无砟轨道铺轨测量与精调技术

研究目的:在无砟轨道工程施工中,无论是板式还是双块式无砟轨道,都需要进行钢轨几何尺寸的精调工作.如方法不当、要求不严,就会出现反复测量反复调整,不仅费时费力,影响铺轨精调的整体进度,而且给钢轨和扣件带来一定的影响.本文针对合武铁路大别山隧道无砟轨道工程,探讨并提出一种快速的精调作业方法,应用于本工程,可为类似工程提供借鉴.研究结论:通过对无砟轨道精调技术的分析得出如下结论:进行无砟轨道精调时,将轨距调整至1 435～1 436 mm范围,相邻2根轨枕之间的轨距变化率应小于0.5 mm;轨向和轨顶面高程相邻2检测点之间的变化率应小于0.5 mm;作业顺序为:调整轨距,轨道测量重新拟合中线、获取高程数据,订货,现场标定钢轨调整内容,轨道调整班组进行轨道调整,快速整形到位.     

高速铁路无砟轨道精调算法软件探讨

目前高铁无砟轨道的调轨方案是借助轨道几何状态测量仪随机调轨软件,通过人工操作得出。这样费工费时,给工程实际应用带来诸多不便。为了能够快速计算出符合工程实际需要的调整结果,依据人工调轨的思路,编程实现自动化调轨算法。对比某专业长轨精调软件与新研发的无砟轨道精调软件,对同一段无砟轨道实测数据进行轨道精调,分别统计两种方法获得的调轨方案各项平顺性指标合格率、调整量和计算时间,结果表明:(1)两种方案均能满足工程实际要求,且新研发的精调软件得到的调整量要小于某专业长轨精调软件得到的调整量;(2)对于不同方法得到的调轨方案的效率,某专业长轨精调软件调整需要几个小时,而新研发的软件调整只需要几分钟,新算法显著地缩短了精调方案的获取时间,提高了工效。     

高速铁路轨道中长波不平顺检测模型研究

为保证速度200km/h及以上列车安全平稳运行,高速铁路增加轨道30m弦和300m弦中长波平顺指标。传统手工检测已无法满足该要求,需依靠高精度测量设备采集轨道坐标高程以控制轨道中长波不平顺。某进口高速铁路轨道检测设备将矢距差法模型计算的轨向高低不平顺作为不变量,结合调整量较差控制中长波轨向高低。受检测起点位置影响,矢距差法模型计算结果表现出显著随机性,忽略基准弦端点变化会产生模型误差。实测数据显示:采用这种模型,轨道调整后不平顺指标超限率达18.9%;若验收高速铁路线路,测量成果精度的提高可能无法有效控制轨道不平顺。因此,提出高密度四点偏差约束轨道方向高低模型,以提高矢距差法模型的检测精度。实测数据检验结果表明,模型不仅能够使任意位置中长波轨向高低满足检验要求,而且能获得最优扣件调整量。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道抬轨更换轨道板施工参数研究

在CRTSⅡ型板式无砟轨道进行抬轨更换轨道板施工过程中,需选择合理的作业轨温、抬升方式、扣件松开范围等施工参数,以避免施工中钢轨失稳和弯折及扣件损伤。针对该问题,建立钢轨抬升模型,计算分析钢轨抬升过程中不同施工参数对钢轨失稳、钢轨及钢轨扣件受力与变形的影响,总结相关规律并提出合理的施工参数。结果表明,钢轨抬升施工时,抬升间距建议为7.2 m;温差超过20℃可适当增大两抬升点间距。钢轨的抬升量为10 cm时,扣件的松开范围宜为51组扣件,抬轨量每增加1 cm,扣件松开范围宜增加1组扣件;当温差超过20℃时,可适当按照温差每增加1℃,扣件松开数量减少2组扣件进行施工。     

弹性支承块式无砟轨道无缝线路更换支承块系统的力学分析

为对无缝线路状态下更换支承块系统进行力学分析并提出合理的维修参数，采用有限元方法建立更换支承块系统的计算模型，分析不同起道量和不同扣件松开长度下系统的受力；在一定的起道量和扣件松开长度下，根据非线性屈曲稳定理论，确定合理的养护维修作业轨温范围。结果标明，弹性支承块式无砟轨道无缝线路更换支承块时，单侧松开扣件的钢轨长度存在最优长度；起道量和单侧松开扣件的钢轨长度对钢轨垂向非线性屈曲临界荷载的影响较大。为避免钢轨失稳，应严格控制作业轨温；起道量为0．16m时，最优单侧松开扣件的钢轨长度为18m，相应的作业轨温范围为锁定轨温＋5℃以下。     

