时速200250公里轨道几何不平顺管理与线路养护维修.docx

1、时速200250公里轨道几何不平顺管理与线路养护维修时速200250公里线路轨道几何不平顺管理与养护维修2007年4月18日，全国铁路实施第六次大面积提速，主要干线客车最高速度达到250km/h、全路时速200公里的线路达到6803公里，时速250公里的线路达到680公里，货车最高时速将达到120公里。我局管内胶济、西陇海、京沪南线提速至每小时200公里,胶济线部分区段时速达到250公里。特别是胶济线，是我国第一条既有线改造客货混跑时速达到200公里的线路，也是我国铁路第六次提速的标志性工程。随着列车速度的提高和大量动车组的开行，一方面时速200公里的动车组对轨道的平顺性要求越来越高，另一方面

2、货车重载提速，对轨道平顺性的破坏越来越严重，客货混跑给线路养护维修带来的矛盾越来越突出。如何加强线路养护维修，强化轨道平顺性控制已成为时速200公里线路养护维修的核心问题。 一、国内外轨道不平顺管理值情况简介俄、美、德等国对既有线提速200kmh的客货混跑线路以及法、日等国的高速客运专线都制定了不同的轨道不平顺管理值标准，同时研究了相应的养护技术。我国广深线采用摆式列车的客货混跑提速线路和秦沈客运专线也建立了有关标准。 1、俄罗斯轨道维修标准(141200kmh区段) 项 目 标 准 水 平 5mm 三角坑 1mm1.5m 高低 8mm20m曲线方向 圆曲线8mm20m， 缓和曲线6mm20m

3、 轨 距 +6mm，-4mm 钢轨接头 接头台阶lmm，打塌及鞍磨不超过1.5mm 轨 面 波磨及擦伤不超过lmm2、法国高速铁路轨道动态不平顺管理标准名称项目横向震动加速度（m.s-2）高低（nun）轨向（nun）车体转向架12.2m基长半峰值3lm基长峰值lOm基长半峰值33m基长峰值作业目标值32警告值（重点观测）1.23.5510612维修干预值（15天内）2.261018816限速值2.88152412203、日本新干线轨道管理目标值(160kmh以上)项 目单位作业验收值维修计划值舒适度标准值安全管理值慢行控制值160km/h慢行70km/h慢行轨道不平顺10m弦法高低Mm4671

4、01520轨向Mm3446910轨距mm2+6_4+64+64水平mm3557三角坑mm(2.5m)345640 m弦法高低mm7104、广深线轨道不平顺动态管理值标准速度分级(kmh)160V200项 目 超限等级I级II级级级 高 低mm6812 轨 向mm5710 轨 距mm+6-4+8-6+12-8 水 平mm6810 扭曲(基长2.4m)mm5710 车体垂直加速度g0.10.150.20 车体横向加速度g0.060.10.155、秦沈客运专线200km/h-250km/h轨道不平顺动态管理值标准项 目单位作业验收管理标准日常保养管理标准舒适度管理标准紧急补修管理标准限速l6Okmh

5、管理标准超限等级级I级级III级级高低mm4681114轨向mm457810轨距mm+4，-2+5，-3+6,-4+8，-6+12，-8水平mm4681013扭曲mm/2.4m4568LO车体垂直加速度GO.100.lOO150.200.225车体横向加速度G0.060.060.100.150.1756、铁路线路修理规则中有关200km/h线路轨道不平顺管理的规定：（1）200kmh地段的轨道静态不平顺容许偏差管理值项目单位作业验收经常保养临时补修高低Mm1 Om弦358轨向Mm1 Om弦347轨距mm+2，一2+4,一2+6,一4水平Mm358扭曲Mm2.4 m346(2)200 kmh地段

6、道岔静态不平顺容许偏差管理值项 目作业验收经常保养临时补修高低(mm)357轨向(mm)直线346支距234轨距岔区+2,一2+4,一2+5,一2水平(mm)357扭曲346（3）200kmh地段的轨道动态不平顺容许偏差管理值项目单位经常保养舒适度临时补修限速超限等级级I级II级III级级高低Mm581 215轨向Mm571012轨距Mm+4，一3+8，一4+12，一6+15，-8水平Mm581 214扭曲Mm2.4m46912车体垂向加速度gO1 00.1 5O2 O0.25车体横向加速度g0.060.1 0O1 50.20 （4）2 00 kmh地段的轨道质量指数(TQI)管理值项目高低轨

