铁路线路病害整治及养护维修毕业设计 精品文档格式.docx
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钢轨轨身垂向周期性不平顺是指钢轨在扎制校直过程中，由于扎锟等影响造成轨身垂向周期性的弯曲变形。
2、横向轨道不平顺：
道方向不平顺、轨距偏差、轨身横向周期性不平顺等。
轨道方向（轨向）不平顺是指轨头作用边沿钢轨长度方向的横向凹凸不平顺，相对于轨道中心线，可分左股和右股钢轨方向不平顺。
轨距偏差是指轨道同一横截面，在轨顶面下16mm处，左右两根钢轨之间的最小内侧距离相对于标准轨距的偏差。
钢轨轨身横向周期性不平顺是指钢轨在扎制校直过程中产生的轨身横向周期性弯曲变形。
3、复合不平顺
复合不平顺是指在轨道同一位置或在影响机车车辆系统性能的长度范围内，共同存在垂向和横向轨道不平顺，形成的双向不平顺；
存在两个以上垂向或横向不平顺，形成的单向的叠加不平顺。
对行车影响较大的主要有轨向与轨向逆相位复合不平顺、轨向与水平的逆相位不平顺、轨向与轨距的逆相位复合不平顺、水平与轨距的逆相位复合不平顺、高低与水平的逆相位复合不平顺、扭曲与水平的逆相位复合不平顺。
（由于列车蛇行运动和动荷响应，这里将列车在运行过程中因空吊、暗坑等形成的动态水平，纳入水平不平顺进行管理；
将列车在运行过程中因扣件离缝外挤、因调高垫片超垫产生钢轨外翻等形成的动态轨距，纳入轨距偏差进行管理。
）
2.2轨道不平顺波长特征
轨道几何不平顺是随机的，波长范围较广，不同的波长对列车的平稳性的影响不同，可分为短波、中波和长波不平顺。
波长1m以下的轨面不平顺为短波不平顺，其幅值较小，多在0.1-2mm，主要为钢轨波纹或波浪磨耗、焊缝平顺度超标、钢轨不均匀磨耗、剥离掉块和轨枕间距不量等因素产生。
波长1-30m范围的轨道不平顺为中波不平顺，其幅值在1-35mm不等，主要为钢轨扎制过程中形成的周期性成分和波浪性磨耗、道床路基的残余变形、道床密实度不均、各部件间隙不等、焊缝平顺度不达标、桥涵刚度变化等引起。
目前沪昆线轨面形成的波长2-4m的幅值在1mm左右的高低不平顺，主要是因为基建过程中，为提高轨控水平，在路基、道床未经过稳定压实后实施跨无缝线路铺设后钢轨本身形成的塑性变形引起。
这种结构病害波形无法通过养修进行修正，也无法通过钢轨打磨进行消除，只有通过大修给予改善。
目前沪昆线存在高低、轨向、扭曲、水平、轨距等不平顺，多为中波不平顺。
波长30-150m范围的轨道不平顺为长波不平顺，其幅值在1-60mm不等，甚至更大，主要为路基工后不均沉降、路基施工高程偏差、线路纵断面不达标和桥梁动挠度等因素引起。
2.3几种复合不平顺表现形式
1、轨向与轨向的逆相位复合不平顺
这种复合不平顺病害会加剧列车侧摆和横向加速度，在我局沪昆线普遍存在。
2、轨向与水平逆相位复合不平顺
这种复合不平顺的存在，会对加剧列车侧滚、侧摆和横向加速度，是列车脱轨的主要因素，也是沪昆线存在的主要病害之一。
3、水平与轨距变化率逆相位复合不平顺
这种复合不平顺会加剧列车的侧滚和横向加速度。
4、轨向与轨距变化率逆相位复合不平顺
5、水平扭曲不平顺（长三角坑）
6、高低与暗坑复合不平顺
暗坑、空吊的存在加剧了高低不平顺幅值，加剧了垂直加速度。
7、短波不平顺
列车高速运行时，由于瞬间的通过的距离长，其通过长度范围内存在的小轨面不平顺就会对车辆的簧下系统形成高频振动，相对影响就较大。
目前我们添乘动车组时检查沪昆线，通常会强烈感觉在列车运行中，车体出现频率振动高幅值较小的连续摇晃或车体簧下系统发出吱吱嘎嘎的声响，这是因为我们所养修的沪昆线轨面存在连续的短波不平顺引起的。
这种短波不平顺主要表现为：
⑴小轨面不良：
即长度影响范围内轨面未严格控制在几何尺寸偏差管理值范围内，主要为轨道几何尺寸不良，包括轨距变化率和水平变化率不顺等。
⑵焊缝不平顺：
主要是现场焊接的焊缝平顺度未达标，没有达到时速200km运行技术条件。
