高速铁路轨道维修理论与技术详解
高速铁路钢轨修理技术分析
• 162 •ELECTRONICS WORLD ・技术交流随着我国科技发展和经济水平的不断提高，高速铁路施工工程也加速进行，越来越多的城市和地区都出现高铁路线。
高铁的分布越来越广泛，所以高速铁路钢轨的维修工作也变得越来越重要，根据施工指南和施工指导书指出的轨道在设计时要与钢轨损伤度相结合，法国高速铁路养护管理的重要内容是轨面的状态，法国高铁轨道通过机械化轨道维修和科学性针对性的轨道养护管理, 日本高铁轨道采用的是钢轨踏面管理方式，通过这种管理方式，可以防止高铁高速运行时，车轮对钢轨的伤损进一步扩大，还能减轻车轮重量降低噪音和振动。
将国外对损伤情况的研究成果与我国轨道维修情况联系起来，通过分析比较制定出一套延长我国高速铁路铁轨寿命的技术方法。
高铁铁轨是由两条平行的钢轨组成，钢轨固定在轨枕上面，其下用石子做成道碴加固钢轨，运用摩擦粘着力，保证高铁的稳定前行，整个车体的重力都被车轮承受，并通过车轮把这些压力给了钢轨，所以钢轨是铁路结构中必不缺少的一部分，保证了高铁运行的稳定性。
1 钢轨损伤的原因由于钢轨生产时，每一批质量不同，会产生一定的设计误差，而且在施工完成后，车辆运行速度，车辆自身重力以及路线弯曲使受力不均匀等，都会使实际轨道与标准轨道规定尺寸之间有偏差，导致钢轨的不平顺，损伤的钢轨会出现侧膜、压线、毛边、波磨等情况，小面积的波磨可能是由于车轮面损伤导致的，而大面积波磨的产生绝对是由于轨道不平顺；毛边大多出现在弯曲路线上，是由于车辆横移，车轮摩擦内轨所致；压线是车辆横移时与轨道接触面积过少产生的接触性障碍；侧膜的主要产生原因，是向心力的作用。
根据钢轨的损伤程度，在维修和保养时可以分为维修型的钢轨伤损和保养型的钢轨伤损（田常海，我国高速铁路钢轨和道岔打磨技术应用与实践，中国铁路，2017年第11期15-23页）。
2 国外钢轨维修经验高速铁路钢轨修理技术分析中国铁路北京局集团有限公司石家庄工务段 冯 旭2.1 法国的钢轨维修法国高速铁路养护管理的重要内容是轨面的状态，法国高铁轨道通过机械化轨道维修和科学性针对性的轨道养护管理，将其维修作业周期保持在三年左右，法国高铁运用有渣轨道，车辆行驶时会使部分道碴溅起而出现钢轨表面脱离现象，在冬季寒冷天气时，尤其是气温低于零度以下结冰情况出现后，更需要进行钢轨打磨，法国高铁对轨道出现的不平顺情况拟出了严格的应对方案，根据相关资料显示，法国的高铁轨道承重最高可达5亿吨以上。
高速铁路有砟轨道维护技术分析
高速铁路有砟轨道维护技术分析摘要：在试运行初期，高速有砟轨道设备容易出现故障。
为了保证运营初期的行车安全、平稳，对轨道设备的维修与维修原则进行了探讨，在有效地减少了设备故障的发生的同时，也可作为施工阶段轨道精调质量的考量和借鉴。
关键词：有砟轨道；高速铁路；维护技术：分析探讨引言近几年，高速铁路高速发展，大量的高速铁路投入运行，但200-250 km/h 的高速铁路主要采用有砟轨道，因此，研究和探索有砟轨道养护管理薄弱、维修管理薄弱、作业精度低等问题，对改善铁路养护管理、保障铁路设备运营安全有重要意义。
1工程案例该专线线路的单线延长为167千米，双线为335千米，整个线路包含了66座隧道，整个路基的长度为59千米，最大坡度为17.4%。
在具体施工过程中，正线和桥梁地段采用的是IIIc型砼枕，正线所采用的钢轨材质要符合要求，材质采用P60-U75VG。
全线总共有6个车站，全长20千米，有70组正线道岔，17组发线道岔，除此之外还有战线16组，一共有103组。
在对正线进行设计时，整体的车速为每小时200千米。
