軌道不正指數(shù)影響和車(chē)軌相互作用的特點(diǎn)

軌道不平順是引起列車(chē)振動(dòng)、輪軌動(dòng)作用力增大的主要根源。對(duì)行車(chē)平穩(wěn)舒適和行車(chē)安全都有重要影響，是軌道方面直接限制行車(chē)速度的主要因素。

輪軌相互作用的理論研究和國(guó)外高速鐵路的實(shí)踐證明，在高平順的軌道上，高速列車(chē)的振動(dòng)和輪軌間的動(dòng)作用力都不大，行車(chē)安全和平穩(wěn)舒適性能夠得到保證，軌道和車(chē)輛部件的壽命和維修周期也較長(zhǎng)。反之，即使軌道、路基和橋梁結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度方面完全滿足要求，而軌道平順性不良時(shí)，在高速條件下各種軌道不平順引起的車(chē)輛振動(dòng)、輪軌噪聲和輪軌動(dòng)作用力將大幅度者加，使平穩(wěn)、舒適、安全性嚴(yán)重惡化，甚至導(dǎo)致列車(chē)脫軌。

軌道不正指數(shù)軌道不平順的主要影響

國(guó)內(nèi)外的研究試驗(yàn)均表明，各種軌道不平順對(duì)車(chē)輛振動(dòng)、輪軌噪聲、輪輪相互作用力、舒適生、安全性等都有直接影響，但不同種類的不平順，其激擾方向、影響性質(zhì)、影響程度又各不相同。

軌道不正指數(shù)波長(zhǎng)區(qū)分軌道不平順及影響

隨機(jī)性軌道不平順的波長(zhǎng)范圍很寬，0.01～200m波長(zhǎng)的不平順均常見(jiàn)。

1m以下的軌面短波不平順?lè)岛苄?，多?.02～2mm，主要由鋼軌接頭焊縫、不均勻磨耗、軌頭擦傷、剝離掉塊、波浪和波紋磨耗以及軌枕間距等因素形成。

1～3.5m范圍的波長(zhǎng)成分主要是鋼軌在軋制過(guò)程中形成的周期性成分和波浪形磨耗。

3.5～30m波段主要由道床路基的不均勻殘余變形、各部件間的間隙不等、道床彈性不均、焊頭形成的以軌長(zhǎng)為基波的復(fù)雜周期波成分，以及橋、隧頭尾、涵洞等軌道剛度突變和橋梁動(dòng)撓度等形成。

30～200m波段多由道床及路基沉降不均、路基施工過(guò)程中形成的先天性不平、橋梁動(dòng)撓度等構(gòu)成。更長(zhǎng)的長(zhǎng)波多為地形起伏、線路坡度變化等形成。

軌道不平順不僅幅值和波長(zhǎng)的變化范圍大，而且其影響也各不相同。短波不平順可能引起簧下質(zhì)量與鋼軌間的沖擊振動(dòng)，產(chǎn)生很大的輪軌作作用力。周期性成分可能引起機(jī)車(chē)車(chē)輛的諧振。而中、長(zhǎng)波尤其是敏感波長(zhǎng)成分常常是引起車(chē)體產(chǎn)生較大振動(dòng)的重要原因。

在速度為120km/h以下時(shí)，軌道不平順有影響的波長(zhǎng)范圍在30m以下。隨著行車(chē)速度的提高，軌道不平順有影響的波長(zhǎng)相應(yīng)增長(zhǎng)。速度為350km/h時(shí)，有影響的波長(zhǎng)可達(dá)百余米。

按軌道不平順的波長(zhǎng)特征可分為短波、中波、長(zhǎng)波不平順三類。各國(guó)劃分的波長(zhǎng)范圍不盡相同。我國(guó)波長(zhǎng)劃分如下：

軌道不正指數(shù)波長(zhǎng)和行車(chē)速度的影響規(guī)律

當(dāng)不平順波長(zhǎng)和行車(chē)速度一定時(shí)，幅值越大，所引起的車(chē)輛振動(dòng)和輪軌作用力等響應(yīng)也越大。

