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1、城市轨道交通列车走行性若干问题探讨论文.freel半径曲线所需最短缓和曲线51m;800m半径曲线所需最短缓和曲线26m。图1曲线轨道折线梁及桥墩布置平面图图2双线对开图3～6为R=400m时由自编程序RTV进行计算得到的结果(车辆参数取自地铁1号线,下同)。由此可见,随着缓和曲线长度的增加,列车通过平曲线时的性能,包括安全、横向舒适、竖向舒适会得到很大的改善。同时可以看出:30m缓和曲线对800m半径曲线及60m缓和曲线对400m半径曲线已能满足要求。图3R=400m时缓和曲线长度与横向斯佩林指标的关系图4R=40
2、0m时缓和曲线长度与竖向斯佩林指标的关系图5R=400m时缓和曲线长度与横向蠕滑力关系图6R=400m时缓和曲线长度与脱轨系数的关系经过理论分析和自编程序计算可以看出:在城市轨道交通中缓和曲线长度可以比标准铁路适当减小,标准铁路缓和曲线长度的规定见文献9。本文建议400m半径曲线最小缓和曲线长可取60m;800m半径曲线最小缓和曲线长可取30m。3.2竖曲线半径大小对列车走行的影响设定竖曲线半径大小应考虑2个因素:①列车通过竖曲线时,会产生的竖直离心加速度;②列车通过凸形竖曲线时,产生向上的竖直离心力,上浮车辆在横向
3、力作用下容易产生脱轨事故。按这2个条件推导的公式8计算,在城市轨道交通中,所需竖曲线半径为1646m。图7、图8为由自编程序计算得到的结果:分别计算了半径大小分别为5000m、3000m、2000m、1000m、500m、300m时的情况。可见,随着曲线半径的增大,列车通过性能会得到很大的改善。另外,由图可见,2000～3000m半径竖曲线对行车舒适、安全已能满足要求。经过理论分析和自编程序计算,本文推荐最小竖曲线半径可取2000～3000m。3.3列车通过直线桥梁走行性分析轨道交通明珠线大部分采用跨径30m左右的预
4、应力混凝土单箱双室梁,截面特性为:A=5.3m2,Ix=2.63m4,Iy=2.26m4,Iz=21.1m4,E=3.5×1010N/m2,G=1.5×1010N/m2,γ=2.5×103kg/m3,轨道中心线离桥梁中心线的距离b=2m,桥梁质心离轨顶面的高度h=1m。图7v=80km/h竖曲线半径与竖向斯佩林指标的关系图8v=80km/h竖曲线半径与轴重减载率的关系3.3.1基础不均匀沉降对列车走行的影响本文选用6跨32m桥梁进行研究,隔桥墩沉降量相同。RTV程序计算结果表明:单线通过桥梁时,随着基础沉降的增加,某
5、些桥梁跨中竖向挠度和冲击系数要减小,某些桥梁跨中竖向挠度和冲击系数要增加;双线对开通过桥梁时,随着基础沉降的增加,所有桥梁的跨中竖向挠度和冲击系数都要增加;不论单线还是双线,随着基础沉降的增加,列车的竖向振动都要加剧。3.3.2桥梁徐变对列车走行的影响本文取6跨32m桥梁进行计算。假设桥梁各跨徐变大小相同,各跨桥梁徐变线型为抛物线。计算结果表明:无论单线还是双线通过桥梁时,随着桥梁徐变的增加,所有桥梁的跨中竖向挠度和冲击系数要减小,而随着桥梁徐变的增加,列车的竖向振动有加剧趋势。3.3.3列车通过直线桥梁计算结果①列
6、车静力通过直线桥梁竖向挠度单线为4.34mm,双线为8.23mm。单线动力过桥,竖向挠度最大为4.432mm;双线动力过桥,竖向挠度最大为8.626mm。挠跨比1/3710符合现有规范1/800的要求。②单线过桥冲击系数最大为1.021,双线对开冲击系数最大为1.048。③列车通过直线桥梁,横向振幅最大为0.041mm,远小于规范的要求。3.4列车通过多跨简支曲线轨道折线梁走行性分析把6×32m跨度的桥梁布置在曲率半径分别为400、600、800m的曲线圆弧段上进行分析。经计算,得出以下结论:①当列车在曲线轨道折线梁
7、上运行时,列车横向振动响应,如横向舒适度指标、横向蠕滑力、脱轨系数等一般均比在直线梁上运行时要大。②由桥梁跨中横向振动位移时程曲线(见图9)可以看出,曲线轨道折线梁的跨中横向振动位移波形相对平衡位置有一定偏心,而列车通过直线桥时,桥梁跨中则是在平衡位置附近作来回振动。图9R=400m,双线,v=80km/h通过桥梁跨中横向位移③随着平曲线半径的减小,桥梁的横向振幅要增大。④明珠线曲线轨道折线梁具有足够的横向刚度,车桥最大振动响应在规定的行车安全、舒适的控制指标以内。列车最大横向舒适度指标2.756接近我国机车平稳性评
8、定标准优良2.75;最大脱轨系数0.455小于我国规定的容许限值1.0;桥梁横向振幅最大为0.158mm。4结论与建议1.上海轨道交通明珠线的设计是安全的,桥梁的竖向、特别是横向刚度足够大。建议今后在设计城市轨道交通桥梁时考虑这方面的因素,根据动力分析的结果确定桥梁的横截面,以达到较为经济的目的。2.为保证旅客乘坐的舒适性,控制缓和曲线的长度是