2轨道维护保养中的缺陷2.1缺乏完整的数据分析铁路上各种静态、动态数据采集后，只是简单地汇总、发布数据，并未对数据进行综合分析和处理，在防治过程中，往往把重点放在了病害的发生高峰，而忽略了对长波不平顺的监测和分析，与此同时，在对病害进行整治时，没有较高的精准度，不具备科学合理性，在具体施工过程中会出现盲目性和无效性，甚至是有害作业，病害整治效果不理想，线路设备质量不稳定。
2.2作业缺乏科学性在高速铁路有碴铁路病害的现场勘察和修复中，采用目视、弦线等测量手段，存在着很大的误差，不能满足高速铁路施工的精细要求；目前，利用轨道测量车与轨道测量车测量轨道病害的方法并不统一，虽然绝对测量精度高于相对测量，但其测量速度慢、效率低、工作后无法及时进行检验，不宜进行人工小修或小修。
相对测量操作方法不够科学，在具体操作过程中整体数据的位置不具备准确度，在具体控制过程中也缺乏相应的正确性，以及线路和设备的质量不平衡等。
高速铁路轨道知识介绍
一般数百万吨通过总重可以完成密实阶段。 在新建高速铁路一次铺成无缝线路时，要采用道砟分层铺设、分层 捣固、动力稳定的作业方式，一次稳定下沉总量8-10mm，相当于10万 吨的运量。 后期下沉阶段是道床的正常工作阶段，下沉量和运量有直接关系。
1.3 无砟轨道结构
双 块 式 无 砟 轨 道 (路基地段)
1.3 无砟轨道结构
双 块 式 无 砟 轨 道 (桥梁地段)
1.3 无砟轨道结构
长 枕 埋 入 式
道岔区无砟轨道
1.3 无砟轨道结构
道岔区无砟轨道 (板式)
1.3 无砟轨道结构
→创新纵连板式
1.3 无砟轨道结构
创新板式无砟轨道
(桥梁地段)
7）铁垫板通过锚固螺栓与预埋于混凝土枕或轨道板中的绝缘套管配合紧固。 预埋套管上设有螺旋筋定位孔，便于螺旋筋准确定位。混凝土枕或轨道板 中的预埋套管中心对称布置，便于混凝土枕或轨道板的布筋设计。
8）调整轨向和轨距时无需任何备件，通过移动带有长圆孔的铁垫板来实现， 为连续无级调整，可精确设置轨向和轨距且作业简单方便。
8
恶劣环境条件 扣件系统经EN 13146-6所述300 h盐雾试验之后，用手工拆卸
影响
工具能顺利拆卸。
9
钢轨左右位置 单股钢轨左右位置调整量：－8～＋8 mm；
调整量
轨距调整量：－16～＋16 mm，调整级别1mm。
10
钢轨高低位置 调整量
钢轨高低位置调整量： －4～＋26 mm。
SKL15型弹条：扣压力9 kN，弹程15 mm； 11 扣压力及弹程 SKL15B型弹条：扣压力6 kN。
高速铁路无砟轨道讲解
主 要 内 容
一 高速铁路轨道技术综述 二 无砟轨道的定义、结构及分类 三 无砟轨道系统设计的关键技术
四 无砟轨道的施工
一 高速铁路轨道技术综述
高速铁路轨道结构和普通铁路轨道结构一样, 由钢轨、轨枕、扣件、道床、道岔等部分组 成。这些力学性质绝然不同的材料承受来自 列车车轮的作用力,它们的工作是紧密相关 的。任何一个轨道零部件的性能、强度和结 构的变化都会影响所有其他零部件的工作条 件,并对列车运行质量产生直接的影响,因此 轨道结构是一个系统,要用系统论的观点和 方法进行研究。
二 无砟轨道的定义、结构及分类
无砟轨道的分类： 国际上目前比较常见的无砟轨道有： ☆日本的板式轨道 ☆德国的雷达2000型无砟轨道 ☆旭普林型无砟轨道 ☆博格板式轨道
二 无砟轨道的定义、结构及分类
日本新干线板式轨道
二 无砟轨道的定义、结构及分类
雷达2000型无砟轨道
二 无砟轨道的定义、结构及分类
三 无砟轨道系统设计的关键技术
无砟轨道的减振降噪：
无砟轨道降噪：无砟轨道噪声主要表征为轮轨滚动噪 声和轨道板结构辐射噪声两方面。为使轨道低噪化 , 使用定期打磨钢轨和钢轨无缝化的基本方法，或者
在无砟轨道表面上设置吸音板 。
无砟轨道减振：轨道减振的基本方法是降低轨道的支 承刚度 , 同时尽可能提高轨道的参振质量 , 以减小 线路下部结构物的振动。
一 高速铁路轨道技术综述
