劉 偉 翟 淼

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 成都 610031)

城市軌道交通9號(hào)道岔剛度分布規(guī)律現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試分析

劉 偉 翟 淼

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 成都 610031)

以東莞城市軌道交通R2線的陳屋站道岔為例，從鋼軌垂向振動(dòng)位移、輪軌動(dòng)態(tài)作用力、轍叉軌底應(yīng)力以及鋼軌振動(dòng)加速度等方面，測(cè)試分析了9號(hào)道岔剛度的分布規(guī)律，結(jié)果表明：剛度均勻化后的9號(hào)道岔岔區(qū)剛度沿線路縱向分布趨于均勻，岔區(qū)軌道結(jié)構(gòu)振動(dòng)強(qiáng)度及應(yīng)力水平有所降低，具有減弱軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的效果。

城市軌道交通，道岔，縱向剛度，分布規(guī)律

1 測(cè)試背景及目的

為了得出城市軌道交通中岔區(qū)剛度分布規(guī)律，建立了岔區(qū)軌道剛度動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型，提出了相應(yīng)的剛度均勻化方案[1]，并將研究成果應(yīng)用于東莞城市軌道交通R2線。本次測(cè)試旨在得出岔區(qū)軌道結(jié)構(gòu)整體剛度沿線路縱向分布規(guī)律，以驗(yàn)證岔區(qū)剛度分析方法與計(jì)算模型的正確性；同時(shí)分析經(jīng)過(guò)均勻化設(shè)計(jì)和未經(jīng)過(guò)均勻化設(shè)計(jì)的道岔軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，檢驗(yàn)岔區(qū)剛度均勻化設(shè)計(jì)的工程效果。

2 測(cè)試內(nèi)容

本次岔區(qū)剛度測(cè)試主要內(nèi)容是測(cè)試傳統(tǒng)設(shè)計(jì)9號(hào)道岔和經(jīng)剛度均勻化設(shè)計(jì)的9號(hào)道岔在不同行車速度條件下的岔區(qū)鋼軌垂向振動(dòng)位移、輪軌動(dòng)態(tài)作用力、轍叉軌底應(yīng)力以及鋼軌振動(dòng)加速度。

3 主要測(cè)試設(shè)備儀器

本次測(cè)試儀器設(shè)備主要有imc 32通道信號(hào)采集儀兩臺(tái)，筆記本電腦兩臺(tái)，彈片式位移計(jì)20個(gè)，1000g朗斯加速度傳感器5個(gè)，配套數(shù)據(jù)線若干，以及其他相關(guān)測(cè)試必須品。

4 具體測(cè)點(diǎn)選取

本次測(cè)試選址東莞城市軌道交通R2線的陳屋站。陳屋站道岔分布圖如圖1所示。

陳屋站內(nèi)有9號(hào)交叉渡線(線間距4.6 m)一組和9號(hào)單開道岔六組，其中經(jīng)剛度均勻化設(shè)計(jì)的單開道岔(圖1中星號(hào)標(biāo)注處)兩組，一組在站臺(tái)內(nèi)，另一組則距離站臺(tái)有近百米。考慮到站臺(tái)處車輛?？?，無(wú)法以較高速度通過(guò)等原因，本次測(cè)試選取最右側(cè)的一組剛度均勻化設(shè)計(jì)單開道岔為測(cè)試對(duì)象展開測(cè)試。該組道岔所在線路為上行線，與之相配的下行線同一位置處恰有一組傳統(tǒng)設(shè)計(jì)9號(hào)道岔，兩組道岔線路里程相同，線型、鋼軌件等條件亦完全相同，僅板下墊板剛度設(shè)置不同，且僅一墻之隔，測(cè)試結(jié)果可用來(lái)做比較分析(見(jiàn)圖2)，具體測(cè)點(diǎn)布置及相應(yīng)測(cè)試內(nèi)容見(jiàn)圖3。