7、向轨距水平扭曲TQI之和管理值1.6*21.5*21.11.31.410.0 通过俄罗斯客货混跑线路、法国高速铁路、日本新干线、广深线、秦沈客运专线及铁路线路修理规则中有关轨道不平顺管理值的了解，可以得出：（1）随着列车速度的提高，轨道不平顺管理值越来越严，即行车速度越高，对轨道平顺性的要求越高。（2）随着列车速度的提高，在轨道不平顺管理值中，对轨向的要求尤为严格。如日本新干线当轨向不平顺达到9mm，就实行限速。 （3）法国高速铁路和日本新干线对160km/h以上线路还设置了动态作业验收值、安全管理值和慢行控制值。秦沈客运专线在轨道不平顺动态管理标准中也设置了动态作业验收值和限速管理值标准。（

8、4）铁路线路修理规则中200km/h地段线路、道岔的静态管理值较120-160km/h地段各项标准普遍提高1-2mm；动态管理值较120-160km/h地段标准、级普遍提高2-3mm，级普遍提高4-5mm，轨道质量指数（TQI）管理值较V160km/h地段提高50%。7、既有线提速200250km/h线桥设备维修规则中有关轨道不平顺管理的规定：(1) 线路轨道静态几何尺寸容许偏差管理值 项目作业验收经常保养临时补修限速(160km/h)轨距（mm）+2-2+4-2+6-4+8-6水平（mm）35810高低（mm）35811轨向（直线）（mm）3479三角坑（扭曲）缓和曲线（mm）3468直线和

9、圆曲线（mm）3468注： 三角坑偏差不含曲线超高顺坡造成的扭曲量，检查三角坑时基长为6.25 m，但在延长18 m的距离内无超过表列的三角坑。 (2) 道岔轨道静态几何尺寸容许偏差管理值项目作业验收经常保养临时补修限速(160km/h)轨距(mm)+2-2+4-2+5-2+8-6水平(mm)35710高低35711轨向(mm)直线3469支距234-三角坑（扭曲）(mm)3468注： 导曲线下股高于上股的限值：作业验收为0，经常保养为2 mm，临时补修为3 mm； 三角坑偏差不含曲线超高顺坡造成的扭曲量，检查三角坑时基长为6.25 m，但在延长18 m的距离内无超过表列的三角坑；尖轨尖处轨距

10、的作业验收的容许偏差管理值为1mm。曲线正矢容许偏差项 目实测正矢与计算正矢差（mm）圆曲线正矢连续差（mm）圆曲线的最大最小正矢差（mm）缓和曲线圆曲线作业验收2345经常保养3456临时补修5678轨道静态几何尺寸容许偏差管理值中，作业验收管理值为综合维修、经常保养和临时补修作业的质量检查标准；经常保养管理值为轨道应经常保持的质量管理标准；临时补修管理值为应及时进行轨道整修的质量控制标准；限速管理值为保证列车运行平稳性和舒适性，需进行限速的控制标准。(3)轨道检查车对轨道动态局部不平顺（峰值管理）检查的项目为轨距、水平、高低、轨向、三角坑、车体垂向振动加速度、横向振动加速度、轨距变化率和曲

11、率变化率共九项。各项偏差等级划分四级：级为保养标准，级为舒适度标准，级为临时补修标准，级为限速标准。目前动检车检测项目为高低、水平、三角坑、横加、垂加、70m高低、曲率变化率、横加变化率，目前动检车还缺少轨距、轨向、70m轨向、轨距变化率四个项目。目前铁道部五型轨检车上述四个项目都有。轨道动态质量容许偏差管理值 项 目200km/hv250km/hI级II级III级IV级轨距(mm)+4-3+6-4+8-6+12-8水平(mm)581013三角坑(基长2.5m)（mm）46810波长1.542m高低(mm)581114轨向(mm)57810舒适性指标等速检测车体垂向加速度（m/s2）1.01.

