城市軌道交通鋼軌表面光帶異常波動分析

城市軌道交通中鋼軌的質量、工作狀態(tài)對整個線路的質量以及行車安全有著直接的影響。筆者在對北京地鐵鋼軌傷損常見類型和傷損現狀進行統(tǒng)計分析的基礎上,得出了以下結論:1號線和2號線運營時間較長,鋼軌傷損主要以剝離掉塊等疲勞性損傷為主;新建線(13號線和八通線)到目前為止出現的鋼軌傷損主要以焊縫傷損及焊點傷損為主要類型。討論了軌道交通與國鐵不同的鋼軌傷損的成因,有針對性地提出了鋼軌傷損防治對策,如提高鋼軌質量、鋪設無縫線路、加強養(yǎng)護維修和做好鋼軌探傷檢查工作,并提出了鋼軌傷損的監(jiān)測管理和整治修復措施。

通過對北京地鐵六號線鋼軌狀態(tài)與病害分析、打磨養(yǎng)護作業(yè)的設計、實施與養(yǎng)護效果進行詳細描述,提出了基于高速鋼軌打磨車的快速、安全、環(huán)保、高效的新型養(yǎng)護方式。

在對北京地鐵部分線路鋼軌波紋磨耗問題進行系統(tǒng)調研及定性分析的基礎上,通過建立車軌動力仿真模型,對扣件剛度、阻尼及車速與鋼軌波紋磨耗的關系進行動力仿真分析,并提出相關建議,為既有線整治及新線預防提供參考。

在系統(tǒng)分析國內外鐵路鋼軌應用情況基礎上,結合城市軌道交通的特點,對城市軌道交通用鋼軌的相關問題進行分析,并對提高鋼軌使用壽命的措施提出建議。

鋼軌的波浪形磨耗已成為城市軌道交通鋼軌傷損的主要形式之一?；趯ι虾＼壍澜煌?號線鋼軌波浪形磨耗的連續(xù)布點觀測,采用頻譜分析方法提取波浪形磨耗的波長,并對波深進行統(tǒng)計與分析,初步了解了上海軌道交通鋼軌波浪形磨耗的一些基本特征,為進一步研究城市軌道交通鋼軌波浪形磨耗生成機理及防治措施提供了依據。

在調研城市軌道交通典型鋼軌表面?zhèn)麚p的基礎上,對比了在線鋼軌整修技術的類型、優(yōu)缺點和適應范圍,并通過現場觀測,分析了在線鋼軌銑磨的效果。結果表明:在線銑磨可以很好地消除鋼軌頂面、軌距角處的表面?zhèn)麚p,并恢復較高精度的標準軌頭輪廓,公差為-0.1～+0.2mm;在線銑磨提高了鋼軌表面的整體縱向平順度,各波長范圍內不平順幅值均方根降低50%以上,峰值超限數量降低40%～80%;焊接接頭不平順的恢復受銑磨量和不平順原始幅值的影響。

城市軌道交通鋼軌波浪形磨耗會增加養(yǎng)護維修費用,降低乘車舒適度,引起噪聲,甚至危及列車安全.為了檢測鋼軌波浪形磨耗,提出了一種基于運營車輛轉向架加速度的鋼軌波磨檢測技術.利用simpack多體動力學軟件建立含有波磨病害的車輛-軌道模型,采集該狀態(tài)下的車輛轉向架加速度數據,應用經典的時頻域分析、小波分析及希爾伯特黃變換分別對基于波磨病害的轉向架加速度信號進行分析并提取出時頻特征進行病害識別.仿真結果表明：利用連續(xù)小波分析提取的頻域特性及經驗模態(tài)分解（empiricalmodedecomposition,emd）得到的特征振動模態(tài)可用于波磨病害的檢測和識別,從而驗證了利用simpack仿真模型進行鋼軌波磨檢測的可行性.

了解傷損的成因并在日常養(yǎng)護工作中及時發(fā)現傷損,采取措施保證線路行車安全,對城市軌道交通軌道專業(yè)來說極其重要。本文主要探討城市軌道交通中鋼軌傷損的成因及養(yǎng)護方法。

城市軌道交通鋼軌波浪形磨耗會增加養(yǎng)護維修費用,降低乘車舒適度,引起噪聲,甚至危及列車安全.為了檢測鋼軌波浪形磨耗,提出了一種基于運營車輛轉向架加速度的鋼軌波磨檢測技術.利用simpack多體動力學軟件建立含有波磨病害的車輛-軌道模型,采集該狀態(tài)下的車輛轉向架加速度數據,應用經典的時頻域分析、小波分析及希爾伯特黃變換分別對基于波磨病害的轉向架加速度信號進行分析并提取出時頻特征進行病害識別.仿真結果表明:利用連續(xù)小波分析提取的頻域特性及經驗模態(tài)分解(empiricalmodedecomposition,emd)得到的特征振動模態(tài)可用于波磨病害的檢測和識別,從而驗證了利用simpack仿真模型進行鋼軌波磨檢測的可行性.

