轨道不平顺
铁道工程-第六章 轨道几何形位之轨道不平顺

作为单元区段,分别计算单元区段内左、右高低、左、右轨 向、轨距、水平、三角坑七项几何参数的标准差。各单项几
何不平顺幅值的标准差称为单项指数,七个单项指数之和作
为评价该单元区段轨道平顺性综合质量状态的轨道质量指数。 其计算公式为:
TQI i
i 1 i 1
7
7
1 2 ( xij xi ) n j 1
轨道不平顺实例波形
性质:
(1) 普遍性:由于铁路轨道结构的复杂性以及在建造、运营、管理等方面各种 因素的共同作用,任何轨道结构都普遍存在不平顺,只是幅值大小不同而已。铁 路工务部门对线路用轨道检查车进行长期、大量检查,证明无论是有缝线路还是 无缝线路,轨道的轨距、高低、方向、水平总是存在不平顺。 (2)随机性:轨道不平顺的形成和发展是诸多具有随机性的因素共同作用的结 果,这些因素包括:钢轨的初始平直性,钢轨磨耗、损伤,轨枕间距不均、质量 不一,线路施工高程偏差,道床的级配和强度不均、松动、脏污、板结,路基下 沉不均匀、刚度变化,道床、路基的不均匀残余变形积累,机车车辆时刻变化的 动力作用,以及雨雪、气温、地震等自然环境因素,它们综合作用,造成了轨道
① 高低不平顺 ② 水平不平顺 ③ 扭曲不平顺 ④ 轨距不平顺 ⑤ 轨向不平顺 ⑥ 复合不平顺
① 高低不平顺
钢轨顶面长度方向的垂向凸凹不平,简称为高低不平 顺,包括钢轨表面不平,轨道弹性变形和残余变形不均匀, 部件间隙不一致,路基不均匀下沉等形成的垂向不平顺。 由于左、右两根钢轨高低的起伏变化趋势不完全相同,可 区分为左轨高低不平顺和右轨高低不平顺。
n
局部不平顺幅值超限评分法与轨道质量指数评价法的比较
局部不平顺幅值超限评分法能够找出轨道的局部病害及病害的类型、程 度和所在位置,作为指导现场紧急补修非常实用,但仅用超限点峰值的大小 、超限的数量及扣分多少,不能全面地评价轨道区段的质量状态,比如不能 反映周期性不平顺所产生的谐波的影响。 轨道质量指数评价法能够判别轨道质量的均衡性,能做出更为符合实际 情况的评价。 但是这两种方法都是从轨道不平顺幅值的角度出发来评价轨道平顺状态 的,因此都具有一些局限性。 轨道不平顺的功率谱密度能清楚地表明某一段轨道不平顺所包含的波长 成份及各波长成分的均方值密度,能够提供轨道不平顺幅值和波长两方面的 信息,可以对利用局部不平顺幅值超限评分法和轨道质量指数评价法对轨道 平顺性进行评定时做出有益的补充。在我国,许多科技人员已经做了大量工 作,但是还没有形成较为通用的轨道谱,铁路平顺状态的评定和管理应用中 ,轨道谱的应用也十分有限。
铁道工程-第六章轨道几何形位之轨道不平顺教学教材

01
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03
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在轨道施工过程中,由于设备、测量和施工方法的限制,可能导致轨道不平顺。
自然条件的变化,如地震、山体滑坡等地质灾害,会直接导致轨道几何形位的改变。
列车通过时对轨道产生的压力和振动,可能导致轨道几何形位的微小变化。
轨道基础设施的长期使用和自然老化,可能导致轨道几何形位的改变。
轨道不平顺对列车运行的影响
通过列车运行过程中的动态检测,记录轨道的动态变化,包括加速度、速度等参数。
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轨道不平顺的检测技术
通过调整轨道的高程、水平、方向等几何尺寸,控制轨道不平顺。
调整轨道几何尺寸
选择合适的轨道材料,提高轨道的刚度和稳定性,减少不平顺的产生。
更换轨道材料
通过优化列车的运行速度、加速度等参数,减少对轨道的冲击和振动,控制轨道不平顺。
优化列车运行方式
Hale Waihona Puke 轨道不平顺的控制方法定期对轨道进行检测和维护,保持轨道几何尺寸的稳定。