當(dāng)軌道不平順?lè)岛托熊?chē)速度一定時(shí)，波長(zhǎng)越長(zhǎng)影響越小，非線性遞減，但敏感波長(zhǎng)、周期性的諧振波長(zhǎng)影響大。

當(dāng)軌道不平順?lè)岛筒ㄩL(zhǎng)一定時(shí)，速度越高影響越大，非線性遞增。

軌道不平順的種類很多，可按其對(duì)機(jī)車(chē)車(chē)輛激擾作用的方向、不平順的波長(zhǎng)、顯現(xiàn)記錄時(shí)有無(wú)輪載作用等分類。

軌道不正指數(shù)垂向軌道不平順

1.高低不平順

高低不平順是指軌道沿鋼軌長(zhǎng)度方向在垂向的凸凹不平。它是由線路施工和大修作業(yè)的高程偏差，橋梁撓曲變形，道床和路基殘余變形沉降不均勻，軌道各部件間的間隙不相等，吊板以及軌道垂向彈性不一致等造成的。

一般情況下，左、右軌高低的變化趨勢(shì)基本一致，但在短距離內(nèi)各自的變化往往不同，所以還必須區(qū)分左軌高低和右軌高低。

2.水平不平順

水平不平順即軌道同一橫截面上左右兩軌頂面的高差。在曲線上，水平不平順是指扣除正常超高值的偏差部分；在直線上，它是指扣除將一側(cè)鋼軌故意抬高形成的水平平均值后的差值。

3.扭曲不平順

軌道平面扭曲（有些國(guó)家稱為平面性，我國(guó)常稱三角坑）即左右兩軌頂面相對(duì)于軌道平面的扭曲，用相隔一定距離的兩個(gè)橫截面水平幅值的代數(shù)差度量。國(guó)際鐵路聯(lián)盟UICB55專門(mén)委員會(huì)將所謂“一定距離”定義為“作用距離”，即指軸距、心盤(pán)距。

4.軌面短波不平順

軌面短波不平順，即鋼軌頂面小范圍內(nèi)的不平順，它是由軌面不均勻磨耗、擦傷、剝離掉塊、焊縫不平、接頭錯(cuò)牙等形成的。其中軌面擦傷、焊縫不平等多是孤立的，不具周期性，而波紋磨耗、波浪形磨耗則具有周期性特征。

軌道不正指數(shù)橫向軌道不平順

1.軌道方向不平順

軌道方向不平順（常簡(jiǎn)稱軌向不平順或方向不平順）是指軌頭內(nèi)側(cè)面沿長(zhǎng)度方向的橫向凹凸不平順，由鋪軌施工、整道作業(yè)的軌道中心線定位偏差，軌排橫向殘余變形積累和軌頭側(cè)面磨耗不均勻、扣件失效、軌道橫向彈性不一致等原因造成。左、右軌方向變化往往不同，尤其在扣件薄弱的區(qū)段差異更大，因此需要區(qū)分左軌方向和右軌方向。并將左、右軌方向的平均值作為軌道的中心線方向偏差。

2.軌距偏差

軌距偏差即在軌頂面以下16mm處量得的左右兩軌內(nèi)側(cè)距離相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)軌距的偏差，通常由扣件不良、軌枕?yè)跫缡А④夘^側(cè)面磨耗等造成。

軌道不正指數(shù)復(fù)合不平順

在軌道同一位置上，垂向和橫向不平順共存形成的雙向不平順?lè)Q為軌道復(fù)合不平順。危害較大的復(fù)合不平順有：

1.方向水平逆向復(fù)合不平順

方向水平逆向復(fù)合不平順是指在同一位置既有方向不平順又有水平不平順，并且軌道臌曲方向與高軌位置形成反超高狀態(tài)。

日本等國(guó)的研究和我國(guó)的試驗(yàn)均證實(shí)，方向水平逆向復(fù)合不平順對(duì)行車(chē)安全有嚴(yán)重影響，往往是引起脫軌的重要原因。

