浙江金温铁道开发有限公司 浙江温州 325000
铁路线路设备是铁路运输业的基础设备,是列车安全平稳运行的保障基础。线路晃车轻则影响乘客的舒适度,重则危及线路行车安全。所以,深刻认识线路晃车的危害,深入分析其原因,及时采取必要的措施,是工务部门线路养护的重要内容之一。
一、产生晃车的原因分析
1、车体与晃车的关系
车辆由车轮、车辆弹簧、车架、车体四部分构成,车轮与钢轨构成轮轨关系,动态下的关系中,车轮的单独变化并不能形成晃车。构成晃车的因素需要车体产生晃动,人工和添乘仪所感觉到的晃车,实际上是车体的整体反映,即转向架及以上的车晃。只有当车体前后车架都发生了扭曲,在车体上的人才会有晃车感觉。
2、轮对距离、游间的关系
标准轨距1435mm,轮对内侧距是1 353 mm±3 mm,机车正常轮轨游间为16m。由于游间较大,容易引起蛇形运动。轮对的蛇行运动会引起机车横向振动加剧。
3、与速度、加速度的关系
在同样条件下,以不同的速度通过同一个病害地段时,车体产生的振动加速度不同。车体振动加速度的产生,与线路上部技术状态的优劣和列车运行速度的高低有密切的关系。加速度与速度是成正比关系:a=v/t。实际上,车体振动加速度往往是几种病害互相影响、互相叠加后的结果。
4、与轨道结构的关系
⑴、道床病害、线路翻浆冒泥、板结造成线路暗坑,过车时造成线路晃车。
⑵、连接零件扣件松动造成过车暗坑、吊板,轨距扩大等轨道几何尺寸发生变化,接头连接零件松动,过车时钢轨接头高低左右错牙,过车时线路引起晃车。
⑶、道岔转辙机拉杆处、电务跳线、车辆红外线探头处等影响正常捣固处所道床捣固不实,轨面磨耗超限,轨面不平顺,造成列车冲击力加大。产生轨面病害暗掉发生;道岔尖轨与基本轨不密贴、顶铁离缝、尖轨拱腰、滑床板离缝过大。同样会造成线路晃车。
⑷、有缝线路钢轨轨面擦伤、掉块、接头低塌、波浪型磨耗、有缝接头特别是大轨缝接头引起列车剧烈震动或共振,同时加剧轨道结构的快速变化,晃车等级发展较快。
5、与几何尺寸的关系
⑴.水平引起的晃车
单独一处水平引起的晃车很少,除路基陷落、轨枕折断、钢轨揭盖后引起的水平变化外,与水平相关的晃车明显减少。一般来说,单项水平小于10㎜不会晃车,而连续多处的水平才是形成水平晃车的可能。当水平频繁变化,形成三角坑连续多波时,曲线上的水平来回变化时,就会形成横向加速度和横加变化率。我们知道超高h=sv2/gr=153a或写成a=h/153≈h/150。由此公式可得:当h=150mm时a=1m/s2,即大约150mm超高与列车通过曲线时产生1m/s2的未被平衡离心或向心加速度。列车实质上不是一个刚体质点,实际未被平衡加速度a0=1.2a,根据修规规定的水平加速度Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级偏差,我们大体可推算出相对应的未平衡超高值分为75mm、125mm、188mm。
⑵.轨距(特别是递减率不良)引起的晃车
轨距和轨距变化率也是动态偏差中较为关注的项目。现场处理晃车,检查轨距水平达不到0mm,就安排轨距和水平的整治。“零误差”思想下的轨距作业,对于低速条件下的行车是有益的,但对于高速条件下的列车平稳性,单纯的轨距“零误差”可能还能不达到理想的效果。轨距递减率不良,则线路单位长度内的轨向个数越多,如果能在作业中,把轨距从单一的数值放到一个允许的幅度内,由“窄带”向“宽带”转移,则对高速条件下行车会有所帮助。即卡控轨距的变化率,放大轨距最大最小允许值。其最终目的是保证线路轨向的顺直。
⑶.轨向引起的晃车
轨向是钢轨某一点或几个点出现的方向。