加强轨道维护
加强施工过程中的质量控制,提高轨道施工的精度和稳定性。
提高施工精度
通过建立轨道不平顺预警系统,及时发现和处理轨道不平顺问题。
建立预警系统
轨道不平顺的预防措施
05
CHAPTER
案例分析
某铁路线路在运营过程中出现了轨道不平顺问题,导致列车运行出现晃动和噪音。
轨道几何形位的测量方法包括静态测量和动态测量两种。
静态测量是在列车停运后进行测量,常用的工具有轨检尺、弦线等。
动态测量是在列车运行过程中进行测量,常用的工具有轨检车、轨检仪等。
轨道几何形位的测量方法
03
CHAPTER
轨道不平顺的产生原因及影响
轨道不平顺

轨道不平顺1、轮轨系统激扰是引起车辆—轨道耦合系统振动的根源。
2、总体而言,轮轨系统激扰可分为确定性激扰和非确定性激扰两大类别。
非确定性激扰主要是轨道几何随机不平顺。
确定性激扰则由车辆和轨道两个方面的某些特定因素造成。
车辆方面的因素较为单一,主要是车轮擦伤、车轮踏面几何不圆及车轮偏心等;轨道方面的因素较为复杂,既有轨道几何状态方面的因素,如钢轨低接头、错牙接头、轨道几何不平顺、轨面波浪形磨耗等,又有轨下基础缺陷方面的因素,如轨枕空吊、道床板结、路基刚度突变等。
3、在很多情形下,轨道几何不平顺可以用单个或多个简谐波来近似描述。
例如,因焊接接头淬火工艺不良,在车轮反复作用下造成轨头局部压陷,属于单个谐波激扰;又如,在世界各国铁路上普遍存在的钢轨波浪形磨耗,呈现在钢轨顶面的是一定间距的起伏不平的波浪状态,是典型的连续谐波激扰。
另外,当车轮质心与几何中心偏离时,也将给钢轨系统造成周期性简谐波激扰。
所有这些,采用正(余)弦函数来描述是简单且合理的。
4、轨道几何不平顺是指两股钢轨的实际几何尺寸相对于理想平顺状态的偏差。
轨道常见几何不平顺主要有方向、轨距、高低和水平四种基本形式。
(1)方向不平顺是由于左右股钢轨横向偏移引起线路中心线的横向偏移,可表示为:()R L t y y y +=21(式中,L y 、R y 分别为左、右股钢轨的横坐标) (2)轨距不平顺是由于左右两股钢轨横向偏移而引起的轨距变化,在轨顶下16mm 位置处测量,可表示为:0g y y g R L t --=(式中,0g 为名义轨距)(3)高低不平顺是由于左右钢轨顶面垂向偏移引起轨道中心线的垂向偏移,可表示为()R L t Z Z Z +=21(式中,L Z 、R Z 分别为左、右两股钢轨的垂向坐标)(4)水平不平顺是由于左右钢轨的垂向偏移引起的轨面高差,可表示为:R L t Z Z Z -=∆(5)扭曲不平顺是指左右两股钢轨顶面相对于轨道平面的扭曲,即先是左股钢轨高于右股钢轨,后是右股钢轨高于左股钢轨的轨面状态,俗称三角坑,反之亦然。
轨道不平顺的含义

轨道不平顺的含义
轨道不平顺是指轨道表面出现的不平整或弯曲状况,通常会导致列车在行驶过程中产生颠簸、动荡不安的现象。
轨道不平顺的原因可能是轨道设计不合理、轨道材料不良、轨道维护不足等。
在铁路交通中,轨道不平顺会对列车的安全行驶产生负面影响,例如可能导致列车出轨、颠覆、侧翻等事故。
因此,轨道设计、维护和保养非常重要。
轨道不平顺的表现形式有很多种,例如轨道表面的坑洼、起伏、弯曲等。
坑洼会导致列车在行驶过程中受到较大的冲击,从而产生颠簸感;起伏和弯曲则会使列车在行驶过程中产生较大的动荡感。
为了降低轨道不平顺对列车行驶的影响,可以采取以下措施:
1. 轨道设计:轨道设计应该根据列车的重量、速度等因素进行优化,使轨道表面能够适应列车的行驶需求。
2. 轨道维护:轨道应该定期进行维护和保养,以确保表面的平整和光滑。
3. 列车维护:列车也应该定期进行维护和检查,以确保轨道表面的平整和光滑。
轨道不平顺是铁路交通中常见的问题,需要引起足够的重视。
通过设计合理的轨道、定期进行维护和保养、提高列车维护水平等措施,可以降低轨道不平顺对列车行驶的影响,保障列车的安全行驶。
