吳曉峰 上海鐵路局喬司站（同濟(jì)大學(xué)）

杭長高鐵長波高低不平順問題的研究與分析

吳曉峰 上海鐵路局喬司站（同濟(jì)大學(xué)）

隨著高速鐵路快速發(fā)展，運(yùn)營速度不斷提高，高速鐵路軌道的高平順性是高速線路的核心問題。目前，國內(nèi)外已對中短波軌道不平順的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了大量的研究，但對長波不平順的相關(guān)問題的研究卻有所欠缺。因此，開展長波不平順敏感波長及管理值的研究有重要的理論和應(yīng)用價值。以杭長客專上海局管段為例，對其豎曲線地段長波高低不平順的超限情況進(jìn)行統(tǒng)計分析，以期得到長波高低不平順超限情況與線路縱斷面豎曲線線形參數(shù)以及檢測車速度等的關(guān)系。

高速鐵路；長波不平順；高低不平順

自滬昆高鐵杭長段進(jìn)入聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段以來，采用鐵科院高速綜合檢測列車CRH380A-001動車組針對杭長客專進(jìn)行了逐級提速試驗(yàn)，截止2014年8月8日，除個別速度級下局部地段進(jìn)行了限速外，杭長客專上行完成了最高370 km/h速度試驗(yàn)，下行完成了最高385 km/h速度試驗(yàn)。通過對多次動檢數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析表明，在動檢車運(yùn)行速度180 km/h以上時，區(qū)間線路出現(xiàn)了較多120 m長波高低不平順幾何狀態(tài)超限情況，其中絕大多數(shù)為Ⅰ級超限，另外還出現(xiàn)了幾處Ⅱ級超限，并且超限主要集中在豎曲線及其附近。為了分析此次長波高低不平順超限情況與線路縱斷面豎曲線線形參數(shù)以及檢測車速度等的關(guān)系，進(jìn)行了如下統(tǒng)計分析。

1 長波高低不平順超限位置和數(shù)量統(tǒng)計分析

1.1 長波高低不平順超限情況統(tǒng)計

根據(jù)《高速鐵路工程動態(tài)驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》（TB10761-2013）中軌道高低不平順幅值評價允許偏差驗(yàn)收管理值，現(xiàn)針對2014年7月28日至8月8日CRH380A-001綜合檢測列車對上行線路的檢測結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析。

通過對上行動檢超限表數(shù)據(jù)統(tǒng)計，上行累計出現(xiàn)106次長波高低不平順超限，且全部為Ⅰ級偏差，超限均處于豎曲線及其附近位置，選取100個樣本進(jìn)行統(tǒng)計分析，上行長波高低不平順超限情況統(tǒng)計分析如表1所示。

表1 上行長波高低不平順超限情況統(tǒng)計

通過統(tǒng)計分析可以看到：

（1）上行長波高低不平順超限主要集中于豎曲線及其附近位置，其中K414+220、K363+525、K263+691、K395+ 526、K421+620、K320+505、K426+168等七處豎曲線位置出現(xiàn)長波高低不平順的頻率較高，比例達(dá)92%。

（2）上行長波高低不平順超限情況出現(xiàn)共106次，其中長波長-左高低40次，長波長-右高低66次，基準(zhǔn)股和非基準(zhǔn)股出現(xiàn)的頻率比較接近。

（3）豎曲線長度≤120 m時，線路較易產(chǎn)生長波高低不平順超限，這可能由于線路坡度差較小，豎曲線長度過短，導(dǎo)致線路精調(diào)精度難以控制到位所致。

1.2 長波高低不平順超限位置分析

對上行豎曲線出現(xiàn)長波高低不平順地段不平順最大值出現(xiàn)位置進(jìn)行分析，選擇幾組不同長度豎曲線情況，具體如表2所示。

表2 長波高低不平順最大值出現(xiàn)位置分析

從表2可以看出，對于較短豎曲線，如K414位置豎曲線，僅30 m左右，長波高低不平順最大值在不同速度情況下大多出現(xiàn)在豎曲線上，部分還未到豎曲線位置就出現(xiàn)；而對于豎曲線長度為60 m左右的K421位置，所有不平順最大值都出現(xiàn)在豎曲線內(nèi)；對于較長的豎曲線，如K426位置，豎曲線長度687 m，不平順則出現(xiàn)在豎曲線起始點(diǎn)位置及其附近，波形圖表現(xiàn)為起始點(diǎn)位置各一個長波，且第一個最大值大多還未到豎曲線就已經(jīng)出現(xiàn)。由于動檢車存在一定的速度，因此確切里程位置不能夠確定，只能有個大概位置，對于較短豎曲線，這種偏差很難確定，但整體表現(xiàn)為在豎曲線上或未進(jìn)入豎曲線位置，這可能與實(shí)際測量方法相關(guān)，但是對于較長的豎曲線可以看出，由于起始點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，因此存在著兩個波形，同時可以看出兩個最大值只差接近豎曲線長度，在一定程度上說明是直線和曲線過渡引起了長波高低不平順。

對上行豎曲線出現(xiàn)長波高低不平順地段添乘儀數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計，可以發(fā)現(xiàn)，在添乘數(shù)據(jù)不良區(qū)段，發(fā)生了不同程度的垂加和水加超限，主要以垂加為主，多數(shù)為3級超限，垂加最大值0.09 g，個別地段發(fā)生了水加2級超限，最大值0.04 g。

