王金山 南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院

南京地鐵安中區(qū)間晃車原因分析及整治

王金山 南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院

借鑒鐵路工務(wù)部門的一些理論和經(jīng)驗，結(jié)合地鐵線路載重輕、密度大的特點，通過采取一系列的技術(shù)手段，對線路晃車的原因逐一進行分析和總結(jié)，并制定針對性的整治措施。

南京地鐵；晃車原因；整治措施

南京地鐵安德門——中華門區(qū)間屬于一號線正線高架區(qū)間，里程從K2+191 m——K4+283 m，區(qū)間全長2 092 m。上下行各有5個曲線，最小半徑350 m、最大半徑1 500 m，最大超高90 mm、最小超高25 mm，最大坡度為20‰、坡段長410 m，采用彈條Ⅰ型扣件與DTⅦ2型扣件。此段晃車問題被市民大量投訴，現(xiàn)代快報、鳳凰資訊、網(wǎng)易新聞、金陵晚報、東方衛(wèi)報等各家媒體均有報道，甚至市民在南京網(wǎng)絡(luò)問政論壇上反應(yīng)這樣的晃車現(xiàn)象會不會存在安全隱患，對南京地鐵運營公司的形象有著極大的負面形象，運營公司十分重視，總經(jīng)理親自乘車體驗后要求工務(wù)部門立即限期整改。

1 原因分析

1.1 人工添乘

添乘是工務(wù)部門軌道專業(yè)對運營中的線路最簡單最直白的一種體驗，通過專業(yè)人員跟車通過某一區(qū)間，憑借豐富的經(jīng)驗來初步判斷該區(qū)間存在的軌道病害。南京地鐵工務(wù)中心利用一周時間與車輛系統(tǒng)共同制定整治方案，利用5天時間對此段線路進行添乘檢測，得出數(shù)據(jù)如圖1。從圖中可以直觀的看出最嚴重的區(qū)段集中在上行區(qū)間K3+200～K3+ 500，下行區(qū)間K3+200～K3+500。

圖1 添乘數(shù)據(jù)圖

1.2 軌檢車進行動態(tài)檢測

工務(wù)部門軌道專業(yè)對線路檢查很多時候都是靜態(tài)檢查，所以有時候檢測出來的數(shù)據(jù)不一定真實，比如說鋼軌出現(xiàn)空吊現(xiàn)象，靜態(tài)用軌距尺測量水平時很可能是符合技術(shù)要求的，但是如果是列車通過此處時，由于列車的豎向荷載作用，空吊處的鋼軌會因為列車的荷載作用下沉，導(dǎo)致列車運行會有晃動現(xiàn)象，所以軌檢車的動態(tài)檢測數(shù)據(jù)能夠真實的反映出列車運行時軌道設(shè)備狀態(tài)是否良好。

圖2 軌檢數(shù)據(jù)圖

圖2的數(shù)據(jù)均表示安中區(qū)間超過二級超限的處所，通過上圖的動態(tài)軌檢數(shù)據(jù)進行對比分析，可以直觀地反映出的安德門-中華門區(qū)間存在著多個大軌距、軌向不良、三角坑等超限地段，最大的數(shù)值達到了12.91mm，出現(xiàn)的地段正好集中在安中區(qū)間晃車區(qū)域。

1.3 現(xiàn)場人工檢查

利用工班作業(yè)時間點，軌道工程師與工長集中對2k+300 m——4k+100 m區(qū)間進行現(xiàn)場全面檢查。一面測量軌距水平，一面查看聯(lián)接零件、鋼軌波磨等問題細心查看分析。經(jīng)過幾天的徹底檢查，發(fā)現(xiàn)安中區(qū)間軌距存在+5 mm的略大軌距地段較多，并且規(guī)矩變化率偏大，軌面存在波浪形磨耗問題，部分大螺栓松動，尼龍?zhí)坠苁Р荒艹轴?，軌道方向存在小軌向等病害問題。

1.4 橋梁墩臺支座靜態(tài)查看

通過添乘確定晃車點，組織人員對主要墩臺支座進行靜態(tài)檢查。但是未發(fā)現(xiàn)墩臺有損壞現(xiàn)象，列車經(jīng)過時支座處于良好的工作狀態(tài)。

1.5 曲線超高分析

安德門-中華門區(qū)間全長2.15 km左右，上下行共計有10條曲線（見圖3），上下行各5條連續(xù)曲線，并且列車開行方向相反，工務(wù)部門對列車實際速度與曲線超高設(shè)置是否匹配進行了論證分析。在論證初期，他們數(shù)次進行跟車添乘，在現(xiàn)場實測了ATO模式下的列車運行數(shù)據(jù)，在對所收集的數(shù)據(jù)進行分析過程中發(fā)現(xiàn)，曲線地段存在著欠超高的現(xiàn)象，也即列車實際運行速度大于曲線地段的設(shè)計速度。例如上行從K3+000左右開始，人體能明顯感覺列車開始晃動，此時，列車剛連續(xù)經(jīng)過一段500 m左右的小半徑反向曲線段，曲線半徑分別為350 m、500 m，超高設(shè)計為 60 mm、90 mm，兩段曲線間夾直線長度不足一列列車的車輛長度，并且開始晃動時車尾部位尚未完全駛出曲線段，此段實測車速從45 km/h提升到70 km/h，計算發(fā)現(xiàn)此時車速大于超高設(shè)置所允許的車速，存在欠超高的現(xiàn)象。安中區(qū)間下行晃車地段也存在著同樣的欠超高問題。