钢桁梁明桥面板式无砟轨道用扣件研究

为满足钢桁梁明桥面板式无砟轨道用扣件弹性和轨距调整量的要求,研发了MQ-2型扣件。该扣件采用无挡肩、弹性分开式结构;轨下垫板静刚度设计值为（100±10）kN/mm,轨距调整量设计值为-8～+8 mm,钢轨调高量设计值为-4～+20 mm;通过更换不同类型的弹条、轨距块和轨下垫板,扣件可实现三种钢轨纵向阻力,以满足不同工况无缝线路设计需求。经室内试验,该扣件的轨下垫板静刚度、动静刚度比、疲劳后静刚度变化率均满足设计要求;扣件轨距变化量、组装静刚度变化率均满足规范要求;钢轨纵向阻力、预埋套管抗拔力、绝缘性能的测试值均满足设计要求。该扣件已在广州南沙港铁路跨洪奇沥水道特大桥上应用,该铁路自开通运营至今,已完成2.1万个标准集装箱运输,列车通过该桥时安全平稳,轨道几何形位良好,扣件结构稳定可靠。     

铁路客运专线无碴轨道扣件探讨

研究目的研究无碴轨道扣件结构型式和关键技术,提出我国客运专线扣件技术发展思路和具体设计建议。研究方法结合遂渝铁路无碴轨道综合试验段扣件试验成果和我国客运专线线路和运营条件,总结分析国内外铁路无碴轨道扣件结构型式和技术特点。研究结果提出了无碴轨道宜优先采用带铁垫板的分开式、弹条有螺栓扣压钢轨和铁垫板、单层或双层弹性垫层、轨下基础不设挡肩扣件的建议。研究结论影响无碴轨道扣件设计的主要因素是合理刚度、绝缘性能和钢轨高低、轨距调整能力,可按节点静刚度25~50kN/mm,钢轨高低调整量不小于30mm,轨距调整量-10~ 10mm,道床电阻不小于3Ω·km进行扣件设计。同时在坚持自主创新的原则下,应积极引进Vossloh和Pandrol等扣件先进技术,促进我国铁路技术发展。     

Ⅰ型板式轨道上的扣件在曲线地段的调高调距分析

研究目的:Ⅰ型板式无砟轨道在曲线地段铺设时,由于轨道板是3～6m长的直线形混凝土板,板上扣件受扣件正矢、曲线超高等因素的影响,轨道板上的扣件会丧失一部分调高调距能力。为此,本文就扣件在曲线地段损失的调高调距能力进行详细、具体的计算分析。研究结论:在小半径曲线地段轨道板上的扣件调高调距能力丧失较多,Ⅰ型板式无砟轨道尽量铺设在曲线半径不小于1 600 m的地段;曲线半径越大,扣件正矢就越小,钢轨之间的轨距调整量的损失就越小,线路在运营养护阶段的轨距调整富余空间就大,同时轨道板上超高递减差就越小,这样既有利于施工,又有利于今后的养护维修。     

高速铁路无砟轨道长轨精调新方法

高速铁路无砟轨道长轨精调是轨道施工中的一个重要环节。长轨精调是指在锁定轨道焊接应力放散之后,通过对轨道几何状态的测量,将轨道尽可能调整至设计位置,满足各项平顺性指标。结合国内某客运专线长轨精调工程,采用一种绝对静态测量与相对动态测量相结合的方法来确定轨道的各项几何状态参数,并配合外业精调作业,对轨道进行全面的系统调整,从而能够精确地控制轨距、轨向、水平、高低等几何尺寸。实验结果表明:相较于每一遍精调均需要采集轨道绝对静态数据的传统长轨精调方法,新方法可极大地减少外业测量工作量,提高精调作业效率,第三遍轨道精调作业后,轨道静态TQI值能够控制在1.6之内,为之后的动态检测和精调创造了很好的基础条件。     

轨道不平顺历史数据里程偏差修正研究

轨道不平顺历史数据之间存在里程偏差,若直接用于轨道不平顺劣化趋势模型必将导致其预测精度低的效果,从而增加轨道预防性维修的难度。因此,解决轨道平顺状态检测数据之间的里程偏差问题是实现预防性维修的前提。既有研究假设里程偏差为常数,实际上里程偏差随机产生且随着里程增加而累加。研究建立基于钢轨接头匹配的不平顺数据里程偏差修正模型,从轨检仪右高低原始弦数据中使用均一阈值提取出钢轨接头,对齐两段数据上提取到的所有钢轨接头后利用Dynamic Time Warping(DTW)算法,修正检测数据之间的同一相邻两钢轨接头之间的不平顺指标,修正后的检测数据相关系数约为0.98,保证了历史数据运用的可靠性。     

