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轨检车二级超限分析与整治

发表时间：2020/10/29 来源：《基层建设》2020年第21期作者：陈利平

[导读] 摘要：在城市轨道交通中，列车安全平稳性至关重要，目前通过轨检车检测线路数据，检测项目有轨道的水平、高低、三角坑、加速度、方向以及轨距等来保证线路安全稳定。

        广州地铁集团有限公司广东广州 510700
        摘要：在城市轨道交通中，列车安全平稳性至关重要，目前通过轨检车检测线路数据，检测项目有轨道的水平、高低、三角坑、加速度、方向以及轨距等来保证线路安全稳定。经分析发现，轨检超限数据横向加速度和三角坑在轨道数据超限中占比越来越大，本文结合网轨检车检测数据以及波形图，对轨检超限的原因进行分析并提出整治措施。
        关键词：轨检车；超限；横向加速度；三角坑；曲线
        1.前言
        目前，某地铁IV号线轨道状态主要采用WG04网轨检测车检测。网轨车是科技集成化程度较高的动态检测设备，其检测结果准确度高，可客观反映线路运用情况质量，是实现线路动态质量评价的重要工具。对线路轨道几何尺寸进行检查，查找线路病害，评定线路动态质量，其作用是通过检查了解和掌握线路设备局部不平顺的动态质量，对线路养护维修工作进行指导，实现网轨设备科学管理。
        随着线路质量的提升，几何尺寸问题显著下降，而横向加速度占比越来越重。
        2.横向加速度
        横向加速度是指车体横向振动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。其大小不仅与线路的几何尺寸相关，还与线路曲线参数、网轨车检测速度相关。曲线段是横向加速度扣分较多的地段，IV号线横向加速度扣分在72%左右，基本发生在曲线段。
        每个时段，每列车是以各种不同的速度通过曲线的，所设置的超高不会适应每一列不同速度的列车，产生的离心力不能完全得到平衡，因而，对每一列列车而言，普遍存在着过超高或欠超高的现象，过超高时产生未被平衡的向心加速度，欠超高时产生未被平衡的离心加速度。向心加速度、离心加速度都是横向加速度，这些横向加速度的偏差值不是线路几何尺寸状态不好引起的，而是运行车速引起的。
        网轨检测车的检测速度在60-70km/h，而列车运行速度最高速度可达120km/h，轨检横向加速度的检测原理是横向力的检测，包括欠超高、过超高引起的横向加速度。
        常用的超高计算公式为：

（1）
当轨检车通过曲线时，产生的横向及速度值为：

（2）
        式中： h-曲线的超高；g-重力加速度；s-两钢轨中心距
        未被平衡超高与未被平衡加速度分析如下：
        由ΔH=S/g×

=1500/9.8×

=153×

从式中可以看出，当通过曲线的列车速度为V时，该曲线未被平衡的超高度H与列车通过曲线所产生未被平衡的离心加速度a=

乘以常数153相等，（S为两股钢轨间距离，约1500mm；g为地球重力加速度；R为曲线半径）即：
        ΔH=153a   a=ΔH/153   即ΔH=15mm时，a≈0.01g，即15mm的欠超高或过超高相当于存在未被平衡离心或向心加速度0.01g。
        上述分析是在假设列车为一刚质点的条件下进行的，未考虑车辆的弹簧装置对未被平衡加速度的附加作用，实际上，当存在过超高，列车通过曲线时，车辆内侧弹簧被压缩，相当于增大了未被平衡向心加速度；假设弹簧系数为β，取值为0.3，所以实际的未被平衡加速度为

     （3）
        从公式我们可以得知:以上分析，可知曲线上未被平衡的加速度a是客观存在的，理论值还略小于实际的未被平衡加速度。
        以区间2横加重复曲线（K18+282圆曲线处）为例，半径R= 900m，
        超高H=144mm，轨检车以V=65km/h的速度通过，则未被平衡的超高
        ΔH=144-

=144-

=88.61mm,

=0.077g
        （4）
        则产生0.077g的未被平衡加速度，参照轨检车检查扣分标准，在线路状态为理想状态（没有一点病害的情况下），仅因速度差异产生的横向加速度已快接近II级超限，当线路状态存在小超限时，就可能出现II级或者III级超限，造成横向加速度的重复出现。
        按照网轨检车实际速度进行分析，2020年4月网轨检车检测IV号线区间轨道状态，检测出一二级超限数量如下，分析如表1中所示，检测速度为网轨检车实测速度，分析如下：
                                                                          表1 实际速度下未被平衡的加速度

从表1可以看出，由于设计速度与网轨检测车速度不匹配导致的未被平衡的加速度约在0.07g-0.09g左右，已在I级超限区间内，如图1中K25+954里程，通过计算曲线半径800，设计超高为144mm，设计速度通过公式1计算得为98.8km/h，而现场检车速度为69km/h，产生的过超高通过公式4计算得ΔH=73.775，未被平衡的加速度为0.064g，而网轨检车检测的横向加速度为0.1g，已达二级超限，理论中产生的0.1g横加其中有0.064g是由于过超高引起的，曲线段由于轨道几何尺寸或其它原因造成的横向加速度仅有0.036g，未达I级超限，如图1所示，轨距、高低、水平以及轨向均在良好范围内，固可认定K25+954横向加速度二级超限为设计缺陷，可不考虑扣分。

        图1 几何尺寸正常的横向加速度二级超限
        针对横向加速度超限，整治措施如下：
        （1）结合轨检数据，在波形图软件中找出相应的位置。
        （2）加强线路曲线段的整治，尤其是当存在竖缓重叠的区域，将造成缓和曲线平、立面形不相适应。因为外轨叠加了超高顺坡量，其结果既不是标准的缓和曲线线形，又不是标准的竖曲线线形，因而对轮轨相互作用将会有一定的影响。
        （3）维护过程中，结合轨检小车数据对直观超标数据如轨距，水平高低等先进行整治。
        3 结语
        地铁线路状态决定着列车运营的稳定性，通过本文的分析，得出以下结论：
        （1）对于轨距、高低、轨向等几何尺寸超限，在检测数据中很容易发现超限具体位置，及时整改即可。
        （2）横向加速度的扣分主要集中在曲线段上，由于线路曲线超高的存在，普遍存在着过超高或欠超高的现象，横向加速度超限主要是由于检测速度与实际速度不匹配引起的。曲线段上，对于现场几何尺寸无异常的横向加速度二级超限点则建议备案无需整改；对于几何尺寸存在异常的线路，结合波形图与现场检查情况进行综合整治。直线段上若出现横向加速度超限，则需要密切关注线路状态。
        参考文献
        [1]龙科.轨道检查车检测数据的有效利用[J].铁道技术监督,2013,41(07):16-18+20.
        [2]杜少成.动态检测波形图应用施工技术[J].国防交通工程与技术,2018,16(S1):86-90.