铁路轨道复合不平顺的分析与整治汇总

轨道复合不平顺的分析与整治轨道复合不平顺是指铁路轨道同一地点存在多种病害或相邻地点存在连续多处同一种病害。
轨道复合不平顺比轨道单项不平顺对行车安全威胁性更大,对于此类病害应引起高度重视,特别是在铁路第六次提速区段,建议将此类病害提级处理,即一级病害按二级及以上病害处理;二级病害按三级及以上病害处理。
迄今为止,我国铁路尚未对轨道复合不平顺规定过安全标准值,但是因其对行车安全威胁性大,有必要对其加以探讨。
轨道复合不平顺的形式很多,按照引起机车车辆横向力、垂向力复合方式不同,分为逆相位复合不平顺、顺相位复合不平顺、谐波振动复合不平顺等主要三种形式。
一、轨向、水平逆相位复合不平顺当存在轨道方向不平顺引起的车辆横向力与轨道水平不平顺引起的车辆横向力作用一致时(如图1所示:方向为正,水平为负),为轨道轨向、水平逆相位复合不平顺,对列车运行安全威胁最大。
图1 轨向与水平逆相位复合不平顺示意图1、轨道方向复合复合不平顺的计算公式如下:△y = ∣y―1.4△ h∣(公式1)式中:△y ---方向不平顺复合值y ----- 方向不平顺值△h --- 水平不平顺值2、轨道轨向、水平逆相位复合不平顺对行车安全指标的影响我们直接引用西南交通大学翟婉明教授著《车辆—轨道耦合动力学》对此项病害的计算结果(见表1)。
需要说明的是,这里选用的是一个波长为10米的方向不平顺,对应波长为12.5米的水平不平顺的逆相位复合不平顺。
表1:轨道复合不平顺对行车安全指标的影响表中:△h ----水平不平顺值y ----- 方向不平顺值P ------ 轮轨垂向作用力Q ------ 轮轴横向水平力Q/P ------ 脱轨系数△P/P ----轮重减载率a cy--------- 方向不平顺引起的水平加速度a c△h ------- 水平不平顺引起的水平加速度从表中可以看出,对轨道水平和方向逆相位复合不平顺安全限值起主控作用的动力学系数是轮重减载率,将轮重减载率静态指标控制为≤0.60,准静态指标控制为≤0.65,动态指标控制为≤0.80,脱轨系数动态指标控制为≤0.80。
铁路线路——轨道不平顺管理及分析

道床/路基残余变形、道床密实差异等形成的以轨长为基波的复杂周
s ( i ,1 )
( )
2
S 1 1 ( )
11
轨道不平顺的危害:车辆/轨道相互作用关系
车辆安全性指标之脱轨系数
脱轨安全性指标之一脱轨系数:又称车轮爬轨安全系数,它反映的是
横向力与垂直力的相对大小比例关系
危险限度 允许限度
H
P
1 .2
H
P
1 .0
上述限度指标适用于低速脱轨的情况 高速客车:
轨道不平顺的分类:按激扰方向划分
复合轨道不平顺
在轨道同一位置上,垂向和横向不平顺共存而形成复合不平顺。
方向水平逆相复合不平顺:轨道同一位置既有方向不平顺又有水平 不平顺,并且轨道臌曲方向与高轨位置形成反超高状态。
严重时易引起脱轨
21
轨道不平顺的分类:按激扰方向划分
复合轨道不平顺 在轨道同一位置上,垂向和横向不平顺共存而形成复合不平顺。
19
轨道不平顺的分类:按激扰方向划分
横向轨道不平顺 轨向不平顺:轨道中心线在水平面上的平顺性。(左、右轨平均) 轨排横向残余变形积累和轨头侧面磨耗不均匀、扣件失效、轨道横 向弹性不一致等 。
轨距偏差:在轨道同一横截面、钢轨顶面以下16mm处、左右钢轨
之间的最小内侧距与标准轨距的偏差。
20
P 1 2
为轮重减载率 危险限度
P P
P P
P
0 . 65
0 .6
P1
P2
P
1 2
P2
P1
允许限度
上述限度指标适用于低速脱轨的情况,高速时
P 0.8
13
轨道施工质量通病及维修方法

轨道施工质量通病及维修方法我折腾了好久轨道施工质量通病及维修方法这事儿,总算找到点门道。
轨道施工啊,经常会碰到的质量问题就是轨道不平顺。
我刚开始发现的时候,就想简单调整一下,我以为就是局部的小问题。
