高速铁路无砟轨道不平顺预测分析

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1、万方数据硕士学位论文I绪论1绪论1．1引言铁路轨道是一种特殊结构物，与一般工程结构物不同，轨道结构的几何形状、位置、尺寸是经常变化的Ⅲ。在工程实际中，铁路轨道除需满足强度条件外，还必须严格满足平顺性的要求。即使轨道各部件的应力和弹性变形都在允许范围内，只要轨道的不平顺超过一定限度，就不能正常使用昭1。轨道不平顺是轮轨系统的激扰源，是引起列车、轨道、桥梁、路基、隧道等产生振动和轮轨动作用力的主要原因阳1。轨道不平顺对列车的行车安全性、平稳性、舒适性、车辆和轨道部件的寿命以及环境噪声等都有重要影响。在快速、高速、重载行车条件下，轨道不平顺影响更大，是轨道方面直

2、接限制行车速度的主要因素。快速、高速铁路必须具有高平顺性。高平顺性是高速铁路线桥设计、线路旌工和选择轨道结构的控制性技术条件，是关系高速铁路建设成败的关键性问题。轨道平顺性是轨道结构综合性能和承载能力的重要体现H1。轨道不平顺也是车辆动力学、轨道动力学、桥梁动力学、路基动力学、隧道动力学和噪声分析不可或缺的主要输入函数。为了研究轮轨相互作用，研究车辆和工程结构动力性能，进行动力学试验和计算机仿真，都需要深入研究轨道不平顺。从事铁路设计施工、轨道维修管理、机车车辆动力性能设计以及铁路安全监察的科技人员和领导干部，都需要了解轨道的平顺性问题嵋~71。轨道不平顺

3、的形成和发展是诸多具有随机性的因素共同作用的结果，这些因素综合作用，造成了轨道不平顺的随机特性呻1。实际运营中的轨道不平顺都是经常变化的，显得很不规则，通常不同位置的轨道不平顺幅值和波长都各不相同，所以轨道不平顺波形不能用单一的简谐、三角、指数或抛物线等规则的波形来描述，实际上，轨道不平顺是一个随机过程，是里程位置的随机函数，任一特定区段的轨道不平顺可看成随机过程的一个样本，这就决定了轨道不平顺无法用一个明确的数学式子来描述，而只能用随机振动理论中描述随机数据的均方差、方差、功率谱密度等统计函数来表达轨道不平顺特征，分别从时域和频域对轨道不平顺的幅值特性、

4、波长结构以及是否包含周期性波形等作全面的描述。此外，对于轨道不平顺的局部特征，可以用幅值、半波长、四分之一波长变化率以及平均变化率等参数来表述憎1。万方数据硕士学位论文1绪论准确测量掌握轨道不平顺的实际情况是实现对轨道平顺状态科学评定、监控管理的前提条件。轨道静态不平顺是指轨道不行车时的状态，可采用道尺及轻型轨道不平顺检测小车等工具测量。轨道动态不平顺是指行车条件下时的状态，可采用轨道检查车测量。目前，我国铁路，特别是高速铁路对轨道不平顺的评定及管理主要基于轨检车数据n叫。1．1．3轨道不平囊评定正确地测得各种轨道不平顺的数据后，便需对轨道平顺状态做出科学

5、评价，诊断不平顺的严重程度，确定允许的行车速度，指导养护维修作业。我国对轨道不平顺状态的评价方法主要采用局部不平顺幅值超限评分法(即峰值扣分法)和轨道质量指数(即TQI)两种。但是，这两种方法都是从轨道不平顺幅值角度来评价轨道平顺状态，具有一定局限性。而轨道不平顺功率谱密度(简称轨道谱)能清楚地表明某一段轨道不平顺所包含的的波长成分及各波长对应的不平顺幅值的均方值大小，能够同时提供轨道不平顺波长及幅值两方面的信息。就目前现状来说，轨道谱可以作为峰值扣分法及TQI法的有益补充n“。1．1．4轨道不平焉蕾理各国对轨道平顺性的管理都十分重视，尤其对高速、快速和繁

6、忙干线的管理更为严格。在轨道不平顺发生、发展变化的各个阶段，都应层层把关，采取相应的监测、整修校正等管理措施，才能保障行车安全、平稳舒适、延缓轨道平顺状态的恶化、延长维修周期，经济合理地管理好轨道的平顺状态。除需对新线施工和大修、维修作业后的轨道初始平顺性进行严格验收管理外，多数国家的铁路都在轨道状态变化的不同阶段，进行相应的管理，制定了针对优良、中等、恶化等不同状态阶段施行管理的相应标准n“。20世纪70年代以前，世界各国的铁路大多采用定期修的办法来校正恢复轨道的平顺状态。无论管辖段内各里程区段轨道平顺状态的好坏，只要轨道的运营时间或通过总重达到了预先规

7、定的整修周期，该管辖段内的轨道都要无遗漏地进行整修n3

8、。然而。许多研究试验表明，在通过总重、平均轴重、行车速度等运输条件相同，轨道结构、自然环境也都相同的情况下，同一条铁路的不同区段，甚至仅相邻数公里、数百米的里程段落，轨道平顺状态的差异往往很大，恶化的速率很不相同。因此，无论按通过总重或按年月时间确定的周期，进行定期维修的办法都是不够科学合理的，必然造成某些虽己到期，但状态仍然良好，很稳定的万方数据硕士学位论文1绪论区段遭受无益的维修扰动，而某些状态已经恶化的区段，由于未到预定的维修周期，却得不到及时必要的维修，无论“过维修”或“欠维修”都是不利的【1

9、41。鉴于定期修的主要缺点，世界各国铁路已将定期修改为状态修，根据