遂渝线无砟轨道不平顺统计规律-研究

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1、西南交通大学学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下：(1)本文在时域和频域范围内，以遂渝线无砟轨道综合试验段为研究对象，系统分析和探讨了无砟轨道不平顺的统计特征和规律；(2)本文通过综合统计分析，提出遂渝线TQI建议管理值；采用经典谱估计中的周期图法和现代谱估计中的AR模型法两种方法分析无砟轨道的不平顺特征。西南交

2、通大学硕士研究生学位论文第1页第1章绪论1．1引言铁路轨道是一种特殊结构物，它大多支承在密实度和弹性都很不均匀的道床和路基上，承受很大的随机性列车动荷载的反复作用。与一般的工程结构物不同，轨道结构的几何形状、位置、尺寸是经常变化的。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。轨道几何形位不平顺是影响轮轨动态作用力和行车平稳性的主要因素之一，是当前高速重载和提速线路的主要研究内容。国内外铁路运输系统的实践证明，即使轨道结构在强度方面完全满足要求，而当轨道的平顺性不良时，由轨道不平顺所引起的车辆振动和轮轨动作用力将随着行车速度的提高而成倍的急剧增大，增加了

3、列车脱轨的危险。反之，若轨道的平顺性满足要求，列车的振动和轮／轨动作用力不大，行车的安全和平稳舒适性能够得到保证，轨道和车辆部件的寿命、维修周期也较长。轨道的平顺性是线路方面制约行车速度的主要因素，是铁路线路管理的核心问题。我国目前铁路技术发展的目标是逐步实现客运高速、货运重载、行车高密度。铁路线路设备作为重要的基础设施，将面临快速和重载的双重压力。研究轨道不平顺，对于车辆、线路的设计，车／轨系统动力学研究以及轨道状态的科学评定都有重要意义。轨道不平顺的形成和发展是很多带有随机性的因素共同作用的结果。这些因素包括：钢轨的初始平直性，线路施工高程偏差，路基的不均匀沉降，道床、路基

4、的不均匀残余变性积累，机车车辆时刻变化的动力作用，以及雨雪、气温等自然环境因素。因此，各种轨道不平顺都具有随机性。从本质上讲，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。轨道不平顺的随机性特征决定了对轨道不平顺的描述不能用一个明确的数学表达式来表示，而只能用随机振动理论中描述随机数据的“均方差"、西南交通大学硕士研究生学位论文第2页“方差”和“功率谱密度函数”等统计函数来表达轨道不平顺的特征，从时空域、频域、幅值域等几方面对轨道不平顺的幅值特性、波长结构以及是否包含周期性波形等作全面的描述。现代轨检车的研制成功和计算机技术的

5、广泛应用，为获得大量轨道几何状态的真实信息提供了物质基础和技术条件。如何利用所获得的大量离散性的轨道几何状态数据来客观评价轨道区段的质量状态，从而制订养护维修计划是非常重要的。用轨检车测得的在列车车轮荷载作用下才完全显现出来的轨道不平顺通常称为动态不平顺。真正对行车安全、轮轨动作用力、车辆振动产生实际影响的轨道不平顺是动态不平顺。因此，各国轨道不平顺的各种控制及维修管理标准，尤其是安全管理标准，大多是控制动态不平顺值。遂渝线是中国首条无砟轨道综合试验段，于二零零七年四月正式通车。出于试验目的，试验段所采用的无砟轨道型式内容极其丰富，所涵盖的工程类别全面，具有较强的代表性，作为国

6、内第一条成区段铺设的无砟轨道试验线，为无砟轨道、线下基础及轨道电路等研究搭建了一个良好的平台，通过试验为我国客运专线大规模采用无砟轨道奠定了基础。因此，通过对遂渝线无砟轨道不平顺规律的统计研究，可以对客运专线无砟轨道的建设提供及时的建议和必要的指导，对于我国无砟轨道整体养护维修体系的建立也可以提供一定的参考。1．2高速铁路轨道的平顺性要求轨道不平顺是引起机车车辆振动，产生轮轨动作用力的主要原因，是线路方面限制行车速度的直接因素。保证轨道的高平顺性涉及路基、桥梁、道床、钢轨、道岔等多方面，并且高平顺性要求往往大大高于强度条件，满足了平顺性要求，会大幅度降低轮轨动作用力，强度条件、

7、行车安全更能得到可靠地保证。日、法、德等国修建高速铁路，在路基、桥梁、轨道等方面采取的一系列主要技术措施都是为达到高平顺性要求而进行的，可见，高平顺性是高速线路的核心问题，技术关键问题，是设计建设高速铁路的控制性条件。高平顺性也是高速线路有别于一般线路的最主要之点。客运专线和高速铁路轨道结构除应具有比重载铁路轨道结构更高的可靠性和稳定性以外，最大的区别在于它应具有极高的平顺性。法国、德国为提高行车速度在轨道方西南交通大学硕士研究生学位论文第3页面采取了许多技术措施，其中大部分是围绕提高和保持