2.曲線頭尾的幾何偏差

它是指在曲線圓緩點(diǎn)區(qū)、緩直點(diǎn)區(qū)，超高、正矢、軌距順坡起點(diǎn)、終點(diǎn)不一致或不匹配形成的幾何偏差，它對(duì)行車(chē)平穩(wěn)舒適和安全有不可忽視的影響。

軌道不平順是指軌道幾何形狀、尺寸和空間位置的偏差。廣義而言，是直線軌道不平、不直，對(duì)中心線位置和軌道高度、寬度正確尺寸的偏離，曲線軌道不圓順，偏離曲線中心線位置和正確的曲率、超高、軌距值，偏離順坡變化尺寸等軌道幾何偏差，通稱軌道不平順。

在軌道不平順發(fā)生、發(fā)展變化的各個(gè)階段。都應(yīng)層層把關(guān)設(shè)防，采取相應(yīng)的監(jiān)控、養(yǎng)修管理措施，以確保高速行車(chē)平穩(wěn)安全和維修管理的經(jīng)濟(jì)性。高速鐵路軌道不平順的維修管理工作，仍應(yīng)堅(jiān)持預(yù)防為主、管小防大的原則。不應(yīng)放棄對(duì)軌道不平順發(fā)展初期的監(jiān)控管理，不可等到平順狀態(tài)已惡化到需緊急補(bǔ)修時(shí)才進(jìn)行整修。在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，必須安排足夠的夜間維修“天窗”，確保高質(zhì)量地進(jìn)行高速線路的養(yǎng)修作業(yè)。

軌道不正指數(shù)軌道不平順的安全管理

當(dāng)某處軌道不平順比較嚴(yán)重，若不處置，可能危及行車(chē)安全時(shí)，必須進(jìn)行緊急補(bǔ)修或限速管理。

1.緊急補(bǔ)修和限速管理標(biāo)準(zhǔn)

為了識(shí)別診斷嚴(yán)重的軌道不平順，判定是否需要實(shí)施緊急補(bǔ)修或降低行車(chē)速度，各國(guó)大多依據(jù)軌道不平順?lè)祵?duì)行車(chē)安全的影響和運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)。制訂軌道不平順的緊急補(bǔ)修和限速等安全管理標(biāo)準(zhǔn)。鐵道科學(xué)研究院較早研究提出了制訂軌道不平順安全監(jiān)控管理標(biāo)準(zhǔn)的理論和方法，較科學(xué)地根據(jù)各種軌道不平順的幅值、波長(zhǎng)、波數(shù)和周期性等特征參數(shù)，對(duì)脫軌系數(shù)、減載率、側(cè)向力和車(chē)體振動(dòng)加速度等的影響，以最不利波長(zhǎng)的幅值為控制值，制訂了我國(guó)干線軌道不平順的緊急補(bǔ)修和限速管理值。

2.緊急補(bǔ)修和限速管理的實(shí)施

綜合檢測(cè)車(chē)檢出的軌道不平順超過(guò)緊急補(bǔ)修標(biāo)準(zhǔn)的部位，應(yīng)要求工務(wù)部門(mén)在限定的時(shí)間內(nèi)作緊急補(bǔ)修，使其達(dá)到日常保養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)范圍以內(nèi)。超過(guò)限速管理標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)立即通知行車(chē)指揮部門(mén)，發(fā)出限速慢行命令，同時(shí)由工務(wù)部門(mén)抓緊施行緊急補(bǔ)修。許多國(guó)外鐵路由于建立了強(qiáng)制性的緊急補(bǔ)修和限速管理制度，十分有效地避免了軌道不平順引起的脫軌事故和車(chē)輛劇烈振動(dòng)。

我國(guó)每日監(jiān)測(cè)客車(chē)車(chē)體垂直和水平振動(dòng)加速度，實(shí)施軌道不平順的緊急補(bǔ)修和限速管理（稱為車(chē)載監(jiān)測(cè)管理）。