基于这一情况,许多专家认为,从经济角度和维修管 理角度看,高速铁路应采用无砟轨道。特别是在桥 隧结构上,由于无砟轨道减少了二期恒载和建筑高 度,采用无砟轨道更为有利。除此以外,无砟轨道还 具有使用寿命长、线路状况良好、不易胀轨跑道、 高速行车时不会有石砟飞溅等优点,因此无碴轨道 在国外高速铁路上获得了越来越广泛的应用,其铺 设范围已从桥梁、隧道发展到土质路基和道岔区, 无碴轨道结构在高速铁路上的大量铺设已成为发展 趋势。
高速铁路轨道维修关键技术分析
高速铁路轨道维修关键技术分析摘要：本文针对高速铁路轨道维修的关键技术进行了深入研究和分析，介绍了轨道几何检测技术、轨道缺陷检测技术和轨道损伤修复技术等关键技术的原理、方法、优缺点和应用范围，并分析了当前高速铁路轨道维修技术的局限性和不足。
在此基础上，本文展望了未来高速铁路轨道维修技术的发展方向和趋势，提出了一些建议和展望。
关键字：高速铁路，轨道维修，轨道几何检测，轨道缺陷检测一、引言随着高速铁路的快速发展，轨道维修已成为确保高速铁路运行安全和保障列车正常行驶的重要措施。
然而，由于高速铁路的使用环境和运行条件等特殊性质，轨道维修存在着一系列技术要求和挑战。
因此，开展高速铁路轨道维修的研究和实践，对于提高高速铁路的安全性、可靠性和运行效率具有重要的意义。
本文旨在探讨高速铁路轨道维修的关键技术，并分析当前高速铁路轨道维修技术的局限性和不足。
具体而言，本文将重点介绍轨道几何检测技术、轨道缺陷检测技术和轨道损伤修复技术等关键技术的原理、方法、优缺点和应用范围。
在此基础上，本文还将展望未来高速铁路轨道维修技术的发展方向和趋势，并提出一些建议和展望。
希望通过本文的研究和分析，能够进一步促进高速铁路轨道维修技术的发展和应用，为保障高速铁路运行安全和提高运行效率做出贡献。
二、高速铁路轨道维修的技术要求高速铁路轨道维修是确保高速铁路运行安全和保障列车正常行驶的重要措施，其技术要求如下：（一）安全性要求高速铁路轨道的安全性要求非常高，任何轨道缺陷和损伤都可能引起列车脱轨和事故。
因此，高速铁路轨道维修需要确保轨道的安全性，及时发现和修复轨道缺陷和损伤，保障列车运行安全。
（二）稳定性要求高速铁路列车的速度非常快，因此轨道的稳定性也非常重要。
高速铁路轨道维修需要保证轨道的平整度和平直度，以减小列车的振动和摆动，保障列车的平稳运行。
（三）耐久性要求高速铁路轨道的使用寿命非常长，需要具有良好的耐久性，以承受长期的高强度使用和磨损。
高速铁路车辆轨道维修技术研究
高速铁路车辆轨道维修技术研究一、引言随着高速铁路的快速发展，其对于车辆轨道维修的要求也越来越高。
而高速铁路车辆轨道维修技术则是保障高速铁路安全运行的重要保证。
本文旨在对高速铁路车辆轨道维修技术进行探究和研究，为高速铁路的运行提供技术支持。
二、高速铁路车辆轨道维修的目的和意义高速铁路车辆轨道维修的主要目的是保障高速铁路的安全运行，同时可降低维修成本，延长设备寿命，提高运行效率。
因此，高速铁路车辆轨道维修技术的研究和应用对于高速铁路的安全和发展具有重要的意义。
三、高速铁路车辆轨道维修技术的分类1.车辆维修技术高速铁路车辆维修技术主要包括机电设备、车体及内饰等方面的维修。
具体可以从以下几个方面展开：(1)机电设备维修技术：包括牵引系统、制动系统、供电系统、空调系统等方面的维修，对于这些机电设备进行定期保养和检查是非常必要的。
(2)车体维修技术：包括车体表面的油漆、钢结构零部件等方面的维修。
(3)内饰维修技术：包括换座椅、维修卫生间等方面的维修。
2.轨道维修技术高速铁路轨道维修技术主要包括轨道检测、轨道维修和轨道改造等方面。
具体可以从以下几个方面展开：(1)轨道检测技术：包括轨道缺陷检测和轨道轨面高度测量等方面的检测。
应采用机械式和LASER技术对轨道的各项参数进行全面的检测，及时发现轨道缺陷，有利于及时对缺陷进行修复，避免危险情况的发生。
