车体振动加速度的检测原理及病害成因分析

车体振动加速度是机车车辆对轨道几何偏差的动力响应，也是对机车车辆运行平稳的测量，它不完全反映线路单项病害的大小，而是几种病害互相影响、互相叠加的结果，是反映轨道综合质量和车辆运行平稳性的一个重要指标。车体振动加速度有两个方向，分别为横向振动加速度和垂向振动加速度。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄣󠄤󠄞󠄡󠄧󠄤󠄞󠄡󠄩󠄞󠄨󠄥󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

一、车体横向加速度

车体横向加速度：平行车体地板，垂直于轨道方向，顺轨检车正向，向左为正。根据现场实测，横向加速度产生的主要原因如下：

(1)列车运行速度和曲线超高已定时，横加的大小主要是由曲线正矢养护的情况决定，因此降低横加病害应注重对曲线正矢的养护。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄣󠄤󠄞󠄡󠄧󠄤󠄞󠄡󠄩󠄞󠄨󠄥󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

(2)列车运行速度对横加的影响很大，建议轨检车检测时列车不应超速，否则，横加的扣分会偏大，影响轨检车对线路质量评定的科学性。另外，列车运行图的制定要科学合理，不能片面地追求高速度。否则，将会增加工务线路养护的难度，同时也影响旅客乘车的舒适度。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄣󠄤󠄞󠄡󠄧󠄤󠄞󠄡󠄩󠄞󠄨󠄥󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

(3)曲线超高是重要因素。轨检车一般是通过加挂在特快或快速列车尾部来检测的。曲线超高的设置要合理，但也不能片面地用抬超高的方法来减少横加扣分。否则，在目前我国铁路客、货混运且速度相差较大的情况下，将会缩短线路设备的使用寿命。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄣󠄤󠄞󠄡󠄧󠄤󠄞󠄡󠄩󠄞󠄨󠄥󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

(4)缓和曲线区段，车体横加较大，主要与缓和曲线的计划正矢差、超高顺坡率及缓和曲线的长度等有关。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄣󠄤󠄞󠄡󠄧󠄤󠄞󠄡󠄩󠄞󠄨󠄥󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

(5)道岔区段，特别是侧向过岔，车体横加较大，主要与道岔养护不良而造成的轨向、高低、水平、三角坑等或岔群间过度线太短等有关。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄣󠄤󠄞󠄡󠄧󠄤󠄞󠄡󠄩󠄞󠄨󠄥󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

(6)直线区段，横加扣分主要与连续出现的碎弯或一侧水平等有关。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄣󠄤󠄞󠄡󠄧󠄤󠄞󠄡󠄩󠄞󠄨󠄥󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

横加是一个综合反映量，凡是能使列车产生横向振动的，对横加都有影响。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄣󠄤󠄞󠄡󠄧󠄤󠄞󠄡󠄩󠄞󠄨󠄥󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

二、车体垂向加速度

车体垂向加速度：垂直于车体地板，向上为正。影响车体垂加的主要因素有：

(1)道口、桥涵头尾、道岔、接头等部位容易发生这种波长较短、峰值较大的高低病害，在列车高速通过时，会引起车体在垂直方向上振动加剧；󠄐󠄹󠅀󠄪󠄣󠄤󠄞󠄡󠄧󠄤󠄞󠄡󠄩󠄞󠄨󠄥󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

(2)峰值相近、波长相近、连续三波或多波的波形，小高低的谐振波形是指峰值大于14mm的高低谐振波形，尽管高低超限并未很大，但由于列车通过时容易发生垂直方向上的共振，导致车体垂加超限；󠄐󠄹󠅀󠄪󠄣󠄤󠄞󠄡󠄧󠄤󠄞󠄡󠄩󠄞󠄨󠄥󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

(3)水平的谐振波形引起列车的侧滚振动，从而间接影响车体垂直加速度，水平峰值在12mm以上的谐振波形。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄣󠄤󠄞󠄡󠄧󠄤󠄞󠄡󠄩󠄞󠄨󠄥󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

一般而言，大约15mm的欠超高理论上会产生0.01g的离心加速度，如果再考虑车体弹簧压缩，理论上会产生0.012g的离心加速度。例如某曲线欠超高100mm,则在轨检车波形图上会显示约0.08g的未被平衡的离心加速度。这是在曲线完好状态下的理论值，如果曲线存在正矢不良、水平不好、轨距不顺等病害时，水平加速度峰值会叠加(叠加比较复杂),所以欠超高大的曲线更容易出现水加三级偏差。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄣󠄤󠄞󠄡󠄧󠄤󠄞󠄡󠄩󠄞󠄨󠄥󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

文章来源

《铁路轨道动态检测与不平顺管理》张建军编著，中国铁道出版社 , 2019.08󠄐󠄹󠅀󠄪󠄣󠄤󠄞󠄡󠄧󠄤󠄞󠄡󠄩󠄞󠄨󠄥󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