和正矢不均匀的波形图

铁路曲线地段晃车整治

图2 曲线正矢(轨向)不良波形放大图

铁路曲线地段晃车整治

图3 曲线超高(水平)不良波形放大图

铁路曲线地段晃车整治

图4 曲线超高和正矢不良影响水平加速度波形放大图

(四)在缓和曲线上存在竖曲线的现象

《铁路线路修理规则》明确规定,竖曲线不得与竖曲线、缓和曲线重叠,不得侵入道岔及无昨桥梁上。

1.但受条件限制,在个别区段的线路纵断面设计中,将变坡点(竖曲线)设计在缓和线段前后,即在圆曲线上或距缓和曲线较近的直线上。线路投人运营,并经过一个时期的反复起道整修后,容易造成其变坡点(竖曲线)位置发生变动,特别在新线路基不稳,线路高低经常发生变化且起道整修线路频繁区段,变坡点(竖曲线)位置发生变动的概率较大。

2.由于日常的起道整修线路作业,基本上是用目视的方法进行的,这就容易造成将变坡点(竖曲线)移到缓和曲线上。当变坡点(竖曲线)和缓和曲线重叠时,在缓和曲线上的养护作业,很难做到既满足缓和曲线超高顺坡要求,又满足竖曲线的要求,所以当列车通过该处时会引起晃车。

3.由于线路起道和整治接头病害,以及变坡点距缓和曲线较近,使缓和曲线上形成了竖曲线,增大了超高顺坡率,使缓和曲线的超高顺坡率超限,降低了列车通过缓和曲线时的平稳性。这种由于经常性的处理病害和整治接头病害,使个别处所形成的竖曲线,很难加以整治,一,二级晃车经常出现,病害整治不彻底,出现连续晃车的现象。

(五)曲线接头病害影响曲线的稳定

曲线接头病害产生的晃车比直线严重,曲线接头空吊.轨缝过大.接头错牙连接不紧固等病害,都容易使曲线接头产生支嘴,反弯、方向不良,低接头,道床溜塌等病害,并形成快速发展的态势,形成严重的低接头、方向病害和正矢超限,甚至产生三、四级病害,形成严重晃车现象。

(六)曲线道床不足

在高速重载运行下,曲线轨道道床不足,容易使曲线轨道产生轨向的变化,形成病害,特别是在接头部位,道床不足形成的病害比较多,影响曲线轨道的稳定。当道床不足时,列车在曲线上运行时,左右摇摆产生的横向水平推动,容易使曲线轨道产生横移,造成方向和正矢超限,形成晃车。

(七)曲线侧磨不均匀时引起的晃车

曲线外股有基本等距的偏多侧磨,侧磨面粗糙,轨底上面有铁粉沫处为严重晃车点,侧磨也是引起铁路曲线轨距扩大的根源,如图5所示。

二,曲线地段晃车整治方法

(一)合理设置超高

1.要根据曲线上钢轨的磨耗,上下股胶垫失效情况以及轨检车检查提供的车体横向加速度扣分情况,判断曲线超高设置是否合理,对超高设置不当的曲线,应根据钢轨磨耗,胶垫失效等情况,以及采取车上地下测速相结合的方法,重新核定其超高。根据现场的实际情况和计算结果,设置合理的曲线超高值,减少因过超高或欠超高过大而引起的过大横向力,使内外股受力均匀,以保持曲线轨道的稳定。

2.精检细修,消灭顺坡超限处所,对于曲线顺坡超限的现象,在曲线日常的检查保养中要做到以下几点:
(1)增加曲线超高顺坡的检查密度,及时消灭高小腰低节头现象和小腰空吊的现象,在整治低接头病害时,一定要坚持“重捣接头.轻捣小腰”的原则,接头尽量少留预留量,以起平为宜,避免因接头起道过高而将小腰带高,使曲线目视平顺,检查顺坡几何尺寸不超限。

(2)综合考虑正矢递减和超高顺坡两者的关系,正矢递减率严格按设计递减,缓和曲线计划正矢和实测正矢不超过规定值;超高顺坡在正矢递减范围内按设计递减,递减率不大于1‰。