12、52.02.5车体横向加速度（m/s2）0.61.01.52.0160km/h检测车体垂向加速度（m/s2）0.61.01.21.6车体横向加速度（m/s2）0.40.61.01.2波长1.570m高低(mm)61015轨向(mm)6812轨距变化率(基长2.5m)（）1.01.2曲率变化率(基长18m)（1/m210-6）1.21.5注：高低和轨向偏差为计算零线到波峰的幅值；水平限值不包含曲线按规定设置的超高值及超高顺坡量；三角坑限值包含缓和曲线超高顺坡造成的扭曲量；车体垂向加速度采用20Hz低通虑波，车体横向加速度采用10Hz低通虑波；加速度等速检测速度应在Vmax10%范围内。避免出现连

13、续多波不平顺和轨向、水平逆向复合不平顺。(4)轨道质量指数（TQI）管理值 项目高低轨向轨距水平三角坑TQI200km/hv250km/h波长范围为1.542m1.321.220.71.11.28.0波长范围为1.570m2.822.02 二、充分重视轨道复合不平顺的管理1、日本新干线在1979年提出了对复合不平顺的管理，并制定了适用于轨检车的复合不平顺标准值。日本轨道复合不平顺管理目标值不平顺的连续长度 不平顺幅值及出现次数 不平顺类型内容 不平顺幅值不平顺处所数 第种 80m 18mm 4处 第种 60m 2lmm 3处 第种 30m 25mm 2处 第种 35mm 1处2、我国的铁路线路

14、维修规则1997年提出了对周期性连续三波及多波轨道不平顺和轨向、水平逆向复合不平顺的管理，要求应重视对以下轨道不平顺的判别，并及时处理。既有线提速200250km/h线桥设备维修规则中明确规定：(1)周期性连续三波及多波轨道不平顺中，幅值为7mm的轨向不平顺，8mm的水平不平顺，8mm的高低不平顺。 (2)对于50m范围内有3处大于以下幅值的轨道不平顺：7mm的轨向不平顺，8mm的水平不平顺，8mm的高低不平顺。（3）周期性轨道短波不平顺。(4)轨向、水平逆向复合不平顺。上述轨道不平顺从不平顺的幅值来看，均在级及级与级之间，均未达到级超限，但从不平顺的连续性看均具有潜在的危机。连续性的多波不平

15、顺容易引发激振，有导致脱轨系数增大，行车严重不平稳甚至脱线的危险。周期性连续不平顺引发共振的危险性更大。轨向、水平逆向复合不平顺，有反超高之特征。日本铁路经对脱线事故的分析，认为这类不平顺是主要诱因。3、拟新增加的轨道不平顺管理项目 根据提速后轨道养修工作的实践，随着运行速度的提高，列车对轨道复合不平顺、特别是逆相复合不平顺的动态响应尤为突出，产生了较多的晃车现象。2004年6月铁道部领导添乘Z1 3次列车对京沪线进行动态检查，发现31处晃车，经现场复核有30处存在不同程度、不同类型的轨道逆相复合不平顺，其中有同一位置上的轨距与水平、轨向与水平叠加型逆相复合不平顺；相邻位置上的轨向与轨向、轨距

16、与轨距、轨向与轨距、高低与高低等组合型逆相复合不平顺。因此重视对轨道逆相复合不平顺的研究，抓紧制订其管理值标准，形成相应的养护技术，已成为确保提速线路行车安全平稳的当务之急。 上海铁路局、同济大学进行的“既有线提速200km/h轨道几何不平顺管理值标准和养护技术的研究”项目中拟增加的管理项目为：（1）叠加型逆相复合不平顺：a、轨向一水平；b、轨距一水平。（2）组合型逆相复合不平顺：a、轨向一轨向；b、轨距一轨距；c、轨距一轨向；d、高低一高低。（3）钢轨表面不平顺：a、轨顶波浪形磨耗；b、直线钢轨交替不均匀侧磨；c、焊接接头焊缝不平顺；d、钢轨硬弯。（4）轨道长波不平顺： 动态检测波长在70m

17、范围内的轨道几何不平顺。目前铁道部的轨检车、动检车已将70m的高低纳入检测评定范围。从200kmh行车条件下列车运行安全、平稳性和轨道养护技术经济性出发，将研究新增项目静动态养护管理值标准，包括叠合型逆相位复合不平顺、组合型逆相复合不平顺、钢轨表面不平顺管理值标准的表达形式、70m范围内长波不平顺最不利的波长控制范围及幅值等。并研究叠加型逆相位复合不平顺、组合型逆相复合不平顺、钢轨表面不平顺和长波不平顺的检查方法。三、轨道动态检测及养护技术1、随着列车速度的不断提高，轨道动态检测的作用越来越重要；随着列车的大面积提速，轨道检测必须以动态检测为主；随着提速的全面实施，目前的静态检查方式、手段已不

