轨道复合不平顺的判定与分析

陆贤斌 上海铁路局工务处

轨道复合不平顺的判定与分析

陆贤斌 上海铁路局工务处

结合轨检车检测数据及日常动态添乘，发现轨道的复合不平顺是引起列车晃车的主要原因之一。 通过研究复合不平顺与水平加速度的关系，从而分析引起列车晃车的原因，发现逆相位复合不平顺对列车行车安全以及平稳性的影响较大，工务部门应在日常检查维修中应加以重视。

轨检车；轨道复合不平顺；水平加速度

1　前言

随着近些年轨道检查技术的不断发展完善以及“检养修”的逐步推广，动态检查数据对于现场的指导意义越发明显，合理高效的利用轨道检查数据对于工务养护维修有着重要的意义。轨检车作为重要的轨道检查设备，其主要检查项目为轨道几何不平顺，其中复合不平顺是一种比较特殊的情况，现就复合不平顺对列车的影响加以分析

在同一轨道位置上，同时存在垂向和横向不平顺，我们称这种情况为轨道复合不平顺。根据垂向和横向不平顺对列车产生的水平加速度的不同作用效果，轨道复合不平顺又可分为逆相位复合不平顺和顺相位复合不平顺两种形式。不同的复合不平顺对于列车造成的影响区别较大，现就结合轨检车波形图来分析不同复合不平顺对于列车的影响。

2　逆相位复合不平顺

当横向不平顺和垂向不平顺对列车产生的水平加速度方向一致时，称作为逆相位复合不平顺。通过轨检车的波形图，我们发现逆相位复合不平顺既表现为横向不平顺和垂向不平顺的正负方向相反。

在同一个地点，存在正负号相反的高低和轨向不平顺（高低为负，轨向为正）如图1所示，或者（轨向为正，高低为负）如图2所示，为轨道逆相位复合不平顺。

图1 轨向为负，高低为正的逆相位复合不平顺

图2 轨向为正，高低为负的逆相位复合不平顺

逆相位复合不平顺对于列车的影响到底有多大？2015年9月对沪昆线进行动态添乘，发现16处较为严重的晃车，经过现场复合，发现其中9处晃车地段存在逆相位复合不平顺。

可见轨道逆相位复合不平顺是影响列车行车安全，引起晃车的重要因素之一。其对列车的影响主要体现在对列车产生的水平加速度。现通过简单的计算轨道不平顺对列车产生的水平加速度的大小来分析复合不平顺对行车安全的影响。

2.1轨向不平顺对列车产生的水平加速度

在直线地段存在的轨向，为了方便计算，我们可以将直线上的轨向比作是一段曲线来计算，根据公式Y=L2/2R（Y、L、R均以m计），得出R=L2/2Y。

其中：

Y-轨向的不平顺值，单位mm；%

R-假设曲线的半径，单位m；

L-半波长，即轨向不平顺波长的一半，单位m。

再根据圆周运动原理，在此处对列车产生的水平加速度为

α=V2/R=v2y/63504L2% %%%%

（其中的的63504这个数值来自于单位的换算）

再考虑运行列车的弹簧压缩则产生的水平加速度为

α=（1+β）v2y/63504L2

其中：

α-轨向不平顺作用于列车的水平加速度，单位为g；

V-列车的实际运行速度，单位为km/h；

β-弹簧附加系数，一般取0.2。

2.2水平不平顺对列车产生的水平加速度

如图3为列车运行在直线地段时的受力情况。当水平不平顺在直线地段时，车体受到的力是垂直水平方向的，显而易见，这时不会产生对车体的水平加速度。如图4为列车运行在曲线上的受力情况。当水平不平顺在曲线地段时，根据车体的受力情况我们发现，其作用效果相当于在曲线上形成一定的过超高（欠超过），这时必然产生一个未被平衡的水平力，从而产生一定的水平加速度。

α=V2/R-gh/s%%%%%%%%%%%%% %%%%

其中：

h-曲线的超高，单位为mm；

g-重力加速度，单位为g；

s-两钢轨中心距，单位为mm。

图3 列车运行在直线上的受力情况

综上所述，水平不平顺在曲线地段时会对列车产生一定的水平加速度。

2.3轨向、水平逆相位复合不平顺对列车产生的水平加速度

当轨向、水平逆相位复合时，我们可以把轨向看成为一条曲线，水平不平顺则为这条曲线出现反超H，根据圆周的运动原理对列车产生水平加速度α=V2/ R（a单位m/s2），把H=11.8V2/R（v单位km/ h）换算成V2=RH/11.8代入上式得水平加速度为：α=V2/R=H/1498.42；考虑运行列车的弹簧压缩则水平加速度为α=（1+β）H/1498.42。又因为轨向、水平逆相位复合，这时对列车产生方向相同的水平加速度，所以实际水平加速度为：

α=1.2（v2x/63504L2+H/1498.42）

从上述公式我们就能清楚的看出，由于逆相位复合，水平、轨向不平顺对列车产生水平加速度的作用效果存在一个叠加的现象，这必然对行车安全产生更大的隐患。

通过公式我们发现，假设α=1.2H/ 1498.42=0.01g可反计算出H=13 mm，也就是说在一处轨向、水平逆相位不平顺中，每13 mmd的水平不平顺会对列车产生一个0.01 g的水平加速度，而水平加速度是引起晃车的主要原因。

3　顺向位复合不平顺

当横向不平顺和垂向不平顺对列车产生的水平加速度方向相反时，我们称作为顺相位复合不平顺。如图5所示，（方向为正，高低为正），为轨道顺相位复合不平顺。

图5 轨向为正，高低为正的顺相位复合不平顺

从图5我们可以看到，此处为轨向为正，高低为正的顺相位复合不平顺。这时轨向和高低产生的水平加速度对列车的作用效果刚好相互抵消，反而减轻了对车体的影响。

4　逆相位复合不平顺的查找

通过上述分析，我们发现逆相位复合不平顺是引起晃车的主要原因之一。有时候在轨检车检测报告较好的地段出现晃车，这时就应该查看轨检车波形图，有可能是逆相位复合不平顺引起的。对于如何查找逆相位复合不平顺，最直观的方法就是通过观察分析轨检车的波形图，所以对于轨检车检测数据的分析，我们不仅停留在检测报告的分析上，更应该注意波形图的查看。

合理有效的利用轨检车波形图是查找复合不平顺最有效的方法。随着工务维修质量的不断提高，线路质量得到了根本的改善，单项大值扣分越来越少，在控制大值扣分的同时，我们也应特别注意逆相位复合不平顺，这已成为引起晃车的重要原因之一。

［1］邓学通.《准高速轨检车检测原理及应用》.中国铁道出版社，2004（8）.

［2］王金报、戚昌宪等.《铁道工务》.中国铁道出版社.2003.

［3］汪勤、吴纪才.《轨道复合不平顺权重系数的求解方法》.《铁道标准设计》.2005.

责任编辑：宋 飞

来稿时间：2016-06-02