3)在日常的曲线养护作业中,要加强对缓和曲线的养护维修,消灭高低不良、空吊板和低接头,保持缓和曲线平顺稳定,顺坡良好。如对曲线顺坡不良进行了综合整治后,缓和曲线晃车减少。

(二)做好曲线正矢检查,拨顺曲线

1.随着列车速度的提高,曲线正矢不良造成晃车越来越多,因此,必须根据《铁路线路修理规则》的要求,每季对曲线正矢进行全面检查,对超过经常保养容许偏差值处所要采取绳正法进行全面拨正,并对方向不良处所全面拨顺,保持曲线圆顺。必要时,对小半径曲线根据现场具体情况和运输需要,加设轨道加强设备。按整治一处保持一处的原则,做到一次彻底整治,不留死角。对曲线的方向,每月进行一次拨道,应采用绳正法。使曲
线轨道经常保持圆顺,正矢在规定的范围以内。

2.要认真核准曲线头尾。由于曲线要素误差,曲线头尾位置不正确的曲线,其正矢必定有超限的情况,且很难消除。尤其是大机作业后,曲线头尾存在大方向现象,该曲线头尾处经常出现晃车,这种类型晃车,给工区班组的日常养护维修造成了难度,病害不易被发现。针对该类型晃车,必须按设计资料对曲线头尾位置和曲线长度进行认真核定,重新设定曲线头尾位置和测点,进行拨道整修后,消除了正矢超限和曲线头尾的漫弯现象,杜绝由此问题引起的晃车。

(三)及时消灭存在于缓和曲线上的竖曲线

对由于运营和维修等原因造成缓和曲线与竖曲线叠加引起的晃车地段,要保持其稳定,并尽量少起、少拨,以免造成起高或拨高现象,增大超高顺坡,产生晃车现象。对于其他部位存在的小的竖曲线,要利用起道或落道的方法,消除竖曲线现象。

( 四)整治接头病害,保证曲线圆顺

1.曲线地段接头病害,对曲线稳定的影响很大,往往造成曲线正矢不良和曲线不圆顺。因此,对曲线的钢轨接头病害要及时整治,对接头错牙.空吊、方向不良,大轨缝,连接不好和道床不洁的接头要综合整治,起道.捣固、拨道同时进行,经常保持接头无轨端病害、无高低错牙,确保轨缝良好、无空吊,起平捣固密实,并保持道床清洁和饱满,保持接头经常处于稳定状态。特别是由于接头扭矩不足造成的接头“支嘴” ,也是极易产生晃车的重要因素,因此,对弯曲.伤损的夹板、失效的螺栓,要及时进行更换,并保持规定的拧紧程度,要加强接头定期复紧工作,确保接头处方向良好,消灭由于接头病害而产生的晃车现象。

2.增加道床断面,提高曲线轨道的稳定性。曲线轨道接头道床不足、坍诈严重,不能提供足够的横向阻力,很容易产生方向和接头病害,在运量和行车速度与轨道结构不相匹配的条件下,必须用增大道床断面的方法,提高道床横向阻力和轨道的抗扭曲变形的能力。因此,在整治中,要对钢轨接头范围内道床缺作、坍作及道床翻浆地段进行彻底处理,做好补充石碓,按标准做好道床断面,对于翻浆处所及时进行清筛,确保钢轨接头处道床足够的弹性和阻力。

曲线是线路的薄弱环节,列车通过曲线时,由于离心力作用,其作用于轨道的横向水平力比较大,特别是小半径曲线,列车对曲线破坏更大,线路晃车处所也明显增多。因此,在整治曲线时,要技术数据准确,维修方法得当。必须考虑曲线超高是否合适,曲线技术数据和桩位是否正确,并定期检查,定期拨道,保持曲线圆顺和顺坡良好,以保持曲线轨道的稳定。并对曲线轨道要采取加强措施,如增大道床断面,综合整治接头病害等,以保持曲线轨道经常处于良好状态,减少曲线轨道晃车频率。

文章来源:

王志广. 《工务设备常见病害整治与故障处理》[M]. 2018

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