⑶轨道结构质量不均衡，存在如空吊、暗坑、轨距挡板离缝、钢轨波浪性磨耗、短距离高低、调高垫板使用量不均等病害。
以轨距变化率不顺为例，若相邻轨枕间的轨距变化为1mm，按照200km/h计，列车每秒通过55.56m，每根枕通过时间为0.6/55.56=0.011s，则因列车蛇行运动的影响造成横向加速度瞬间增大值为1mm/1000//0.011/0.011=8.2m/s2,根据能量质量守恒定律Mv=Ft，可以得出F＝Mv/t，横向力是较大的。
2.4轨道不平顺对行车和轨道质量影响
轨道不平顺会影响旅客乘坐的舒适度，严重时会增大列车脱轨系数，引起车辆产生振动和轮轨作用力。
根据国内外研究试验表明，轨道不平顺的波长、幅值、列车速度不同，对车辆的响应影响不同，一般情况下短波不平顺影响机车车辆的簧下质量惯性力，中长波不平顺影响机车车辆簧上部分的惯性力。
当轨道不平顺幅值、波长一定时，连续多波的轨道不平顺比单波不平顺影响大，三波不平顺的影响比双波大，双波单波大于单波，三波以上的多波不平顺与三波相比，未有明显差异。
表2-1轨道不平顺及其影响综述
影响
种类
车辆振动
轮轨力
危害
安全性
平稳舒适性
设备
高低
浮沉、点头
垂直力增减载
促发脱轨
垂直加速度大
寿命缩短
水平
侧滚
侧滚加速度大
扭曲
引发悬浮脱轨
轨向
侧摆、摇头
横向力增大
引发爬轨脱轨
横向加速度大
状态恶化
轨距
引发落下脱轨
轨向不平顺
侧摆、侧滚
横向力增大，垂直力增减载
引发爬轨、悬浮脱轨
垂向、横向加速度增大
短波不平顺
轮轨高频冲击振动
垂向冲击力增大
促发断轨断轴
噪声
伤损松动，道床恶化
扎制不平顺
周期性轮轨力增大
寿命缩短，道床恶化
说明：
其他复合不平顺影响由于未能取得资料暂不列入。
2.5轨道不平顺管理值控制
1、动车组与普通客车差异
目前在沪昆线上运营的CRH动车组，机车长度25.7m，车辆长度25.0m，一列动车组总长度201.4m，轴重最大14.0t，最小11.7m，平均轴重12.76t。
车辆转向架17.5m，轮对距离2.5m，其基本结构如下图：
在时速200km条件下，每秒达到55.56m，按照轨枕间距0.6m计算，则每秒动车组将通过93根轨枕。
由于动车组前后轮对之间的距离为17.5+2.5＝20m，因此在日常养修工作中，应按照每秒列车通过的距离加上轮对间距即55.56+20=75.56m来查找病害或实施养修工作。
而目前在干线上运营的25G客车的客车长度25.5m，转向架18.0m，轮对距离2.4m，平均轴重17.0t，动车组的轴重较25G客车减少4.24t。
2、轨道不平顺管理研究
20世纪90年代，我国通过计算机仿真模型和计算方法改进，提出并建立了适用于我国干线的轨道不平顺速度管理值研究工作的车辆/轨道耦合系统动力学仿真计算模型。
2000年铁科院组织人员在秦沈客运专线对时速160km运行条件下的轨道不平顺对车辆响应的影响进行了研究试验。
研究结果表明，不同类型的轨道不平顺对车辆的存在不同的最不利的敏感波长。
表2-2不同轨道不平顺类型的最不利波长
速度值
高低m
水平m
轨向m
扭曲m
备注
秦沈160km/h
35
20
2.4
时速200km/h
45
25
2.5
动车组轮对距离
200km/h按照160km/h的倍数简单换算
参照国外标准，在时速200km养修实践中，我们应严格管理周期性、三波以上轨道不平顺，避免出现控制单波、双波及多波，避免出现10-20m、60m-70m波长的多波轨向、水平不平顺，还应控制波长60m的长波高低、轨向等动态不平顺。
如果采用人工静态检测方法时，应该采用40m弦测值来控制长波高低、轨向。
（《既有线提速200公里技术条件》）
秦沈客运专线的研究试验还表明，高低、轨向、水平、轨距、扭曲不平顺主要控制的长度：
短波0-1m、中波1-30m、长波30-60m，在这种时速160km条件下，高低、轨向、水平、轨距、扭曲不平顺的验收管理值分别为：
4mm、4mm、4mm、±
mm、4mm。