(2)轨道维修技术：包括标准维修和应急维修两个方面。
标准维修包括轨道的磨削、加固和涂装等方面。
应急维修方面主要是对于轨道上的突发缺陷和损坏等进行紧急修复。
(3)轨道改造技术：包括加固改造和重新铺设等方面的改造。
加固改造主要是针对原有轨道进行加固，以提高其承载能力和安全性。
重新铺设则是在需要更改线路时对轨道进行重新铺设以满足需要。
四、高速铁路车辆轨道维修技术的应用实例中国目前的高速铁路系统已经相当成熟，其车辆轨道维修技术也逐渐成熟并发展。
下面通过具体案例来说明高速铁路车辆轨道维修技术的应用实例。
高速铁路轨道维修管理201096
武广客专
京沪高铁
武汉
北京
广州
上海
995
1318
2009.12.26通车
在建
宁汉蓉客专 天津秦皇岛高速
沪宁城际 石武客专 温福客专 秦沈客专 石太客专 郑西客专
高速铁路轨道维修管理
成都铁路局工务处 2010年9月
高速铁路轨道维修管理
一、我国高速铁路发展及规划
二、高速轨道基本技术要求 三、客运专线无碴轨道技术 四、高速铁路维修养护技术
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高速铁路轨道维修管理
引言： 2010年是成都铁路局高速铁路知识普及年，本 课件按照循序渐进、由浅入深的原则系统对高速铁 路轨道结构的发展、轨道结构维护管理、轨道及轨 下基础修理知识进行了介绍，并简单阐述了高速铁 路工务技术标准、生产管理等相关知识。
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高速铁路轨道维修管理
• （二）提高列车速度，扭转“瓶颈”地位 • 长期以来，为了摆脱铁路“瓶颈”地位的被动状态，铁路曾从 很多方面采取措施以提高运输能力，如加快铁路建设速度、扩 大铁路建设规模、提高列车运行速度、提高运输组织水平等， 但终因铁路发展速度滞后，一直没有从根本上解决问题。
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高速铁路轨道维修管理
• 二、高速轨道基本技术要求 • （一）基本要求
• 1.直线地段线间距 • （1） V=200km/h区间正线、站内正线线间最小距离不得少于 4400mm； • （2）200km/h＜V≤250km/h的区间正线、站内正线线间最小 距离不得少于4600mm； • （3） V=300km/h区间正线、站内正线线间最小距离不得少于 4800mm； • （4） V=350km/h区间正线、站内正线线间最小距离不得少于 5000mm ； • （5）正线与相邻到发线、到发线间或到发线与其他线线间最 小距离见下表；
高速铁路无砟轨道的维修与养护技术
科技信息ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ2012年第35期0引言从19世纪60年代开始，无砟轨道结构在世界各地得到发展并被广泛应用。
经过40多年的发展，无砟轨道经历数量上由少到多，技术上有浅到深、类型上有单一到多种、铺设范围上由个别地段到全线铺设的发展历程。
目前高速铁路比较发达的国家大都采用无砟轨道作为主要轨道的结构形式，具有代表性的有德国的Rheda 、Zublin 、Bogl,日本的板式轨道，中国的CRTS （China railway track system ）I 、II 型板式轨道、Ⅲ型轨道及CRTS I 、II 型双块式轨道等。
此外，在意大利、法国、奥地利、荷兰、瑞士等国均根据自己国家的铁路特点选择无砟轨道型式，在铁路上有不同程度的应用。
1无砟轨道的结构及特点1.1线路平顺性高有砟轨道采用均一性较差的天然道砟材料，在列车荷载作用下其道床肩宽、砟肩堆高、道床边坡、轨枕间距及轨枕在道床中的支撑状态相对易于变化，并导致轨道几何形变。