圖3 安中區(qū)間曲線設(shè)備資料

2 整治措施

整改期間對每個問題檢測、復(fù)查3次，專題會每周召開一次，對整治期間存在的難題逐一研究討論，優(yōu)化和制定出下一步合理的整治措施，此階段，共計投入整治人工189個。目前列車經(jīng)過此段線路時的晃動現(xiàn)象也有了明顯的改善。

2.1 線路維修整改

當軌距偏大時，列車速度愈大，橫向加速度愈大，輪緣對鋼軌的沖擊角愈大，作用于鋼軌上的橫向力愈大。此時列車晃動也愈大。一般把軌距誤差控制+3 mm至-2 mm為最佳。針對前期找出的病害，工務(wù)部門軌道專業(yè)從3月11日開始，對此地段軌道線路晃車問題進行現(xiàn)場突擊整治，截止4月15日，利用現(xiàn)場21個作業(yè)點，對安中區(qū)間內(nèi)所有大軌距（+5 mm以內(nèi)）超限的地段進行了集中整治，將軌距控制在合理的范圍之內(nèi)。對存在的累計46處細微三角坑反復(fù)進行了4次整治和精調(diào)，更換失效尼龍?zhí)坠?6只。

2.2 消除波磨病害

鋼軌波浪形磨耗，焊接接頭低塌或軌面擦傷等，車輪經(jīng)過這些地方會產(chǎn)生沖擊，導(dǎo)致列車劇烈的抖動。這種不平順往往容易忽視，軌道檢查車也不能完全反應(yīng)出來。但是這種短波不平順使列車在通過時將產(chǎn)生水平或垂直加速度，產(chǎn)生晃車，整改期間安排打磨車對安中區(qū)間上下行3k+000 m——4k+000 m區(qū)段進行打磨，根據(jù)波磨谷深調(diào)整打磨深度，不宜過深，影響鋼軌使用壽命，最后以達到消除軌道的高低不平順的目的。

2.3 曲線欠超高整改

考慮到安中區(qū)間內(nèi)曲線段長度較長（尤其是小半徑曲線以及反向曲線），同時曲線地段存在著欠超高的現(xiàn)象，建議對安中區(qū)間列車的行駛速度進行重新的設(shè)定，以改善列車運行速度與線路超高設(shè)置的匹配度。

2.4 軌向不良整改

方向不平順會引起比較大的車輪側(cè)向力和車軸側(cè)向力，使列車在運行中出現(xiàn)蛇行運動并引起列車晃動。列車的離心力與軌向偏差的矢度成正比線性關(guān)系，與運行速度成正向二次曲線關(guān)系。換言之，對于一定的運行速度，列車的離心力隨著軌向偏差的矢度的增加同比增加，對于一定矢度的軌向偏差，列車的離心力則隨著速度的增加以速度倍率的二次方迅速增加。

同樣的分析近幾個月的動態(tài)軌檢數(shù)據(jù)，安德門-中華門區(qū)間檢測出存在軌向不良的現(xiàn)象，通過上面的理論分析，這些軌向問題也是列車晃動的一個重要影響因素，針對這種問題，在軌向整治過程中，工務(wù)中心結(jié)合大軌距整治進行同步整治 ，結(jié)合軌距調(diào)整同時改善了軌向。

2.5 軌向不良整改

多種軌道不平順復(fù)合引起晃車。多種軌道不平順是指在同一處有2種及2種以上不平順復(fù)合一起，這種不平順的特點是幅值較小，但對列車作用力、列車振動影響較大，引起嚴重晃車，這些是由于軌向、高低、超高 (水平)、軌距、小三角坑等多種不平順綜合作用引起的。同時包括鋼軌側(cè)磨不均勻等線路鋼軌問題也會引起列車晃動。

鑒于以上的分析，線路的諸多原因產(chǎn)生了列車的晃動，工務(wù)中心從現(xiàn)場查看、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、制定整改方案并落實方案。從最細微的工作做起，逐項改正軌向、高低、超高 (水平)、軌距、小三角坑等問題，并且通過軌道靜態(tài)檢測和現(xiàn)場添乘檢查，發(fā)現(xiàn)安中區(qū)間晃車現(xiàn)象已有明顯的改善。

3 結(jié)束語

隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，列車速度和密度不斷提升，線路維修的理念和手段也需要不斷的提高，我們必須轉(zhuǎn)變完全依靠手工檢查線路和人工添乘的辦法來指導(dǎo)維修，認真分析軌道檢查車、車載式晃動儀及動態(tài)添乘儀的數(shù)據(jù)并找到引起晃車的因素，用科學(xué)的監(jiān)測數(shù)據(jù)指導(dǎo)我們的維修工作。線路維修是一門復(fù)雜的綜合學(xué)科，需要工務(wù)工作者在今后的工作中不斷探索研究。

[1]楊文利.引起晃車的軌道不平順分析與整治. [J]現(xiàn)代城市軌道交通.2008.(5):47-49.

[2]李杰.淺析鐵路晃車原因及整治.[J].甘肅科技縱橫.2002.(1):85-86.

責(zé)任編輯：萬寶安 竇國棟

來稿日期：2015-08-13