2 長波高低不平順與檢測速度的關(guān)系分析

為了分析不同檢測速度等級對豎曲線位置處長波高低不平順幾何偏差的影響，選取上行線長波不平順超限頻率較高的K414+220（豎曲線長29.995 m）、K426+168（豎曲線長687.644 m）兩處豎曲線進(jìn)行不同檢測速度等級影響分析。綜合檢測列車在不同運(yùn)行速度下檢測出的上行豎曲線K414+220（豎曲線長29.995 m）處長波高低不平順幅值分布情況如圖1所示。

綜合檢測列車在不同運(yùn)行速度下檢測出的上行豎曲線K426+168（豎曲線長687.644m）處長波高低不平順幅值分布情況如圖2所示。

由圖1和圖2可知，在同一豎曲線位置，無論速度高低，均有可能檢測出長波高低不平順Ⅰ級偏差或Ⅱ級偏差，從而表明由于檢測速度或列車運(yùn)行狀態(tài)不同，動檢車檢測出的長波高低不平順幅值大小存在一定的離散性，長波高低不平順幅值大小主要由線路本身存在的高低不平順狀態(tài)決定，而與檢測速度關(guān)系不大。

圖1 不同速度下豎曲線（上行K414+220）處長波高低不平順幅值分布

圖2 不同速度下豎曲線（上行K426+168）處長波高低不平順幅值分布

3 長波高低不平順與豎曲線長度的關(guān)系分析

從第1節(jié)針對長波高低不平順超限數(shù)量和位置的統(tǒng)計分析可見，豎曲線長度越短的豎曲線位置出現(xiàn)長波高低不平順超限的頻率較高，可以初步判定長波長高低不平順超限與豎曲線長度存在某種聯(lián)系，為進(jìn)一步驗(yàn)證這種規(guī)律，此小節(jié)選取下行385 km/h反向和320 km/h正向兩組檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為了增加對比性，選定豎曲線半徑為30 000 m，分析在檢測速度確定的情況下，不同豎曲線長度對應(yīng)的長波高低不平順幅值分布情況。

當(dāng)檢測列車以速度385 km/h反向運(yùn)行時，選取豎曲線半徑R=30 000 m，下行不同豎曲線長度位置的豎曲線對應(yīng)的長波高低不平順幅值分布情況如圖3所示。

圖3 不同豎曲線長度對應(yīng)長波高低不平順幅值分布（下行385 km/h反向）

圖4 不同豎曲線長度對應(yīng)長波高低不平順幅值分布（下行320 km/h正向）

當(dāng)檢測列車以速度320 km/h正向運(yùn)行時，選取豎曲線半徑R=30 000 m，下行不同豎曲線長度位置的豎曲線對應(yīng)的長波高低不平順幅值分布情況如圖4所示。

由圖3和圖4可見：當(dāng)檢測速度為385 km/h和320 km/h時，長波高低不平順超限均基本出現(xiàn)在豎曲線長度≤120 m的豎曲線地段；隨著檢測條件變化，在豎曲線長度大于120 m的豎曲線地段也可能出現(xiàn)長波高低不平順超限的情況，但所占比例相對較小，這些規(guī)律與第1節(jié)分析比較一致。

4 結(jié)論

通過對杭長客專上海局管段豎曲線地段長波高低不平順超限情況統(tǒng)計分析，可以得出如下結(jié)論：（1）動檢車檢測結(jié)果給出的長波高低不平順超限情況主要出現(xiàn)在豎曲線及其附近地段，且長波高低不平順超限情況出現(xiàn)在豎曲線長度≤120 m的豎曲線地段比例明顯較高；

（2）部分長波高低不平順超限情況出現(xiàn)在豎曲線長度大于120 m的地段，主要表現(xiàn)為在長豎曲線兩端位置，一方面原因是部分豎曲線端緊靠著線路緩和曲線直緩點(diǎn)位置，兩條緊挨著的曲線造成線路幾何不良而引起長波高低不平順的超限，另外還可能與線路鋪設(shè)質(zhì)量、線路平縱斷面線形、精調(diào)質(zhì)量和檢測精度均有一定的關(guān)系；

（3）同一豎曲線位置，無論速度高低，均有可能檢測出長波高低不平順Ⅰ級偏差或Ⅱ級偏差，從而表明由于檢測速度或列車運(yùn)行狀態(tài)不同，動檢車檢測出的長波高低不平順幅值大小存在一定的離散性，長波高低不平順幅值大小主要由線路本身存在的高低不平順狀態(tài)決定，而與檢測速度關(guān)系不大；

[1]中華人民共和國鐵道部.高速鐵路工程動態(tài)驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范（TB10761-2013）.北京：中國鐵道出版社，2013.

[2]練松良，黃俊飛.客貨共運(yùn)線路軌道不平順不利波長的分析研究[J].鐵道學(xué)報，2004，26(2)：111-115.

[3]中國鐵道科學(xué)研究院.客運(yùn)專線 300 km/h軌道不平順管理值的研究[R].北京：中國鐵道科學(xué)研究院，2008.

[4]中國鐵道科學(xué)研究院.客運(yùn)專線軌道不平順波長范圍的研究[R].北京：中國鐵道科學(xué)研究院，2009.

責(zé)任編輯：萬寶安

來稿日期：2015-08-24