铁路线路过渡段动态不平顺研究.docx

          铁路线路过渡段动态不平顺研究                    摘要：轨道不平顺会使机车车辆产生振动、形成轮轨作用力可以说，轨道不平顺是对轨道结构承载能力与性能的一种体现如若轨道不平顺状态不佳，其不仅会降低运输的安全性、乘客旅行的舒适性，还会缩短设备的使用寿命，而轨道的养护成本也会提高基于此，本文分析线路过渡段设置，点明了动态不平顺概念，同时对线路过渡段动态不平顺的计算原理与应用也进行了探讨关键词：铁路线路；过渡段；动态不平顺1. 铁路线路过渡段的相关设置铁路线路包含了隧道、路基与桥涵等多种结构物，线路上部结构轨道有有砟轨道与无砟轨道两种，而不同结构物与材料构成的铁路线路，不论是轨下沉降还是基础刚度都不相同列车在经过轨下基础结构物时，受到轨下沉降差异与基础刚度差异的影响，车辆以及线路系统均会产生振动，这不仅会对列车行驶的平稳性产生影响，还会降低乘客乘坐列车的舒适性，久而久之还会加剧铁路线路与列车设备的损坏程度，所以铁路线路过渡段动态不平衡问题也成为了高速铁路的一大薄弱点要想提高列车行驶的安全性与稳定性，就需降低轮轨间的作用力，增强线路平顺性，还要合理管控轨下沉降与基础刚度差异变化，对于差异较大的线路间也要插入线路过渡段，就如有砟和无砟轨道间。

为了补救铁路工程，建设单位会设置线路过渡段，虽然其无法彻底解决工程问题，但可有效降低轨下沉降与基础刚度存在的差异，这样列车行驶的安全性、稳定性可得到保障，而车辆设备以及线路的使用寿命也会延长[1] 线路过渡段轨下基础刚度与沉降差异是受工后沉降、变形影响而出现的沉降差异指的是轨道竖向几何误差，即轨道的高低不平顺，虽然工程单位设置了线路过渡段，但仍无法防止沉降差异致使沉降出现不均现象不仅如此，线路的不均匀沉降和铁路工程的施工技术、结构物等有着极大的关联，所以单位也可从施工技术与设计工作入手来管控线路过渡段轨下基础沉降差异，通过定期维修与养护作业也能将其消除虽然铁路工程设置了线路过渡段，但轨下基础刚度仍存在一定的差异，路过渡段的作用下，刚度差异可得到减小，只有在列车经过时才能反映出其和其他线路动力的不同如若机车车辆行驶到线路过渡段，受到重力的作用，轨下基础刚度不同点的竖向变形量变化也不相同，所以车轮会上下运动，这在很大程度上都会降低列车行驶的平稳性与舒适性，而轨道结构以及轮轨间的作用力也会增强列车在经过线路过渡段时，之所以产生振动主要是受轮轨静态不平顺与线路过渡段动态不平顺的影响对于非线路过渡段，不管轨下基础刚度如何变化，只要其误差在可控范围内，列车行驶的安全性、稳定性都能满足行驶要求。

不过到达线路过渡段，就算线路静态平顺，轨下基础刚度差异致使的动态不平顺均会导致列车或线路系统产生振动，其轮轨作用力也会随之增强所以线路过渡段动态不平顺也是对其动力特性的一种体现最近几年，为了科学设置铁路线路过渡段，我国加大了研究力度，构建线路及车辆振动系统，综合分析轮轨不平顺时列车行驶到线路过渡段的动力性能，同时也点明了线路过渡段科学刚度比及相关控制参数将动态不平顺和静态不平顺综合到一起，很难区分各因素影响，同时也无法掌握线路过渡段动力问题的实质针对线路与非线路过渡段而言，存在动力问题的区别便是线路过渡段是动态不平顺，而非静态不平顺；至于非线路过渡段同时存在静态不平顺2. 铁路线路过渡段动态不平顺概念和计算原理列车在行驶的过程中，由于轮轨不平顺致使车轮进行上下运动，所以列车与线路会产生振动现象至于轮轨不平顺又可分为动态不平顺与静态不平顺动态不平顺即轨下基础刚度不均，如路基不均匀及桥与桥台线路过渡段刚度不均因为轨下基础刚度差异，所以列车在行驶到线路过渡段时会产生动态不平顺静态不平顺则是轮轨接触面不平顺，如车轮不圆顺不论是哪一类型的线路过渡段，都存路轨下基础刚度不均匀问题结合动态不平顺模型进行系统分析，将钢轨视为梁，轨下基础各结构刚度均与轨道结构有着极大的联系。