根据《铁路线路修理规则》规定，目前静态下不同速度的轨道几何尺寸的管理值为：
表2-3道岔轨道几何尺寸偏差管理值
表2-4线路轨道静态几何尺寸容许偏差管理值
项目
200km/h≥Vmax＞160km/h正线
160km/h≥Vmax＞120km/h正线
Vmax≤120km/h
正线及到发线
其他站线
作业
验收
经常
保养
临时
补修
经常保养
临时补修
作业验收
轨距（mm）
+2
-2
+4
+6
-4
+6-4
+8
+7
+9
+10-4
水平（mm）
3
5
8
4
6
10
11
高低（mm）
轨向（直线）（mm）
7
三角坑（扭曲）
缓和曲线（mm）
直线和圆曲线（mm）
9
200km/h≥Vmax＞160km/h正线
+5
+3
-3
+6-3
轨向（mm）
直线
支距
2
三角坑（扭曲）（mm）
曲线半径R
（m）
缓和曲线的正矢与
计算正矢差（mm）
圆曲线正矢
连续差（mm）
圆曲线正矢最大最小值差（mm）
R≤250
12
18
250＜R≤350
15
350＜R≤450
450＜R≤800
R＞800
Vmax≤120km/h
Vmax＞120km/h
表2-5曲线正矢作业验收容许偏差
不论根据哪个标准或规范，个人认为，线路大修质量控制标准比线路维修标准要严格得多。
20世纪80年代开始铁道部陆续引进大型养路机械对线路进行修理，推进了施工作业机械化步伐。
但长期以来大机主要从事线路大修任务，而大修任务又长期处于不规范的运作中，致使线路大修质量无法严格按照质量控制标准达标，认为造成大修质量不如线路维修的质量。
实则不然，线路大修是对线路设备的全面更新和改造，而线路维修是对已经不能满足运营需求的线路设备进行适当的补偿或加强，就像一栋房子进行大修和维修，他们的质量控制标准前者比后者要高一样。
由于多年来形成的习惯和不规范的做法，受大机作业质量控制的影响，铁道部在制定时速200km轨道几何尺寸偏差管理值时，是按照目前大机的作业精度进行确定的。
当前全路流行的大修标准按照维修标准控制，个人认为不是非常适宜。
在推进铁路改革发展进程的道路上，我们必须面对新形势的需要和市场准则，加快规范大修作业标准，并推进施工作业质量按照标准达标，为下一步线路修理单位全面进入市场，储备有力的准入条件。
德国开行高速铁路后，通过研究和养修实践表明，当列车运行速度从140－160km/h提高到200km/h时，线路维修工作量将增大1倍以上。
从事线路维修工作研究和管理者都知道，当偏差管理值严格1mm，现场养修工作量较原来的也至少增加1倍以上的工作量。
在沪昆线提速线路养修实践中，为提高轨控水平，我局根据沪昆线实际，在部制定标准的基础上，按照“严一格，高一档”标准，重新对时速200km轨控标准进行了规定。
这显然比部颁标准提高了，但给现场养修所带来的工作量确是巨大的。
表2-6线路静态轨道几何尺寸偏差管理值
项目
Vmax＞160km/h正线
+1/-1
+2/-1
+6/-4
轨距变化率
1/1800
1/1200
-----
轨向（直线）
缓和曲线
直线和圆曲线
表2-7道岔轨道静态几何尺寸容许偏差管理值
+5/-2
导曲线水平
表2-8曲线正矢容许偏差管理值
现场正矢与计划正矢差（mm）
缓和曲线正矢差之差
圆曲线正矢连续差（mm）
圆曲线正矢最大最小值差（mm）
2.6轨道不平顺的整治办法
（1）使用大型养路机械作业：
工务段向施工单位提供详实的资料如：
线路综合图、配线图、曲线要素等机械根据上述材料做好起道、拨道捣固和夯实工作并每次作业后进行道床动力稳定并且补充道砟更换伤损胶垫和撤除作业地段调高垫板、道口铺面、有砟桥上虎归工作
（2）改道作业：
在轨距及其变化率不良时进行改道作业，混凝土枕线路的改道是通过调整扣件或轨距挡板来实现的。
（3）垫板作业：
在线路道岔局部高低水平三角坑偏差较小（不大于6mm时）起道捣固很难达到作业要求时采用轨下垫板。
每处调高垫板不得超过3块总厚不得超过25mm.
