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浅谈高速铁路无砟轨道养护

时间:2022-04-03 09:33:42 浏览次数:

【摘 要】高速铁路是当代科学技术成就的集中体现,是铁路现代化的重要标志,特别是进入本世纪以来,我国通过引进、消化、吸收、再创新的发展模式,我国高速铁路进入大规模建设并相继运营时期。我国的高速铁路工务工程具有“高可靠性、高稳定性、高平顺性”的技术特点,针对我国路网规模大、运营速度高,行车密度大等特征,通过研究高速铁路无砟轨道病害整治周期,加强轨道结构的控制与调整,在高速铁路安全运营实践的基础上,提出适合中国高速铁路工务设备养护、维修、检查、监控的对策具有重要的指导意义。

【关键词】高速铁路;无砟轨道;养护;检查;周期;安全;平顺

【Abstract】The high-speed railway is a concentrated expression of the contemporary scientific and technological achievements,Is an important symbol of the modernization of railways,Especially since the beginning of this century,China through the introduction, digestion, absorption, a new development model,Began large-scale construction of high-speed railway in China and have operations,China"s high-speed rail public works projects with high reliability, high stability, high ride comfort "technical characteristics,For China"s road network is a large scale, high-speed operations, the traffic density characteristics,By studying the high-speed railway Ballastless Track Defects treatment cycle,Strengthen the control and adjustment of track structure on the basis of practice in the safe operation of high-speed railway,Proposed for high-speed railway in China Public Works equipment maintenance, repair, inspection, monitoring countermeasures of important guiding significance.

【Keywords】high - speed railway Ballasted track maintenance and repair Check Cycle Security Smooth

高速铁路是指新建高速铁路最高运行速度达250km/h及以上,或既有线改造最高速度达到200km/h及以上的铁路称为高速铁路。中国高速铁路的建设始于1999年所兴建的秦沈客运专线。1997年—2007年,经过10多年的高速铁路建设和对既有铁路的高速化改造,旅客列车速度从120km/h提速至200km/h-250km/h,新建速度250km/h、350km/h高铁相继投入运营,中国目前已经拥有全世界最大规模以及最高运营速度的高速铁路网。根据《中长期铁路网规划(2008年调整)》,到2020年,我国铁路营业里程将达到12万公里以上,其中高速铁路达1.6万公里。

近年来,随着运营速度的不断提高,工务设备面临越来越严峻考验,工务设备能否满足列车高速运行的需要,高速铁路轨道养护问题就显得十分重要。为此,结合近两年的高速铁路现场工作经验和铁道知识的学习,浅谈高速铁路无砟轨道养护维修:

一、高速铁路线路设备管理要求和养护重点

(一)高速铁路工务设备维护管理要求

高速铁路工务设备要满足高可靠性、高稳定性和高平顺性的要求。

高可靠性是指工务设备适应高速度、高密度的行车要求,能保证高速列车行车安全和秩序,具有更高抵御自然灾害和突发事件的能力。

高稳定性是指强化线桥设备结构,降低设备故障率,延长维修周期,减少维修工作量。

高平顺性是指轨道几何尺寸精度高,轨道结构经常处于良好状态,以保证高速列车运行的安全、平稳、舒适。

(二)高速铁路线路养护重点

高速铁路线路养护的重点是曲线、道岔、焊缝和过渡段。

提高曲线养护质量,一是要保证线性、线位正确;二是要重视曲线头尾的养护;三是要严格控制曲线正矢差、几何尺寸的变化率和长波不平顺;四是高度重视竖曲线养护,保持竖曲线圆顺。

提高道岔质量,一是要从制造、运输和铺设等三个方面严格管理,保证道岔的铺设质量;二是要充分利用精测网,确保岔位和线形正确;三是要将道岔及其两端各150m线路作为一个管理单元来进行养护,重视长波不平顺;四是加强扣件和几何尺寸养护,控制各部件的状态,保证道岔的刚度均匀性;五是养护中要关注钢轨光带,保持光带在变截面处的均匀过渡,并保证尖轨和心轨降低值和密贴度正确。

提高钢轨焊接接头质量,一是要加强焊轨特别是现场焊的生产管理,严格焊接操作工艺,保证焊缝机械性能和外观平直度;二是要加强钢轨焊缝外观检查,保证其平直度满足要求;三是要加强焊缝探伤检查,及时处理伤损焊缝。

提高过渡段线路质量,一是要控制好过渡段的差异沉降;二是要按设计要求保证过渡段的轨道刚度均匀过渡;三是要加强过渡段轨道几何尺寸的养护。

二、高速铁路无砟轨道的养护

(一)加强线路的检测与监测

高速、舒适、安全是高速铁路运输得以实现的三大要素。为是高速铁路轨道能经常保持其良好的技术状态和质量均衡,必须对轨道进行适时的定期系统检查,及时准确发现轨道病害处所,高速高速铁路轨道检查要坚持“动态检查为主,动、静态检查相结合,结构检查与几何尺寸检查并重”的原则,尤其是要加强对高速铁路轨道不平顺管理的现代化科学化,那么就必须以两大支柱核心:一是要充分掌握轨道不平顺的特性,弄清轨道不平顺整修限度与列车摆动、安全性、经济性关系,并在此基础上制订出不同目的的目标值;二是采用最新科学技术成就开发研制出高速轨道检测装置和数据处理系统,以及建立一套完整的计算机管理系统。

根据我国高速铁路网不断发展,如何保证高速铁路质量和科学合理养修,是摆在我们面前的重要任务。实践证明,建立有效的质量监督和养修体制是关键所在,而工务检测则是实现这一目标的重要手段。

