线路设备维修标准,高速线路列车运行速度高、密度大，意味着很小的事故就会影响一大批列车的运营，加之乘客更加重视列车准点率、舒适度；因此，对于高速线路来说，必须具有高安全性、高平顺性、高可靠性，具有更优质的维修服务以及更快的反应速度，也意味着高速线路维修养护更具挑战性。,1. 高速铁路线路的基本要求,轨道不平顺是引起列车振动、轮轨动作用力增大的主要根源。 对行车平稳舒适和行车安全都有重要影响， 平顺性是轨道方面直接限制行车速度的主要因素。,2018/10/21,著名力学家铁木辛柯等早已指出，如果没有轨道不平顺，车辆在理想的完全平直的轨道上行驶时，便不会产生振动和动作用力。行车速度即使达到每小时数百上千公里时，速度变化所引起的轨道附加动挠度仍然很小，可忽略不计。,所以,？,轨道不平顺的影响,1. 高速铁路线路的基本要求,高平顺性高平顺性是高速铁路对轨道的最根本的要求，也是建设高速铁路的控制性条件。这是因为轨道不平顺是引起列车振动、轮轨动作用力增大的主要原因。在高平顺的轨道上，高速列车的列车振动和轮轨间的动作用力均较小，行车安全和平稳性、舒适性能得到保证，轨道和机车车辆部件的使用寿命和维修周期也较长。因此，为保障高速行车的平稳、安全和舒适，必须严格控制轨道的平顺性。,1. 高速铁路线路的基本要求,2.轨道不平顺管理,轨道变形分为弹性变形和永久变形，其表现为轨道不平顺。 轨道不平顺对高速行车安全、车辆振动、噪声、轮轨作用力都有重要影响，是直接限制行车速度的主要因素。 实践证明，只有高平顺的轨道才能确保列车高速、安全、平稳、舒适运行品质 。 高速铁路运输要求轨道有别于一般铁路的主要特点：高平顺性。（从这个意义讲，高速铁路轨道修理的核心就是解决高速铁路的平顺性问题）,2.1轨道不平顺管理技术,高平顺性： 对路基、桥梁、轨道结构、道岔等的设计； 对线路施工方法、机具的选择； 对钢轨的平直性； 对轨道部件的性能参数以及轨道的维修等各方面；提出了更高、更严格的要求。,高平顺要求是高速铁路线、桥设计和线路施工的控制性条件。 既使路基、桥梁、轨道结构符合强度条件的要求，不一定能满足平顺性条件，高速铁路满足强度条件易，满足平顺性条件难。 满足了高平顺要求，便能大幅度降低车辆振动和轮轨相互作用力，使强度条件和行车安全都能得到可靠保证。,2.1轨道不平顺管理技术,高速铁路的平顺性控制，涉及路基、桥梁、轨道结构等多方面的设计、施工、检测评定、维修管理等各个环节。 轨道不平顺管理技术是确保各个环节安全可靠的关键技术。,2.1轨道不平顺管理技术,轨道平顺状态发展的各阶段,轨道状态监测：轨检车、动检车、便携式检查仪等 轨道状态评价：优良、中等、恶化 轨道状态维护：保持、养护、恢复 轨道状态管理：安全、平稳、经济、合理,2.1轨道不平顺管理技术,2.1轨道不平顺种类,轨道不平顺：是指轨道几何形状、尺寸和空间位置的偏差。 凡是直线轨道不平、不直，与轨道中心线位置和轨道髙度、宽度正确尺寸的偏离；曲线轨道不圆顺，偏离曲线中心线位置，偏离曲率、超高、轨距的正确数值，偏离顺坡变化尺寸等的轨道几何偏差。 通称轨道不平顺。,轨道几何不平顺的种类很多，可按其对机车车辆激扰作用的方向、荷载作用形式、不平顺的波长等分类。,2.1.1 不同激扰方式轨道不平顺,垂向轨道不平顺：高低、水平、扭曲、轨面短波不平顺；钢轨轧制校直过程中形成的垂向周期性不平顺。 横向轨道不平顺：轨向、轨距；钢轨轧制校直过程中形成的横向周期性不平顺。 复合不平顺：轨向水平逆向复合、曲线头尾的几何偏差。,2.1.2 荷载作用方式下不平顺,静态,动态,2.1.3 不同波长轨道不平顺,波磨是指钢轨顶面上出现的波状不均匀磨耗。按其波长分为短波（波纹型磨耗）和长波（波浪型磨耗）两种。 波纹型磨耗波长约50mm100mm，幅值 0.10.4mm周期性不平顺； 波浪型磨耗波长100mm3000mm ，辐值2mm内周期性不平顺。,轨道不平顺不仅幅值和波长的变化范围大，且其影响也各不相同。 