我试过在不平顺的地方加垫片,结果这根本不是长久之计,没几天就又出现问题了。
后来我才明白,轨道不平顺可能是因为铺设的时候基础没打牢。
这就像是盖房子,地基本来就不稳,那房子肯定容易出问题啊。
所以要从根本上解决,得检查轨道下面的道床,如果道床的密实度不够,就要重新夯实,或者补充道砟。
还有一个通病就是钢轨磨损。
我最早看到钢轨有点磨损,就随便拿了些润滑剂在上面涂,觉得这样能减少摩擦。
可哪知道这就是个瞎办法。
钢轨磨损原因特别复杂。
有一次我仔细观察,发现部分磨损是因为列车转向的时候压力不均匀,这就叫侧向力。
这个时候,单纯涂润滑剂是不行的。
对于磨损不太严重的钢轨,得用那种专业的打磨设备进行小范围的打磨,就像咱们磨刀一样,把不平整的地方去掉。
轨道连接部位也容易出问题。
我遇到过连接螺栓松动的情况。
刚开始我发现松动,就拧紧完事。
但老是频繁松动,搞得我很头疼。
后来我想,这可能是每次列车经过都会产生震动,光拧紧肯定不管用。
我就想到在螺栓上加上弹簧垫圈,这样就能利用弹簧垫圈的弹性来缓冲震动,减少螺栓松动的概率。
不过我也不太确定这个方法是不是对所有的轨道连接部位都适用,毕竟不同的轨道环境和列车载重等因素可能会有影响。
另外,有时候轨道存在裂缝。
我试过自己拿胶水去粘,这真的是特别傻的方法。
其实裂缝产生的原因可能很多,像应力集中啦,钢材疲劳啦。
对于小裂缝有专门的修补胶,但是大的裂缝可能就要把有问题的钢轨部分换掉了,就像咱们衣服破了个大口子,补丁补不住就只能换新的布料了。
反正处理轨道质量通病真是个细心又需要技术的活,一直在摸索,也一直在学习呢。
还有啊,轨道的防腐也很重要,如果防腐没做好,整个轨道的使用寿命都会大大缩短。
我正在研究怎么能又简单又有效的做好防腐,等我再有成果了,再跟你们分享。
轨道不平顺管理基本概念

控制轨道不平顺的主要技术措施
▪ 3)提高过渡段的平顺性: ▪ 过渡段刚度变化应缓慢均匀,具有足够长度,避
免刚度突变或变化率过大。 ▪ 应改进靠近桥、涵混凝土部位的路基压实技术和
机具,提高压实质量。 ▪ 国内外的经验表明,桥头尾过渡段是高速线路建
设的关键部位,应精心设计,精心施工。
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控制轨道不平顺的主要技术措施
较大的长波高低不平顺 ▪ 路基顶面不平顺,高度误差过大,将导致道床厚
度不一,道床弹性和残余变形积累不均匀,易逐 渐形成中长波高低不平顺。
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控制轨道不平顺的主要技术措施
▪ 2)提高桥梁抗挠曲变形的刚度 ▪ 桥梁的挠曲变形往往比路基的弹性变形大,所形
成的轨道不平顺具有永久性特征,不易通过维修 等办法消除。 ▪ 多跨等距梁挠曲变形所形成的轨道不平顺具有周 期性和谐振波形特征,40~100m跨度的多跨等距 梁挠曲变形形成的轨道不平顺,在速度为160~ 350km/h时,可能激起车体谐振,应特别注意。
快速、高速列 车振动舒适性
2. 控制轨道不平顺的主要技术措施
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控制轨道不平顺的主要技术措施
▪ 基本思路: ▪ 1)建设过程中严格控制轨道初始不平顺
轨道不平顺具有“记化 的根源。在建设过程中若不严格控制,将造成运 营期间难以处置的后患。 ▪ 2)运营过程中通过合理的养护维修控制轨道不 平顺的发展
➢ 制定依据:列车平稳舒适度要求,限制紧急补修工 作量的要求,工务维修能力和以往的经验周期,以 及轨道维修的经济性比较(维修周期、设备寿命、 维修费用等的比较)等。
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中国轨道不平顺管理目标值定义