无砟轨道的下部结构均为现场工业化浇筑或厂预制件，可以保证其性能有较好的均一性，从而提高轨道的平顺性。
1.2轨道稳定性好无砟轨道结构中，作为无缝线路稳定性计算参数的轨道纵、横向阻力不再依赖于有砟道床，其整体式轨下基础可为无缝线路提供更高和更稳定的轨道纵、横向阻力，具有更高的稳定性和更长的使用寿命。
1.3线路养护维修工作量显著减少无砟轨道采用整体式轨下基础，与采用散粒体结构的有砟道床相比，在列车荷载作用下不会产生道砟颗粒磨耗、粉化、相对错位所引起的道床结构变形；在列车荷载反复作用下不会产生变形积累，使轨道几何尺寸的变化基本控制在轨下胶垫、扣件及钢轨的松动和磨损等因素之内，从而大大降低轨道几何状态变化的速率，减少养护维修工作量。
1.4耐久性好，服务期长无砟轨道结构为整体混凝土结构，设计使用寿命为60年，由于该结构使得线路平顺性高，稳定性好，病害少，维修量少，使得其耐久性好，服务期长。
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沪杭高速铁路转体施工桥梁区段( K57 +520—K57 +858) 的纵断面高程监测
例2：京津线亦庄车站道岔晃车问题
该车站6#道岔各项几何尺寸采用常规方法检测均在维 修标准内，但是直向过岔时仍有晃车现象，采用轨检小车 对道岔前后线路及岔区直股高低和方向结果如下：
里程 m
-0.01
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
里程 m
1.02 1
0.98 0.96 0.94 0.92
102
101
波长 m
传递函数 100
传递函数
1.06 1.05 1.04 1.03 1.02 1.01
1 0.99 0.98
102
101
波长 m
传递函数 100
京沪线丹阳北站18号无砟道岔翼轨轨腰斜裂纹 武广线广州南站18号有砟道岔长心轨螺栓孔裂纹 吉图珲敦化站翼轨趾端孔裂纹
预留螺栓孔倒棱质量 不良引起应力集中
15
✓机加工质量不良
京广线北降壁线路所客专线42号有砟道岔曲翼轨趾端裂纹 杭深线杭州南站18号有砟道岔翼轨裂纹 沪宁线镇江站18号无砟道岔翼轨轨腰斜裂纹
一、轨道不平顺管理理论
1、长波不平顺管理理论 ➢1Hz共振现象
法国、日本高速铁路经历了近 十年的不明原因晃车困扰！
➢ 列车一阶竖向自振频率在1HZ左右
➢ 共振频率范围为 2
2 V
2
3.6 f
f 1 k , k 1.32MN / m, m 48t 2 m
➢ 对应于350km/h的不平顺共振波长为68.7~137.5m 采用70~120m弦长
➢高速铁路轨道现代维修管理理论：高速轨道维修成本与安全控制理论、 从故障修、计划修、状态修到可靠修的维修体制及机制等，其中高速铁 路轨道可靠性维修理论：RAMS维修理论（可靠性、可用性、可维修性、 安全性统一）、可信性工程、全寿命周期维修理论等
➢高速铁路轨道信息化管理理论：数字工务、基于物联网的监控平台等
测量弦线长度1m，弦测法阶数N=9，随机误差标准差0.001mm
传递函数
长波不平顺检测新思路
高低不平顺 m
0.01 0.005
0 -0.005
-0.01
实际轨道不平顺 检测轨道不平顺 绝对误差
0.015 0.01
高低不平顺 m
0.005
0
-0.005
20
40
60
80 100 120 140 160 180 200
高速铁路轨道维修理论与技术
高速铁路需要新的线路维修理论作指导
➢ 高速铁路轨道动力学维修理论：轨道不平顺维修理论、轮轨关系维
修理论、轨道刚度维修理论、无缝线路维修理论、无砟轨道维修理论、 轨道减振降噪控制等
➢高速铁路轨道安全管理理论：高速脱轨理论、系统安全工程、安全评 价理论、事故分析与再现理论、安全风险管理理论等
线路方向不平顺/mm 线路高低不平顺/mm