因为轨下基础刚度时刻在变化，若使用经典法求解具有较大的难度，这时可使用有限元法进行计算如若轴重为25吨的列车，速度为120千米/时，钢轨60千克/米，其弹性模量是2.06*1011Pa基于1.5倍动载系数，作用到轨道竖向轮载是187.5KN，若线路过渡段的低刚度与高刚度分别是30KN/毫米和40KN/毫米，过渡段长为30米，其刚度是呈线性变化的[2] 3. 铁路线路过渡段动态不平顺的性质和应用在铁路工程中，之所以设置线路过渡段，是为了将不同刚度轨道的连接问题有效解决在明确低、高刚度轨下基础刚度差异后，需科学设置线路过渡段长度，过渡段越长，轨下基础刚度的变化就越均匀，而轮轨间的作用力也会逐渐减小，列车的形式便会更加平稳，其舒适性也能得到保证，不过随着线路过渡段的增长，铁路工程成本也会增加所以研究线路过渡段也可明确其长度与刚度变化率结合线路过渡段分析模型可发现，动态不平衡主要是受轨道刚度、过渡段长度等多方面因素影响其不仅反映了列车经过线路过渡段时出现的动态不平顺的运行轨迹，由于轮轨不平顺也会致使轮轨产生振动问题所以铁路部门也可将线路过渡段的动态不平顺特征视为评价指标不仅如此，动态不平顺还反映着线路过渡段的动力特征，借助动态不平顺理论可使动力学问题转化成轮轨动态、静态不平顺的可控误差问题。

通过将动态不平顺和静态不平顺误差控制在合理范围内，单位设置的线路过渡段便是科学、可行的由于轮轨不平顺会导致轮轨振动，而线路过渡段的轨下基础刚度在两端刚度间，所以线路过渡段的轮轨作用力会低于非线路过渡段在应用过渡段动态不平衡概念期间，单位也需考虑很多问题比如对动态不平顺变化率的控制，针对不平顺，铁路需控制其变化率与幅值，在动态不平顺上同样如此线路过渡段的动态不平顺最大幅值则是两端轨道竖向位移的最大差值，其是由轨下基础刚度进行确定而变化率指的则是动态不平顺斜率，其和轨下基础刚度以及线路过渡段的长度都有极大的联系其次是线路过渡段与非线路过渡段的动态、静态不平顺误差相同应用动态不平顺概念，列车行驶到线路过渡段的动力问题会转化成不平顺控制问题，线路过渡段不平顺分为静态和动态不平顺，而非线路过渡段控制的是轨道静态不平顺，所以线路过渡段的静态、动态不平顺在叠加后，其变化率和幅值需低于非线路过渡段的管理标准[3] 结束语：总而言之，铁路线路过渡段动态不平顺的研究是为了明确动力不平顺概念、计算原理与应用的可能性依据线路过渡段不平顺和动力学特征，分析线路过渡段不平顺概念及计算原理，点明了动态不平顺反映着过渡段的动力特征。

随着动态不平顺概念的提出，列车行驶到线路过渡段的动力问题也转变成了不平顺控制问题，再通过构建车辆、线路振动系统模拟分析法并进行对比，其思路也会更为清晰参考文献：[1] 余泽西,李成辉,王小韬. 高速铁路线路过渡段动态不平顺研究[J]. 中国铁路,2009(4):55-57. [2] 吕关仁. 京沪高速铁路轨道动静态几何状态变化分析[J]. 中国铁路,2014(6):28-31. [3] 易明伟. 高速铁路路桥过渡段线路结构变形的原因及处理[J]. 科技创新导报,2012(8):121-121.  -全文完-。