➢ Ⅲ级-紧急补修管理目标值:为保证行车安全,防 止列车脱轨,降低轮轨间附加动力,减少轨道和机 车车辆部件伤损,及时消除过大轨道不平顺,延长 设备使用寿命和维修周期等方面的管理值。
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一、铁路轨道不平顺概念
轨道不平顺是指轨道几何形状、尺寸和空间位置的偏差。
广义而言,凡是直线轨道不平、不直对中心线位置和轨道高度、宽度正确尺寸的偏离曲线轨道不圆顺偏离曲线中心位置正确曲率、超高、轨距值,偏离顺坡变化尺寸等轨道几何偏差通称轨道不平顺。
二、铁路轨道不平顺的种类及产生原因
轨道不平顺的种类很多,可按其对机车车辆激扰作用的方向、不平顺的波长等进行分类。
按机车车辆激扰作用的方向可分为垂向轨道不平顺、横向轨道不平顺、复合轨道不平顺。
按不平顺的波长可分为短波、中波、长波等。
不平顺的种类和变化
垂向轨道不平顺包括高低、水平、扭曲、轨道短波不平顺和新轨垂向周期不平顺。
横向轨道不平顺包括轨道方向不平顺、轨距偏差造成的不平顺。
轨道同一位置上,垂向和横向不平顺共存形成的双向不平顺称为轨道复合不平顺。
危害较大的复合不平顺有方向水平逆向复不
平顺、曲线头尾的几何偏差造成的不平顺。
1、高低不平顺
高低不平顺是指轨道沿钢轨长度方向在垂向的凹凸不平。
它是由线路施工和大修作业的高程偏差,桥梁挠曲变形,道床和路基残余变形沉降不均匀,轨道各部件间的间隙不相等,存在暗坑、吊板,以及轨道垂向弹性不一致等造成的。
2、水平不平顺
水平不平顺即轨道同一横断面上左右两轨面的高差。
在曲线上是指扣除正常超高的偏差部分,在直线上也是指扣除将一侧钢轨故意抬高形成的水平平均值后的偏差。
3、扭曲不平顺
轨道平面扭曲有些国家称为平面性,我国常称为三角坑即左右两轨顶面相对于轨道平面的扭曲,用相隔一定距离的两个横断面水平幅值的代数。
差度量。
国际铁路联盟专门委员会将所谓“一定距离”定义为“作用距离”,指轴距、心盘距。
4、轨道短波不平顺
即钢轨顶面小范围内的不平顺,它是由轨面不均匀磨耗、擦伤、剥离掉块、焊缝不平、接头错牙等形成的。
其中轨面擦伤、剥离掉块、焊缝不平、接头错牙等多是孤立的不具周期性,而波纹磨耗、波浪性磨耗具有周期性特征。
5、新轨垂向周期不平顺
钢轨在轧制校直过程中,由于辊轮直径误差擦伤、剥离掉块、焊
缝不平、接头错牙滚轧压力不均匀等因素,产生钢轨的周期性不平顺。
我国新轨轨身周期不平顺的波长多在 2.6一3.2m ,幅值多为0.3一0.8mm 。
这种不平顺对铁路行车危害很大。
采用现代轧制校直工艺生产的钢轨,不具有这种周期性不平顺。
6、轨道方向不平顺
轨道方向不平顺常简称轨向不平顺或方向不平顺指轨头内侧沿长度方向的横向凹凸不平顺,由铺轨施工、整道作业的钢轨中心线定位偏差,轨排横向残余变形积累和轨头侧面磨耗不均匀、扣件失效、轨道横向弹性不一致等原因造成。
7、轨距偏差
轨距偏差造成的不平顺即在轨顶面以下处量得的左右两轨内侧距离相对于标准轨距的偏差,通常由于扣件不良、轨枕挡肩失效、轨头侧面磨耗等造成。
从工务维修管理方面来看,轨距和水平是指钢轨的相对位置,坡度是在连续绝对下沉量的变化率,方向性是绝对横移量的变化率,平面是沿轨道纵向水平的变化率,轨距的变化率是沿轨道纵向轨距的变化率。
而高低和轨向因与轨道线形有关,从轨道作为平滑的走行轨路来看,与其说是空间位置,不如说是前后相对位置及空间频率一定区间内的波数特性更为重要。
至于铁路轨道不平顺的维修限度,一般是着眼于轨距的变化率,平面性同超高递减一样也规定的较严格。
三、铁路轨道不平顺的影响
就轮轨系统运输而言,由于列车与轨道的相互作用势必会引起
轨道几何形位的不断变化。
这种变化即轨道不平顺,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。
轨道不平顺及其影响综述。