1
调整前
调整后
0
-1
-2
-3
-4
-5
-40
-20
0
20
40
60
距尖轨尖端距离/m
高低不平顺
4
调整前
调整后
3
2
1
0
80
100 -1
-40
-20
0
20
40
60
距尖轨尖端距离/m
方向不平顺
80
100
车体横向位移/mm
车体横向加速度/(m/s2)
0.2
3
调整前
0.1
Moving direction
长波不平顺检测新思路
高低不平顺 m
0.01 0.005
实际轨道不平顺 检测轨道不平顺 绝对误差
0.01 0.005
实际轨道不平顺 检测轨道不平顺 绝对误差
高低不平顺 m
0
0
-0.005
-0.005
-0.01
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
-0.01
里程 m
实际轨道不平顺 检测轨道不平顺 绝对误差
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
里程 m
1.1 1.05
1 0.95
0.9 0.85
0.8 0.75
0.7 103
102
101
波长 m
传递函数 100
传递函数
1.3 1.25
1.2 1.15
1.1 1.05
➢ 对应于250km/h的不平顺共振波长为49.1~98.2m 采用50~80m弦长
➢ 对应于200km/h的不平顺共振波长为39.3~78.6m 采用40~60m弦长
➢ 对应于160km/h的不平顺共振波长为31.4~62.8m 采用30~50m弦长
➢ 对应于120km/h的不平顺共振波长为23.6~47.1m 采用20~30m弦长
1 0.95
0.9 103
102
101
波长 m
传递函数 100
传递函数
一、轨道不平顺管理理论
2、短波不平顺控制
高速行车条件下，幅值微小的轨面不平顺也 可能引起轮轨强烈的冲击振动，产生很大的轮轨 作用力。
以0.1mm低凹焊缝为例： 如160km/h的轮轨作用力约为206kN，则 300km/h时的轮轨作用力就已达到了490kN。 由此可见： 列车速度越高，各项动力学指数 大致呈单调上升趋势，且增大速度较快。
2
调整后
0.0
1
-0.1
0
-0.2调整前源自调整后-1-0.3
-2 -100
-0.4
0
100
200
300
400
-100
距尖轨尖端距离/m
0
100
200
距尖轨尖端距离/m
车体横向位移
车体横向振动加速度
成都局新桥42号道岔应该也是类似问题
传统的检测与作业手段解决不了长波不平顺问题
长波不平顺检测新思路
一弦N点弦测模型
轨面短波不平顺不仅会引发强烈的轮
轨冲击，还可导致轮重减载率下降、钢轨 断裂，乃至恶性脱轨事故，在高速条件下， 它还将引起很大的轮轨噪声。同时，波长 短于2米的焊缝不平、轨面剥离、擦伤、波 形磨耗等各种微小的轨面短波不平顺均是 发展形成更大的严重不平顺、恶化轨道几 何状态的重要根源。
高速道岔轨件伤损是高频振动引起的？ ✓螺栓孔倒棱质量不良
➢ 对应于80km/h的不平顺共振波长为15.7~31.4m 采用10~20m弦长
高速铁路首先要控制长波长不平顺！
长波不平顺
沉浮振动频率
沉浮振动加速度
轮轨力敏感波长
车型影响
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一、轨道不平顺管理理论
1、长波不平顺管理理论
➢1Hz现象
➢ 钢轨为100m定尺 ➢ 区域沉降或软基沉降 ➢ 18号道岔69m ➢ 连续刚构32+64+32、48+80+48、（例1：沪杭高铁跨沪杭高速公路 80+160+80连续刚构边跨在夏天下挠20mm、冬天上拱15mm，引起晃车， 每年两次垫板作业，兰新、青藏、哈大均有类似现象） ➢ 路桥过渡段60m左右