5 測(cè)試結(jié)果

由圖4～圖7可知：1)區(qū)間線路鋼軌垂向位移最大，其軌道整體剛度比岔區(qū)軌道整體剛度要小。經(jīng)剛度均勻化設(shè)計(jì)后，間隔鐵處板下墊板剛度經(jīng)人為調(diào)低，鋼軌垂向位移隨之增大，軌道剛度降低，岔區(qū)軌道剛度整體趨于均勻。2)區(qū)間線路軌道整體剛度比岔區(qū)軌道整體剛度稍小。經(jīng)剛度均勻化設(shè)計(jì)的9號(hào)道岔因墊板剛度的分區(qū)優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得軌道剛度分布規(guī)律整體上有所改善，軌道剛度沿線路縱向分布趨于均勻。但是，被測(cè)道岔的剛度分布與理論設(shè)計(jì)的剛度效果仍有偏差，整體上偏大10 kN/mm左右，局部離散性也較大。這與施工質(zhì)量、道岔實(shí)際運(yùn)營(yíng)狀態(tài)以及測(cè)量誤差等因素有關(guān)。3)經(jīng)剛度均勻化設(shè)計(jì)后，無(wú)論列車空載過(guò)岔還是滿載過(guò)岔，叉心軌底應(yīng)力，即岔區(qū)鋼軌件應(yīng)力水平均有所降低。剛度均勻化設(shè)計(jì)使得岔區(qū)鋼軌件應(yīng)力水平總體上有所降低，且沿線路縱向更加均勻。4)總體上看，經(jīng)剛度均勻化設(shè)計(jì)后，無(wú)論列車空載過(guò)岔還是滿載過(guò)岔，尖軌跟端及叉心翼軌處鋼軌垂向振動(dòng)加速度均大幅降低。而且，尖軌跟端與叉心處鋼軌垂向振動(dòng)強(qiáng)弱差距也大幅縮減，沿線路縱向，軌道結(jié)構(gòu)振動(dòng)強(qiáng)度差異大幅縮小。

6 結(jié)語(yǔ)

1)剛度均勻化設(shè)計(jì)的9號(hào)道岔因墊板剛度的分區(qū)優(yōu)化設(shè)計(jì)，人為調(diào)低了尖軌跟端間隔鐵等軌道剛度較大的關(guān)鍵截面處的剛度，使得岔區(qū)軌道剛度分布規(guī)律整體上有所改善，軌道剛度沿線路縱向分布趨于均勻。

2)剛度均勻化設(shè)計(jì)的9號(hào)道岔較傳統(tǒng)道岔在尖軌跟端間隔鐵處及叉心處，橡膠墊板剛度均被人為調(diào)低，這一優(yōu)化設(shè)計(jì)使得這兩處鋼軌垂向振動(dòng)加速度及叉心軌底應(yīng)力均有所降低，尤其是鋼軌振動(dòng)加速度幅值降低效果明顯。這說(shuō)明剛度均勻化設(shè)計(jì)可以降低岔區(qū)軌道結(jié)構(gòu)振動(dòng)強(qiáng)度及應(yīng)力水平，具有減弱軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的效果，有助于減少線路的養(yǎng)護(hù)維修工作量。

[1] 張艷平,姚 力,劉大園.城市軌道交通線路道岔區(qū)軌道剛度分布特征及均勻化研究[J].城市軌道交通研究,2014(9)：108-109.

[2] 陳小平,王 平.時(shí)速350 km客運(yùn)專線無(wú)砟道岔的合理軌道剛度研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2011(2)：136-137.

[3] 朱劍月,謝國(guó)維,羅雁云,等.軌道結(jié)構(gòu)橫向剛度改變對(duì)輪軌動(dòng)力性能影響[J].城市軌道交通研究，2002(3)：89-90.

[4] 趙國(guó)堂.鐵路軌道剛度的確定方法[J].中國(guó)鐵道科學(xué),2005,26(1):1-6.

[5] 劉學(xué)毅.軌道剛度影響分析及動(dòng)力學(xué)優(yōu)化[J].西南交通大學(xué)學(xué)報(bào),2004,39(1):1-5.

In-situ test analysis of rigidity distribution law of urban rail transit turnout No.9

Liu Wei Zhai Miao

(ChinaRailway2ndInstituteGroupCo.,Ltd,Chengdu610031,China)

Taking Dongguan urban rail transit line R2 Chenwu station turnout as an example, starting from aspects of vertical vibration displacement of steel rail, dynamic action force of wheel track, frog bottom stress and steel rail vibration acceleration, the paper tests and analyzes turnout No.9 rigidity distribution law. Results show that: vertical rigidity distribution of turnout No.9 after rigidity uniformity tends to be even; the rail structure of the turnout area vibration strength and stress level reduce, which obtains the effect of weakening dynamic response of rail structure.

urban rail transit, turnout, vertical rigidity, distribution law

1009-6825(2017)03-0138-02

2016-11-20

劉 偉(1986- )，男，碩士，工程師； 翟 淼(1985- )，女，工程師

U213.6

A