地铁基础减振地段钢轨异常波磨 治理方案研究

针对地铁线路产生的钢轨异常波磨问题,调研了某地铁线路的钢轨波磨情况以及基本特征,对轨道刚度、 钢轨廓形、轨距以及轨道动力特征进行测试,提出钢轨异常波磨的治理思路,并对波磨治理效果进行跟踪测试, 提出既有线以及新建地铁线路钢轨波磨的治理以及预防方案。研究表明：地铁钢轨波磨较为严重,波长在 25～ 100 mm 之间;轨道垂向刚度、横向刚度整体较弱,钢轨位移大,保持轨距能力差,轮轨关系恶化,在特定频段 范围内轮轨振动加剧,从而引起钢轨波磨的产生和发展。通过更换扣件及垫板、轨道精测精调、钢轨打磨措施可 以使车内噪声降低 5～10 dB,轨面不平顺显著降低,打磨周期延长至 1 倍以上;既有线路可通过“细调查、调参 数、精维修、动态检查”治理钢轨波磨,新建地铁线路应在规划、设计、运营维护、动态验收阶段严格把关,合 理采用减振轨道,避免钢轨异常波磨的产生和发展。     

CRTSⅠ型双块式无砟轨道轨排框架法施工影响因素

CRTSⅠ型双块式无砟轨道在道床板施工过程中,轨排结构各部件的微小定位偏差将导致轨道几何形位不平顺,增加后期精调工作量。根据轨排框架法施工特点,建立有限元模型,分析道床混凝土浇筑之前的轨道几何形位变化,研究不同轨排支撑间距和部分支撑失效对轨排框架法的影响。结果表明:在自重作用下,当轨排支撑间距增大到7倍扣件间距时,轨面高低值超限,建议施工时支撑间距不宜超过6倍扣件间距;当支撑间距为3倍扣件间距时,单个轨向锁定器失效和单个螺柱支腿失效对轨排结构的变形和受力状态不会产生太大影响,随失效部件的增多,轨距和轨底坡变化量增大; 2组支撑系统失效时,轨面高低值超限,施工时应严格检查,避免出现此极端失效情况。     

某线震后轨道设计方案研究

2022年1月8日门源发生6.9级地震,造成某线隧道二衬坍塌、桥梁梁体移位、接触网脱落等基础、设备严重损坏,并伴随钢轨折断、扣件脱落、道床倾斜等轨道震害,是我国高速铁路首次遭遇的强震作用下严重受灾事件。结合震后预测余滑变形量水平150～300 mm,垂向100 mm条件下,在设防区段提出一种“三孔连体套管承轨台可调式WJ-8型扣件+长枕埋入式单层道床预留切割孔”新型大调整量无砟轨道结构方案。其中,三孔连体套管承轨台可调式WJ-8型扣件在既有WJ-8型扣件基础上通过增设铁承轨台、调距块和三联套管等部件可满足单股钢轨左右位置调整量达152 mm,长枕埋入式单层道床中预留切割孔,便于在基础变形超出扣件调整范围后切割纠偏;通过对余滑变形后线路拟合获得拨距包络图,确定了大调整量无砟轨道铺设范围。     

装配式轨道曲线轨道板调整方法研究

既有的轨道交通装配式轨道在曲线地段通常采用“以直代曲”的方案,为了解决施工阶段扣件水平和高低调整量过大引起运维阶段扣件剩余调整量不足的问题,考虑轨道交通装配式轨道既有方案轨道板类型较少,以及高速铁路板式无砟轨道曲线轨道板扣件调整量较小的特点,分析了80～250 km/h各速度等级标准下不同长度轨道板在曲线地段水平和高低的调整需求量,结合扣件水平和高低的调整能力,提出一种以轨道板承轨台调整为主、扣件调整为辅的新型曲线轨道板调整方法,既能为运维阶段留有足够的扣件调整余量,又能有效控制投资。     

WJ-7型大调量扣件地段轨道动力响应测试及分析

为了恢复线路平顺状态,某线采用大调量扣件调整轨面高程。通过对大调量扣件地段轨道动力响应测试结果分析,评价其使用效果。分析结果表明,各评价指标均在安全限值之内;轮轨水平力、轮重减载率等指标随列车通过速度增大而增大;增加扣件调高量对轮轨垂直力、轮轨水平力以及脱轨系数的影响较小,但钢轨轨底横向位移、轮重减载率有增大趋势;在曲线段采用大调量扣件会导致钢轨轨头横向位移、轮重减载率和脱轨系数明显增大,建议在曲线地段扣件调高量不宜过大。     