轨道检查从检查内容上可分为几何形位检查及行车平稳性检查、部件状态检查;从检查方式上可分为静态检查和动态检查车检查、车载添乘仪和人工添乘的方式进行动态检查。轨道几何尺寸动态检查的主要设备是轨道检查车,检查结果为轨道动态几何尺寸误差、走行部振动情况和行车平稳性情况。静态检测利用万能道尺、弦绳及板尺等检测工具沿线路逐点进行,包括线路几何尺寸和道岔几何尺寸。线路几何尺寸检测的主要项目为轨距、水平、轨向、高低及轨底坡。道岔几何尺寸的检测项目主要有道岔各部分轨距、水平、高低、导曲线支距、查照间距、尖轨与基本轨的密贴程度等。

(二) 严格控制轨道不平顺

(1)改善高速铁路平纵断面设计标准。采取延长坡段,增大竖曲线半径等措施,从根本上改变轨道不平顺等措施性。曲线超高的设置以抬高外轨,降低内轨超高值的二分之一设置,并在直缓、缓圆点设置超高点设置超高竖曲线,以减小机车车辆重心的变化。

(2)高速铁路运营前要对轨道进行全面打磨,消除钢轨焊缝不平顺和不直顺度,整治钢轨顶面波浪形波纹,及时焊补钢轨掉块,及时打磨钢轨、尖轨、心轨、翼轨、基本轨的肥边,防止早期出现较大的不平顺,并建立周期性的打磨措施。

(3)在线路验收之初,对无砟轨道轨道板与砂浆、支承层(底座)与砂浆间的离缝、裂纹,混凝土基床、路桥结合部发生沉降等现象进行严格的检测验收,将轨道不平顺现象消除在萌芽之中。

(4)控制线性。中线平面和高程绝对位置偏差应不大于10mm,方向、高低采用绝对测量法时,30m基线长5m范围内方向、高低偏差不应大于2mm,300m基线长150m范围内方向、高低偏差不应大于10mm。采用弦测法时,线路方向、高低偏差不应大于2mm/10m。

(5)要坚持短波不平顺靠磨、中波不平顺靠调、长波不平顺靠修的原则,保持线性的高平顺性、高可靠性要求。

1. 短波不平顺控制

轨面短波不平顺不仅会引发强烈的轮轨冲击,钢轨震动加速度、枕上压力、轨枕加速度、道床加速度都有不同程度变化,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. 道岔区长波不平顺控制

高速铁路首先要控制长波长不平顺,对应于350km/h的不平顺共振波长为68.7-137.5m ,采用70-120m弦长;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;

针对于长波长不平顺自身的结构特点及其复杂性,国内外均缺少长波不平顺轨检仪,一般通过轨道检查车运用惯性基准法及弦测法对长波不平顺进行检测,且检测效率低,不能满足我国高铁里程长的维修需求。因此,在对无砟轨道长波不平顺的检测中,需将道岔及其前后各200米以上的区间线路视为一个独立检测单元;其次,采用安博格小车、激光测试系统等先进的检测手段,获取长波不平顺的正确量值,有针对性地对道岔几何状态进行养护控制。

三、 结束语

我国高速铁路在近几年中通过“引进、消化、吸收、再创新”的发展创新模式,走过了发达国家研究高速铁路几十年的发展历程,这不得不说又是我国铁路发展史中具有里程碑意义的一页,通过几代铁路科研人员无数日夜的研究、试验、论证及科学公关,尤其是在高速铁路轨道、桥梁、路基及板式轨道结构、机车车辆等几方面取得了重大的突破,形成了一套完善的技术体系,成为我国高速铁路技术体系中重要的组成部分。随着我国高速铁路的建设技术不断发展,以及更多新设备、新技术的不断地使用,我国高速铁路达到世界先进水平将会指日可待。

综上所述,我想通过以上论述并结合自己实际工作经验总结高速铁路无砟轨道的养护维修几点看法:

(1)轨道检查要坚持“动态检查为主,动、静态检查相结合,结构检查与几何尺寸检查并重”的原则对线路进行周期性检查,及时查找病害处所和根源,并制定相应的技术措施消除病害。

(2)依据轨道检测所取得的数据,有针对性制定轨道维修方案,严格控制轨道不平顺,从而满足轨道高可靠性、高稳定性和高平顺性的要求。

(3)通过科学先进的高速铁路精密网控制测量技术,加强对无砟轨道、桥梁基础、路桥过渡段等部位的沉降检查监测,保证轨道的高平顺性。

(4)提高线路养护质量,一是要保证线性、线位正确;二是要重视曲线头尾的养护;三是要严格控制曲线正矢差、几何尺寸的变化率和长波不平顺;四是高度重视竖曲线养护,保持竖曲线圆顺。

(5)建立并不断细化完善一套科学合理的无砟轨道技术管理体系,通过我国现行的轨道静态不平顺管理标准(作业验收标准、经常保养标准、紧急不修标准、安全限度标准)4个层次,实现对高速铁路无砟轨道科学合理的管理维护。

参考文献:

【1】 王其昌.高速铁路土木工程.成都:西南交通大学出版社,1999.

【2】 铁道部运输局.高速铁路工务知识读本.北京:中国铁道出版社,2011.

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【7】 苏小声.无砟轨道的发展历程.铁道知识,2006年第03期.

【8】 朱高明.国内外无砟轨道的研究与应用综述.铁道工程学报,2008年第08期.

【9】 魏庆朝.铁道工程概论.北京:中国铁道出版社,2011.7.

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