短波不平顺可能引起簧下质量与钢轨间的冲击振动，产生很大的轮轨作用力。 周期性成分可能引起机车车辆的谐振，而中、长波尤其是敏感波长成分常常是引起车体产生较大振动的重要原因。,2.1.4 轨道不平顺成因,各种轨道不平顺对行车的影响,不平顺幅值、波长、速度的相互影响,波长与速度一定时，幅值越大，引起的车辆振动和轮轨作用力响应越大； 幅值与速度一定时，波长越长，影响越小，非线性递减，但敏感波长、周期性的谐振波长影响较大。 幅值与波长一定时，速度越髙，影响越大，非线性递增。,高速轨道不平顺与车辆相互作用特点,幅值微小的轨面不平顺也可能引起轮轨强烈地冲击振动，产生较大的轮轨作用力； 小幅值不平顺对车辆振动舒适性的影响增大； 影响高速铁路行车的轨道不平顺波长范围扩大； 激振频率1Hz左右的具有谐振波长特征的轨道不平顺影响显著； 高速铁路容易产生的与车辆转向架或车体主振频率相同的周期性轨道不平顺应高度重视。,轨面微小不平顺引起轮轨冲击力,轨面微小不平顺引起的轮轨冲击力,0.2mm微小焊缝迎轮台阶形不平顺，300km/h时引起的轮轨冲击性高频作用力（P1）可达722kN，低频轮轨力（P2）达321kN，可加速道碴破碎、道床路基产生不均沉陷，从而形成较大的长波不平顺。 轨面短波不平顺引起的巨大轮轨作用力，可引发钢轨、轮轴断裂，导致恶性脱轨事故。,小幅值不平顺对人体舒适性影响,幅值5mm波长40m的连续轨向不平顺，在160km/h下引起的振动很小，在300km/h髙速时，却能使车体横向产生频率2Hz，加速度为0.07g(RMS值为0.045g)的横向持续振动。 幅值10mm波长40m连续的高低不平顺，在160km/h下引起的车体振动和轮轨动作用力很小，容许存在。但在300km/h高速时，可使车体垂向产生振动频率2Hz，加速度为0.18g(rms值为0.13g)的持续振动。持续时间较长时，乘客的血压、脉博、呼吸、消化等身心健康将受到严重影响。,小幅值不平顺对人体舒适性影响,根据ISO2631/1-85国际振动环境“工作能力减退”限度标准，乘务员在2Hz，0.07g的横向振动环境下， 3小时后就会疲劳，工作能力下降，司机的判断、应急能力就会明显减退。 通过大量人体乘车舒适性试验，为保障旅客阅读、餐饮不受干扰，规定局部轨道不平顺引起的瞬时作用的垂向加速度不得大于0.120.15g，横向加速度不大于0.10.12g。,轨面微小不平顺引起的轮轨冲击力,实践证实：高速条件，钢轨焊缝不平、轨面剥离、擦伤、波形磨耗等各种微小的轨面短波不平顺都是产生严重轨道不平顺，恶化轨道几何状态的重要根源；同时也是引起线路周边环境噪音的主要因素。,高速轨道不平顺管理波长范围扩大,高速铁路有影响的轨道不平顺波长范围也随之扩大。长波不平顺对车体振动的影响变得不可忽视，因此必须监控校正的波长范围也大为增加。轨检车可测波长范围需增大 大型养路机具的基线长需加长中跨桥的挠度需减小（刚度需增大）,严格控制与车辆主振频率相同的周期性不平顺,高速铁路具有主型车辆相对固定、车辆主振频率比较单一、区间行车速度基本固定的特点，使得高速铁路轨道容易产生与车辆转向架或车体主振频率相同的危害极大的周期性不平顺。 根据列车敏感的轨道不平顺波长可知，在300350km/h运行条件下，产生车体振动的轨道不平顺敏感波长在40100m范围，转向架的敏感波长在712m范围。,严格控制与车辆主振频率相同的周期性不平顺,针对高速轨道上容易产生的40100m、712m二个波段的周期性不平顺，应特别注意。 我国钢轨轨身轧制过程产生的横向或垂向周期性不平顺（波长2.83.2m），在300350km/h时所产生激扰频率正是轨道的共振频率，非常有害。,影响列车运行的敏感波长不平顺,三、轨道不平顺管理方法及特征描述,3.1 轨道不平顺的随机性 3.2 轨道不平顺的局部波形特征 3.3 轨道不平顺幅值的统计特征 3.4 轨道不平顺的功率谱密度和功率谱图,3.1 轨道不平顺的随机性,实际存在的轨道不平顺都是经常变化很不规则的，不同位置轨道不平顺的幅值和波长都各不相同。 