18、能适应提速的需要，必须采用连续的全项目的轨道检查仪检查。目前，国内轨道动态检测手段主要是动检车、轨检车动态检查和机车(动车组)车载式线路检查仪，两者互为补充。轨检车动态检查的优点是检查项目比较全，数据比较准确，为定量检测；缺点是检测周期比较长。机车（动车组）车载式线路检查仪的优点是速度、里程采用机车监控器中的数据，准确性较高；能满足等速检测；每天检测一次或若干次，监测频率高；监测数据实时无线传输，获取信息时效快；缺点是检测项目少，只有垂直和水平加速度2个项目，为定性检测。2、目前轨检车检测项目和发展趋势(1)我局轨检车检测的现状。目前，我局配有两辆轨道检查车：DJ997597（GJ-3型）、D

19、J998415(GJ-4型)。其中GJ-4型车能满足160km/h的检测要求，GJ-3型车只能满足120km/h的检测要求。主要检测项目为左右高低、左右轨向、轨距、水平、三角坑、车体垂直加速度和车体横向加速度，能够实时输出各级超限信息、波形图，并计算输出每200米轨道单元区段的标准差（即轨道质量指数TQI）。（2）铁道部动检车和轨检车。“4.18”提速以来，为确保时速200公里的提速安全，铁道部动检车对时速200公里的线路每十天检测一遍，铁道部轨检车每十天检测一遍。目前动检车检测项目为高低、水平、三角坑、横加、垂加、70m高低、曲率变化率、横加变化率和有关动力学安全指标（如脱轨系数、轮轴横向力

20、、轮重减载率等），目前动检车还缺少轨距、轨向、70m轨向、轨距变化率四个项目。目前铁道部五型轨检车上述四个项目都有。（3）为适应线路高速化、电气化的新形势，新型轨检车应具备的检测功能（发达国家已经达到的检测能力）：测力轮对。测量轮轨之间的横向力和水平力，计算脱轨系数和减载率；（长波不平顺（波长大于40米小于120米的不平顺）；电气综合检测（主要指电气化铁路导线的测量）；钢轨磨耗（包括垂直磨耗、侧面磨耗、波浪形磨耗）；道床弹性检测；高速线路噪声检测；地质雷达应用（主要检测道碴层厚度、路基暗洞、道床脏污率、轨枕失效率、隧道衬砌裂纹及衬砌暗洞）。3、轨检车动态检查与静态检查的差异与关系。2004年，

21、组织局轨道检查车工作人员先后进行了15次现场调查，根据调查结果分析：高低、水平、三角坑、轨距、轨向的动、静态误差一般在3mm以内。其产生误差的原因主要来自两个方面：一是轨检车自身的检测精度，我局的4型车经与铁道部轨检车对标，检测性能良好，其检测精度误差均在允许误差之内；二是动静检查存在的差异：当存在暗坑、吊板时，高低、水平、三角坑的误差量增大；当钢轨存在飞边或扣件失效时，轨距、轨向的误差量增大，而暗坑吊板和弹性不均匀造成的不平顺只有靠轨检车在动态状态下才能准确测量。关于二者之间的关系，根据铁科院的研究，有以下结论：（1）动静态不平顺幅值间的关系：动静态不平顺的幅值一般不存在一一对应的关系。一个

22、静态值可能对应一组动态值，一个动态值也可能对应一组静态值。相同轨道结构、不同种类的轨道不平顺，动静态幅值之间的差异和相互关系各不相同。（2）动静态不平顺的差异：一般情况下，同一地段动态不平顺与静态不平顺的波形，往往有较大差异，暗坑、吊板越多，不良扣件越多，道床密实度越不均匀，差异越大。动态不平顺幅值越大，动静态之间的差异也越大。新线铺轨或大修、维修作业刚完工时，动态不平顺与静态不平顺的差异较小。起道捣固、拨道作业的质量越好越均匀，两者的差异越小。高平顺的高速轨道，动静态差异较一般轨道小。无碴轨道动静态之间的差异很小。从铁科院研究的结论中可以看出：不同轨道结构及作业质量的高低对动静态检测值的差异