（4）扣件作业：
扣件松弛将使钢轨沿着轨枕产生局部位移。
要求经常保持扣件处于紧密靠正状态一般在垫板作业的次日要复紧一遍在进行维修作业的前后都要全面拧紧扣件。
2.7整治实例
武广客专第四阶段轨道不平顺设置试验方案
按照部科技司、运输局要求，铁科院与广铁集团、武广客专公司共同编制完成《武广客专第四阶段轨道不平顺设置试验方案》送审稿。
根据2009年11月18日铁道部科技司、运输局主持召开的《福武广客专第四阶段轨道不平顺设置试验方案》技术审查会专家审查意见和会议要求，修改完善形成《武广客专第四阶段轨道不平顺设置试验方案（报批稿）》。
1．目的
研究较大幅值的轨道不平顺对实车运行的动力学影响。
完善《武广客运专线轨道不平顺管理标准和弹性垫板刚度试验大纲》的研究内容。
充分验证高速铁路350km/h动静态轨道不平顺容许偏差管理值。
2．现行300～350km/h轨道管理标准
轨道几何状态按《客运专线300~350km/h轨道不平顺管理标准建议值》（科技基[2008]65号）进行评定，相应管理值见表2-17~2-18
表2-9线300～350km/h轨道静态几何尺寸容许偏差管理值（正线）
限速200km/h
+1、-1
+5、-3
+6、-4
1
扭曲（mm/6.25m）
注：
①高低偏差为10m弦测量的最大矢度值；
②轨向偏差，直线为10m弦测量的最大矢度值。
表2-10线350km/h轨道不平顺动态管理值
作业验收管理值
计划维修管理值
舒适度管理值
临时补修管理值
限速
200km/h
超限等级
-
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
42m波长
120m波长
+3、-2
+4、-3
+7、-5
+8、-6
扭曲（mm）
车体垂直加速度（m/s2）
1.0
1.5
2.0
车体水平加速度（m/s2）
0.6
0.9
①表中管理值为轨道不平顺实际幅值的半峰值。
②高低、轨向不平顺偏差管理值按照轨道实际情况评定。
③水平偏差管理值不包含曲线按照设计规定设置的超高量及超高顺坡量。
④扭曲基长为2.5m，偏差管理值包含缓和曲线超高顺坡造成的扭曲量。
严格控制连续三波及多波轨向、水平不平顺和轨向水平逆向复合不平顺。
将连续3波以上的轨向（波长为20～30m）不平顺幅值控制在4mm以内。
3．先期工作情况
根据大纲要求，结合武广客专联调联试试验，第一和二阶段主要利用现场既有的轨道不平顺积累数据，第三阶段地面人工设置轨道不平顺来补充现场不存在的轨道不平顺类型。
表2-11各阶段选取和设置的典型轨道不平顺统计
阶段
区段
方式
个数
最大幅值
第一阶段
咸宁～长沙
选取
+3～-4
2+1
4.5
3+1
三角坑
3.5
第二阶段
长沙～耒阳
+3.7
第三阶段
耒阳～乐昌
设置
3（10m）、4（10、40m）
5.3（10、40m）5.4（10m）
无论选取还是设置的轨道不平顺均不超过静态临时补修的幅值，车上和地面动力学数据的初步分析结果均未显示有超过限制标准的情况发生。
4．轨道不平顺设置要求
4.1设置原则
（1）实设轨道不平顺位置选择理论上可持续运行350km/h的直线段（避开道岔区和过渡段等簿弱地点）进行设置。
（2）为了试验行车组织方便，仅在单一行别上设置。
（3）设置轨道不平顺区域内其它非相关轨道不平顺项目应符合动静态验收标准的规定。
（4）两个实设轨道不平顺间距应不小于300m。
（5）对理论分析可能会产生较大动力学响应的预设项目集中设置在试验段的一端，便于试验组织。
4.2设置项目、数量、幅值
现场预设轨道不平顺项目包括：
轨距、轨距变化率、水平、三角坑、高低、轨向、复合不平顺（水平+轨向）、连续三波高低、连续三波轨向、连续交替轨向等九项，预设数量总共28个，预设延展长度约8400m，预设轨道不平顺项目幅值见表2-20。
表2-12补充预设轨道不平顺数量及幅值
项目号
序号
设置项目
幅值
（mm）
峰值长度
（枕数）
变化率或基长
1、2
（轨距变化率）
+7mm
变化率为1/1000和1/1500各1处
3、4
-5mm
变化率为1/1000和1
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