轨道不平顺波形大多不是单一规则的简谐波、三角波或抛物线形波，而是由许多无法预知的不同幅值、不同波长、不同相位角的简谐波迭加而成的杂乱无章随机波。,随机性轨道不平顺不规则波形,3.2局部轨道不平顺的特征描述-幅值,对随机性局部轨道不平顺不规则波形特征的描述也不像对规则的正、余弦波那样简单，只用一个幅值或波长参数是不能完全将不规则波形的特征确切地描述清楚。 不规则的轨道不平顺局部波形特征可用幅值、半波长L、1/4波长、平均变化率、波数和谐振波形等综合描述。,局部轨道不平顺的波形特征,半峰值，峰峰值H， 波长平均变化率/l ，峰峰值平均变化率H/L，波长=4l,3.3连续轨道不平顺幅值的统计特征-均值,个别地点的局部波形特征不能代表整体区段轨道的总体状态，某区段轨道的平顺状态可通过轨道不平顺幅值的标准差、均方值等统计特征进行描述和评价。,轨道不平顺的均方值和标准差,以里程位置为横坐标的某段轨道不平顺 ()的 ：均方值 标准差,轨道不平顺的标准差能确切地表示各段轨道不平顺在幅值方面的严重程度 轨道不平顺的均方值与激扰能量相关,高平顺线路的确切含义,高低、轨向、水平、扭曲和轨距偏差等局部孤立存在的不平顺幅值较小。 连续成段大量存在各种不平顺幅值标准差很小。 敏感波长和周期性不平顺的幅值很小。 具有谐振波形特征的不平顺幅值很小 焊缝不平顺、新轨的平直性偏差很小。 轨道不平顺各波长成分的功率谱密度值很小。,控制轨道初始不平顺是建成高平顺线路的关键,初始不平顺是运营后，各种轨道不平顺发生、发展、平顺性恶化的根源。 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。,4.轨道初始不平顺,轨道初始平顺状态对运营后，轨道长期的平顺状态和维修工作量有决定性的影响。 初始平顺性好的轨道，维修周期长，养护维修的工作量小，能长期保持良好的髙平顺状态。 初始平顺性差的轨道，不仅维修周期短，即使增加维修作业次数也难以改变轨道初期“先天”的不良水平，不能满足高速行车的要求,4.轨道初始不平顺,初始平顺性对运营后的轨道状态 和维修周期的影响,严格控制初始不平顺必然对路基、道床、过渡段、钢轨焊接等各方面的要求更加严格，能拉动促使整个线路工程质量的提高。轨道初始平顺性，是高速线路建设的技术水平和工程质量的综合体现。 轨道的初始平顺性直接影响新线的开通速度。 严格控制初始不平顺对于确保高速铁路建设成功，确保高速车辆安全、平稳、舒适地运行，减少轨道和机车车辆的养护维修费用，有十分重要的意义。,4.轨道初始不平顺,因此，严格控制轨道初始不平顺，是保证建成高平顺高速线路的关键，是带动全局保证轨道符合髙平顺性要求的决定性措施。日、法、德等国建设高速线路的许多重要措施，都是为了确保轨道在开通前就具有高平顺性而进行的。,4.轨道初始不平顺,4.1控制轨道平顺性主要技术措施,在设计、施工阶段釆取一系列技术措施，提高路基的稳固性和沉降均匀性，提高桥梁抗挠曲变形的刚度和过渡段的平顺性，提高轨道的铺设精度。 在设计、施工全过程的每一个环节，都必须采用科学合理的技术措施，严格控制初始平顺性。 必须采取以下措施:,4.1.1设计构筑坚固稳定沉降均匀顶面平顺的路基,路基是轨道上部建筑的基础，没有高质量的路基，就不可能有平顺的轨道。建设高平顺轨道还必须特别注意严格控制路基的不均匀工后沉降和顶面的平顺性。 坚固、稳定、沉降均匀、顶面平顺的路基是保证轨道平顺的前提条件。,仅仅控制路基工后沉降量是不够的，还必须重视严格控制工后不均匀沉降。在50100米范围内的不均匀沉降将直接造成幅值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。 在高速铁路设计、施工过程中严格按照规定的路基不均匀工后沉降和路基顶面平顺性控制标准执行。,