23、影响极大。4、机车（动车组）车载式监测数据与地面病害的关系。按照铁道部的要求，我局管内京沪、京九、陇海、胶济、新兖、兖石、蓝烟、胶新、辛泰、张东、张博等线路共安装机车车载式轨道监测装置79台，为适应第六次大提速的需要，在35号、37号动车组上安装了车载式轨道监测装置，并在工务处、工务调度、各工务段，京沪、胶济线线路车间全部安装了地面接收装置和数据分析处理系统；2007年计划对陇海、京九线的线路车间全部安装地面接收装置和数据分析处理系统。对级及以上晃车地点的监测数据采用无线传输方式实时发送到路局、工务段和线路车间。使用几年来，效果良好。通过各工务段对级及以上晃车地点的调查、分析，监测数据与地面病

24、害基本吻合。出现垂加级，地面病害一般为高低4-7mm;垂加级，地面一般为高低8-10mm或有吊板;水加级，地面一般为方向4-5mm;水加级，地面一般为方向6mm以上或连续小方向不好。 5、动态检测资料的应用。对轨检资料的分析与应用，按线路不平顺等级进行管理的方式为峰值管理；按线路区段整体不平顺状态进行管理的方式为均值管理。峰值管理，以保证行车安全为目标；均值管理，以保证线路质量均衡为目的。在评价线路质量方面，峰值管理方式具有一定的偏面性和惩罚性。采用先进的轨道检测技术进行动态检测的国家，多数采用均值或类似均值管理的方式评价线路整体区段的质量。如英国采用均方差管理，日本采用P值管理，法国、德国等

25、发达国家也采用均值管理的方式，有针对性的做好预防性维修。我国采用的轨道质量指数实质上就是采用均方差方法的统计值。 6、轨道养护技术。俄罗斯铁路的运输密度很高，列车间隙很短，根本无法上道作业，其轨道养护实行天窗修制度，在繁忙的单线地段一个大区段开一个“天窗”，每次1-1.5小时，每天开3-4次，不分昼夜，累加起来可达35小时。德国铁路根据轨道检查结果，制定天窗计划，实施针对性的养修作业。美国铁路根据轨道检查车检查结果和计算机信息管理系统安排作业天窗，采用钢轨修理车、轨道作业车等手段实施轨道质量控制。日、法等国客运专线也是根据轨道检查车检查结果，采用大型机械开天窗作业，实施轨道质量控制。上述各国在

26、轨道养护技术上的共同特点是轨检车-开天窗-大机作业。四、轨道不平顺管理存在的问题及采取的对策1、目前轨道不平顺管理现场在检查、作业上存在的主要问题： （1）检查不细。主要表现为两个方面：一是不少工区日常检查仍以传统、习惯的目视检查代替工具检查，特别是轨向、高低、曲线正矢等项目的检查；二是不少工区在日常检查项目上仍是单打一，只检查轨距、水平。 （2）作业不细。主要表现为四个控制不严和一些不良做法：一是轨向、直线地段的轨距变化率控制不严；二是缓和曲线正矢差之差、超高顺坡率控制不严，不少工长对缓和曲线正矢仍只满足于单点不超限；三是对曲线关键点轨道几何尺寸控制不严；四是在机车车载式监测数据的应用上，部

27、分工务段仍存在整修不及时、整治不彻底，连续出现重复级晃车地点的问题；五是不少工区存在欠改道、起高接头的不良做法。2、针对存在的问题和提速后线路养护维修出现的新情况、新问题，如何进一步加强轨道不平顺控制，提出以下几点建议：（1）严格控制轨道初始不平顺。根据外国高速铁路的实践，保持轨道平顺性的主要技术措施首先是严格控制轨道的初始不平顺。在高速行车条件下，钢轨的原始不平顺和焊缝的逆向不平顺会产生巨大的轮轨冲击力，引起车体垂向和横向加速度严重超标。铁科院的研究资料表明：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可达722KN，低频轮轨力达321KN，可加速道碴破碎，道床路基产生不均匀沉陷，从而形成较大的轨道不平顺。钢轨的初始不平顺同时具有记忆特征，会直接造成相同的局部不平顺。因此，要严格控制钢轨和焊缝的原始不平顺，严把钢轨的供货质量和焊接质量；注重钢轨、焊缝的打磨，消除轨面初始不平顺；并严格按作业质量验收标准来控制轨面初始不平顺。二是采用保持平顺性好的重型轨道结构：采用重型钢轨区间或跨区间无缝线路，采用平顺性好的大号码可动心轨道岔，采用横向阻力大的轨枕或无碴轨道，采用弹性好、可靠性高的扣件、垫板等。2、进一步加强动态检测，科学指导线路养护维修。针对提速