轨向不平顺会引起车辆的侧摆、摇头振动,连续的轨向不平顺将引起车辆蛇行和滚摆,严重的轨向不平顺将引起很大的侧向力,可能使轨枕、扣件不良地段的钢轨倾翻或轨排横移,造成列车脱轨倾覆。轨向不良是造成车体振动加速度(晃车)的主要原因,也是影响高速行车的主要病害。所以轨向引起的晃车应当重视,尤其是多波、长波轨向。有时现场一个轨向很大,用10米弦测量可能超过5mm,但它不晃车。但当轨向连续多处超过3mm时,就可能成为引起晃车的主要因素。
⑷.线路高低引起的晃车
线路高低引起的晃车,是在现场最容易找到的。尤其对高、对低。对于多波高低引起的晃车,只有通过图形的对比,才能有认识。单个小高低可能引不起晃车,但多波的小高低就可能引起垂加报警或轨检车检测三级。当高低的长短程度达到40米以上就不是线路高低而是线路大平了。
二、晃车的整治
产生晃车的原因是复杂的,直线上产生晃车,我们可以将直线段线路的平面不平顺视为半径为R的曲线,并分析车辆行驶在这种曲线上时的向心力与车辆的转向架及车体的振动关系,也可以从轮轨间在轨道水平不平顺状态下的动力学角度去分析车辆行驶在这种曲线上,蛇形运动产生的交变轮轨水平分力与车辆的转向架及车体的振动关系。
1、岔区晃车整治
岔区从基础做起,消除厚板、失效垫板、螺栓,调整块密贴是关键。其次是全面拨正线路,确保大向良好,然后是把大平中的死坑消除。最后是轨距、水平。当然水平应先做成一侧高。岔区晃车不这样做,偏差越来越多。整个岔区晃车较多时,应以车间为单位,单行一头组织力量干。
SC330道岔必须保证轨面的平顺性,以及长心轨、尖轨和密贴;做好心轨和翼轨过渡断面的平顺性。道岔禁止垫板,垫板作业时必须按通长垫片进行整治。
必须从轮轨关系的角度考虑如何整治偏差,重新认识轨距和水平0mm的问题。要求在尖轨处轨距放大,基本轨和尖轨形成对向轨向。考虑轮箍内外受力不同,相当于线路方向的概念。针对各种对车轮形成冲击的处所进行整治。
2、曲线整正
曲线受力发生变形是正常的,每月、每季度对曲线进行拨正是必需的。曲线养护中最为关键的是以拨为主,兼顾改道调整轨向,使曲线圆顺。
3、人工便携式垂加横加晃车的整治
人工便携式水加、横加的晃车,其里程GPS定位,其里程校正采用与机车信号对接校正的方式,但由于机车GPS信号等因素影响,相对有个里程误差。这个规律的摸索按以前研究相差较多且不一,有时前、有时后。
4、人工晃车的整治
人工感觉出的晃车应是车辆整体晃动所引起,其和车载、便携线路检查仪不是完全的统一。当波长100多米一处的晃车时,检查仪不报警,但人工感觉晃车,即摇船的感觉。为什么呢?这是因为共振而产生的叠加。当每百米内2-3处晃车时,检查仪方报警。人工晃车多为线路方向或在有方向的基础上,水平不一侧高、轨向等因素藕合而成。故建议人工晃车由车间组织力量整治,因为它是一条线100-200米以上的晃车。
在病害整治中,应该坚持一个基本原则,那就是对“零误差”的新的认识。什么是“零误差”呢?我认为在目前追求舒适度的标准下所谓的零误差,应是在保证大向顺直、大平良好的前提下,轨距、水平和轨向在允许的作业标准范围之内,不使车辆转向架产生扭曲的综合轨道状态即可视为零误差。只有从认识上扭转轨距、水平“0mm“才是零误差的概念,才有可能在整治晃车上有所突破和创新。
晃车的整治是必须有顺序的。接到偏差报告首先要做的是分析,找准偏差的里程、类型,然后再到现场详细调查确定病害的处理方案和方法。当然如果突然出了连续Ⅲ级、Ⅳ或司机反映的紧急晃车则另当别论,除此之外,所有的非紧急情况下的整修应遵循以下原则:
①认真分析图纸;②详细现场调查,制定整修方案;③先从零配件做起,轨面作业先行,强调打磨;④全面拨正线路;⑤线路大平整治;⑥线路轨向整治;⑦线路水平整治;⑧改正轨距作业。
深入分析晃车资料中比较隐蔽、静态检测不出来的超限问题,其目的是为了给整治线路病害提供快捷准确的数据参考。当然,没有晃车的地方,不一定没有问题,在整治晃车中,应该坚持一个基本原则:那就是对“零误差”的新的认识。