軌道不正指數(shù)日常養(yǎng)護(hù)管理

高速鐵路只有經(jīng)常保持高平順的優(yōu)良狀態(tài)，才能保證乘坐平穩(wěn)舒適，減少軌道和車(chē)輛零部件的傷損，延長(zhǎng)輪軌系統(tǒng)的維修周期，使高速鐵路獲得較好的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。目前還應(yīng)根據(jù)檢測(cè)車(chē)、車(chē)載儀等檢測(cè)記錄。充分利用維修天窗時(shí)間．對(duì)軌道進(jìn)行局部養(yǎng)護(hù)，消除那些超過(guò)日常保養(yǎng)目標(biāo)值和舒適度管理目標(biāo)值的少數(shù)局部軌道不平順。多數(shù)國(guó)家的保養(yǎng)目標(biāo)值即是使軌道經(jīng)常保持優(yōu)良狀態(tài)的控制標(biāo)準(zhǔn)值，也常稱為優(yōu)良目標(biāo)管理值。舒適度H標(biāo)值是為了防止引起高速車(chē)輛超過(guò)規(guī)定的舒適性指標(biāo)而設(shè)立的管理目標(biāo)值。實(shí)行優(yōu)良目標(biāo)管理，管小防大，對(duì)于延長(zhǎng)維修周期，經(jīng)常保持高平順狀態(tài)，效果良好。 2100433B

《鐵道科學(xué)技術(shù)名詞》第一版。 2100433B

1997年，經(jīng)全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定發(fā)布。

1、景觀多樣性指數(shù)

多樣性指數(shù)是指景觀元素或生態(tài)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)、功能以及隨時(shí)間變化方面的多樣性，它反映了景觀類型的豐富度和復(fù)雜度。

2、景觀優(yōu)勢(shì)度指數(shù)

景觀的優(yōu)勢(shì)度與多樣性指數(shù)成反比，對(duì)于景觀類型數(shù)目相同的不同景觀，多樣性指數(shù)越大，其優(yōu)勢(shì)度越小。

3、景觀均勻度指數(shù)

均勻度和優(yōu)勢(shì)度一樣，是描述景觀由少數(shù)幾個(gè)主要景觀類型控制的程度。

4、景觀破碎化指數(shù)

破碎度表征景觀被分割的破碎程度，反映景觀空間結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，在一定程度上反映了人類對(duì)景觀的干擾程度。它是由于自然或人為干擾所導(dǎo)致的景觀由單一、均質(zhì)和連續(xù)的整體趨向于復(fù)雜、異質(zhì)和不連續(xù)的斑塊鑲嵌體的過(guò)程，景觀破碎化是生物多樣性喪失的重要原因之一，它與自然資源保護(hù)密切相關(guān)。

5、景觀聚集度指數(shù)

RC=1－C/Cmax ；

RC 是聚集度指數(shù)，取值范圍為 0～1 之間；C 為復(fù)雜性指數(shù)，Cmax 是 C 的最大可能取值。

RC 的取值越大，則代表景觀由少數(shù)團(tuán)聚的大斑塊組成，RC 值小，則代表景觀由許多小斑塊組成。

6、景觀分維度指數(shù)

D=2ln(P/4)/ln(A)；

式中，D表示分維數(shù)；P為斑塊周長(zhǎng)；A為斑塊面積。D 值越大，表明斑塊形狀越復(fù)雜，D 值的理論范圍為 1.0～2.0，1.0 代表形狀最簡(jiǎn)單的正方形斑塊，2.0 表示等面積下周邊最復(fù)雜的斑塊。

7、景觀干擾度和自然度指數(shù)

干擾強(qiáng)度表示人類的干擾作用，干擾強(qiáng)度越小，越利于生物的生存，因此，其針對(duì)受體的生態(tài)意義越大。

Wi = Li / Si；Ni = 1 / Wi；

Wi表示受干擾強(qiáng)度，Li是指i類生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)廊道(公路、鐵路、堤壩、溝渠)的總長(zhǎng)度，Si是指i類生態(tài)系統(tǒng)的總面積，Ni是i類生態(tài)系統(tǒng)類型的自然度。2100433B