面向轨道维护的可变轨距轨道模型与钢轨点云的配准方法

基于车载Lidar技术相关的硬件和算法的快速发展,具备发展成快速车载轨道测量技术手段的潜力,从而替代传统的地面人工轨道测量手段。针对其中根据钢轨点云获取轨道轨距、钢轨位置等参数的问题,定义了可变轨距轨道模型,并在此实现可变轨距轨道模型与钢轨点云的配准方法。新算法在配准迭代过程根据钢轨点云到轨道工作边的距离来动态调整模型轨距,从而在轨道配准精度和轨距测量精度两项关键指标获得了同步提高。通过模拟数分析存在不同轨距偏差、超高等情况下算法性能,并和单钢轨轨道模型和固定轨距轨道模型的配准结果进行比较。最后通过一段干线铁路的实测点云进行测试,试验结果表明单钢轨轨道模型配准后左右钢轨的平行性得不到保证;在直线段与固定轨距轨道模型配准精度和轨距测量精度基本相当,配准精度为0.16 mm;在曲线段可变轨距轨道模型配准精度和轨距测量精度不受轨距变化的影响,显著优于固定轨距轨道模型的结果,精度高88.7%。     

CRTS Ⅱ型板式无砟轨道施工质量控制要点

1 施工质量控制重点 合蚌高铁主要采用CRTS Ⅱ型板式无砟轨道,结构由钢轨、弹性扣件、预制轨道板、乳化沥青砂浆调整层、连续底座、滑动层、侧向挡块等部分组成,路基上的轨道结构主要包括钢轨、弹性扣件、预制轨道板、砂浆调整层、混凝土支承层、侧向挡块等部分.CRTSⅡ型板式无砟轨道施工的主要工艺流程为:梁面打磨→两布—膜铺设→底座板施工→轨道板粗铺、精调→乳化沥青砂浆灌注→钢轨铺设与精调→侧向挡块施工.     

地铁用嵌入式轨道调轨组件优化设计研究

嵌入式轨道作为一种新型减振轨道结构,改变了传统轨道结构离散支撑特性。调轨组件是嵌入式轨道精调施工、状态保持和槽内维护的关键部件,其参数的优化设计对改善承轨槽系统受力,提高地铁轨道质量和保证轨道平顺性具有重要意义。根据地铁荷载特性,建立嵌入式轨道承轨槽系统空间有限元精细化模型,对调轨组件的弹性模量、关键尺寸和布置间距关键参数进行优化分析。结果表明:为保证结构强度、足够的支撑能力和轨道的高平顺性,调轨组件弹性模量取值范围宜为0.4~0.8 GPa,宽度宜取60~80 mm,间距宜取为600~1 000 mm;每块长约5 m的轨道板中调轨组件组数不宜少于5组。     

新建高速铁路有砟轨道线路平顺性控制技术

基于高速铁路有砟轨道设备的记忆性及维修天窗资源的有限性,在施工建设阶段开展高速铁路有砟轨道平顺性控制,提高线路开通运营品质具有重要的意义。通过对比分析两条有砟轨道开通后平顺性自然衰减规律,发现有砟道床稳定性是线路开通后维持轨道平顺性的核心要素,而捣固作业后的稳定作业是提高道床密实度和稳定性的主要手段。为此以杭黄铁路有砟轨道建设为载体,提出"先轨距调整、后大机整道、再扣件调整"的精调流程,"少捣多稳、低速重稳"的大机作业模式。实践证明,采用上述做法,杭黄铁路拉通试验中正线轨道几何尺寸均值指标TQI为2.5 mm,峰值指标偏差扣分为0,成效显著。     

客运专线轨道精调相邻站平顺衔接方法研究

客运专线轨道精调中,相邻站轨道几何状态信息平顺衔接是否合理将直接影响轨道的平顺性,不同的平顺衔接方法对于轨道轨向、高低长短波的计算将产生不一样的结果,国内主要采用的是重叠区余弦函数平顺衔接的方法。提出一种基于平顺变化率扩展重叠区余弦函数平顺衔接方法,在理论分析的基础上,结合工程实践,对这两种方法进行了综合比对分析。结果表明:在相邻两站重叠区轨道量测点坐标较差较小的情况下,两种方法得到的衔接平滑结果,均可以满足轨道长短波检测的需要。而基于平顺变化率扩展重叠区余弦函数平顺衔接方法,其顺接长度是根据相邻站重叠区较差而动态变化的,很好地保障了平顺性变化率的精度要求。