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1、高速条件下轨道不平顺有关知识轨道不平顺是指轨道的几何形状、尺寸和空间位置相对其正常状态的偏差。凡是直线轨道不平、不直，对轨道中心线位置和高度、宽度正确尺寸的偏差；曲线轨道不圆顺，偏离正确的曲线中心线位置或正确的超高、轨距及顺坡变化数值，通称为轨不平顺。一、轨道不平顺的分类轨道不平顺对机车车辆在空间三维方向上的激扰作用，可分为垂向、横向和复合（垂向与横向复合）不平顺三类。图例 垂向、横向轨道不平顺示意图YXL-ba扭曲Ca-(-b)轨距1、垂向轨道不平顺：高低不平顺、水平不平顺、扭曲不平顺、轨面短波不平顺、钢轨轨身垂向周期性不平顺等。高度不平顺是指轨道沿钢轨长度方向，在垂向上的凹凸不平。水平不平
2、顺是指轨道沿轨道各个横向截面上左右两股钢轨轨顶面高差的波动变化。扭曲不平顺是指左右股钢轨轨顶面相对于轨道标准平面的扭曲，用相隔一定距离（国际称作用距离）的两个横截面的水平幅值的代数差度量。轨面短波不平顺是指钢轨轨顶面沿长度方向上的长度较短范围内的不平顺，包括轨面不均匀磨耗、波纹磨耗、擦伤、剥离掉块、焊缝不平、接头错牙等钢轨表面不平顺。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：轨道方向不平顺、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
3、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
4、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。）二、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
5、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。三、几种复合不平顺表
6、现形式1、轨向与轨向的逆相位复合不平顺YXXY图例：轨向与轨向逆相位复合不平顺钢轨钢轨 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YXZX图例：轨向与水平逆相位复合不平顺钢轨钢轨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轨距变化率不良XZX图例：轨距变化率不良与水平逆相位复合不平顺钢轨钢轨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YXX图例：轨向与轨距变化率不良逆相位复合不平顺钢轨钢轨轨距变化率不良
7、5、水平扭曲不平顺（长三角坑）XZX图例：水平逆扭曲不平顺（长三角坑）钢轨钢轨Z6、高低与暗坑复合不平顺XZX图例：高低与水平（暗坑）复合不平顺钢轨钢轨Z空吊暗坑、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： 小轨面不良：即长度影响范围内轨面
8、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。 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。 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FMv/t，横
9、向力是较大的。四、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。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
10、平侧滚垂直力增减载促发脱轨侧滚加速度大寿命缩短扭曲侧滚垂直力增减载引发悬浮脱轨侧滚加速度大寿命缩短轨向侧摆、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、横向加速度增大寿命缩短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垂直加速度大寿命缩短，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。五、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
11、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：12345678长度25.7m25m25.7m25m25m25m25m25m轴重11.8t14.0t13.3t12.5t12.1t14.0t12.7t11.7t图例：CHR动车组长度与轴重示意图在时速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+2.520m，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
12、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。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/h3520202.4时速200km/h452
13、5252.5动车组轮对距离说明：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
14、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：线路轨道静态几何尺寸容许偏差管理值项目200 km/hVmax160km/h正线160 km/h Vmax 120 km/h 正线Vmax120 km/h正线及到发线其他站线作业验收经常保养临时补修作业验收经常保养临时补修作业验收经常保养临时补修作业验收经常保养临时补修轨距（mm）+2-2+4-2+6-4+4-2+6 -4+8-4+6-2+7-4+9-4+6-2+9-4+10 -4水平（mm）35846846105811高低（mm）35846846105811轨向（直线）（mm）34746846105811三角坑（扭曲）缓和曲线（mm）346456457578直线和圆曲线（mm）3464684695810道岔轨道几何尺寸偏差管理值