對目前國鐵及城市軌道交通常用凍結接頭類型的結構組成及應用情況進行了系統(tǒng)闡述,并對各自的優(yōu)缺點進行了對比分析,為我國城市軌道交通鋼軌接頭凍結接方案的選擇提供參考。

城市軌道交通鋼軌軌面短波不平順是激發(fā)線路沿線振動和噪聲的主要原因。通過對上海城市軌道交通某線鋼軌軌面不平順的連續(xù)布點跟蹤測量,借鑒歐洲鐵路在研究輪軌噪聲時制定的軌面粗糙度水平標準和鋼軌打磨、銑磨作業(yè)標準,用統(tǒng)計分析、1/3倍頻和滑動平均法,分析軌面短波不平順的時、頻域組成特性以及軌面不平順的發(fā)展規(guī)律。分析了鋼軌軌面不平順對輪軌作用力的影響,為進一步研究城市軌道交通軌面短波不平順的防治措施提供了依據。

目前我國地鐵線路與世界其他國家一樣,面臨著鋼軌波浪形磨耗問題的嚴峻挑戰(zhàn)。近幾十年來,國外對城市軌道交通鋼軌波浪形磨耗問題進行了大量調研、觀測,及理論、試驗研究,在治理鋼軌波浪形磨耗的措施上也取得了一定的成效。對國外城市軌道交通鋼軌的波浪形磨耗狀況、成因、影響因素及治理措施等的研究進行了總結和分析,并提出了應對我國地鐵鋼軌波浪形磨耗問題的建議。

本文結合某市城市軌道交通輪軌異常磨損現象,在對輪軌的材質、硬度和外形等進行測試研究的基礎上,分析出輪軌的異常磨耗主要是由于制動作用過度、輪軌接觸不均以及車輛通過曲線時前導車輪的輪緣力對鋼軌的沖擊等共同作用產生的,并對此提出針對性預防建議和改進措施。

鋼軌的軌底坡是城市軌道交通工程軌道系統(tǒng)的重要參數之一,通過對國內外眾多鐵路及城軌交通系統(tǒng)鋼軌軌底坡取值情況的調研以及不同軌頂動態(tài)磨耗“光帶”的分析,并結合國鐵有關部門的研究和試驗,提出對我國城軌交通工程軌底坡取值的建議。

對上海軌道交通1號線、8號線的典型小半徑曲線鋼軌磨耗進行了跟蹤測量,統(tǒng)計分析了小半徑曲線鋼軌的側磨和垂磨特征及相應的磨耗發(fā)展率。認為小半徑曲線鋼軌受側磨、垂磨和不均勻磨耗的共同影響,大編組、重型車的線路中,平均側磨發(fā)展率約為0.019mm/d,平均垂磨發(fā)展率約為0.005mm/d;小編組、輕型車的線路中,平均側磨發(fā)展率約為0.001mm/d,平均垂磨發(fā)展率約為0.002mm/d。該分析結果可為合理采取鋼軌減磨措施、有效延長鋼軌壽命提供參考。

城市軌道交通輪軌匹配及鋼軌材質選擇 (2)

考慮城市軌道交通小半徑曲線、大坡道等復雜線路條件,建立了車輛-軌道動力學模型、磨耗和裂紋萌生預測模型;根據該模型,計算了不同坡度條件下鋼軌的表面切向力和磨耗指數,預測了不同硬度的鋼軌在大坡道條件下的型面變化、磨耗發(fā)展率和裂紋萌生壽命,并提出了城市軌道交通的輪軌硬度匹配建議。結果表明,在城市軌道交通的小半徑曲線、大坡道條件下,采用硬度為280hb以上的鋼軌可得到較好的抗磨耗性能和較長的裂紋萌生壽命;鋼軌與車輪硬度比應接近,且鋼軌硬度應略大于車輪硬度。

本文通過對城市軌道交通發(fā)生的鋼軌灼傷現象進行了描述,提出鋼軌扣件絕緣低、鋼軌回流系統(tǒng)性能不滿足設計要求等原因,提出了鋼軌絕緣測試方案、回路電阻測試方案和鋼軌電導率測試等相關檢測方案,最后提出了增強鋼軌絕緣、增加排流電纜和補齊測防端子等防止鋼軌灼傷的幾點建議措施。

通過大量的現場調查、測試、試驗以及理論分析,揭示北京地鐵新線異常波磨的產生機理,發(fā)現鋼軌異常波磨的主要成因,有針對性地提出已運營線鋼軌異常波磨的整治原則,提出防止地鐵鋼軌異常波磨的綜合減振技術原則。通過對課題研究成果的總結,從城市軌道交通建設管理的角度,提出防止鋼軌異常波磨發(fā)生和發(fā)展的原則及建議,為保障運營安全、最大限度地降低養(yǎng)護維修成本提供有力的技術支持。

了解傷損的原因并在日常養(yǎng)護工作中及時發(fā)現傷損，采取措施保證線路行車安全，對城市軌道交通軌道專業(yè)來說極其重要。本文筆者根據多年經驗主要對城市軌道交通中鋼軌傷損原因進行了分析并給出了一些措施。

隨著城市軌道交通線網規(guī)模的不斷擴大，無縫線路鋼軌在大修期的換軌工作量相應增加。為提高線路換軌的工作效率和作業(yè)質量，本文研究了城市軌道交通焊軌基地的用途、工藝流程及選址條件，并分析焊軌基地的投資成本，為城市軌道交通焊軌基地的設計提供建議和參考。

鋼軌波磨已成為城市軌道交通傷損的主要形式之一。對鋼軌波磨的檢測與評價方法進行了研究與分析。波磨檢測的基本原理均基于弦測法和慣性基準法。波磨評價目前主要基于頻域分析、時域分析及軌面粗糙度評價?；趯ι虾＼壍澜煌?號線鋼軌波浪形磨耗的連續(xù)布點測試,對所測數據進行了頻譜分析,并結合現場情況對波磨的程度作出了評價。