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廣州地鐵1號線曲線鋼軌軌底坡的調整論文
摘 要 介紹了廣州地鐵1號線曲線內(nèi)軌軌底坡的設置情況,簡述了由于鋼軌軌底坡設置不合理而引起的危害,并結合地鐵的實際情況,提出了調整軌下墊板坡度的解決辦法,取得了良好的實際效果。
關鍵詞 地鐵,曲線軌道,軌底坡,調整
1 基本情況
廣州地鐵1號線的線路主要技術標準如下:
① 設計最大行車速度80ｋｍ/ｈ。
② 最小曲線半徑,區(qū)間正線在一般地段為400ｍ,困難地段為300ｍ;輔助線在一般地段為200ｍ,困難地段為150ｍ;車站一般設在直線上,困難時可設在Ｒ≥800ｍ的曲線上。
③ 區(qū)間正線最大線路坡度為30‰,最小坡度為3‰。
④ 列車6輛編組,全長139.48ｍ。
⑤ 設計軸重為160ｋＮ。
⑥ 正線及輔助線采用高碳微釩(ＰＤ3)鋼軌,正線采用無縫線路。
1號線軌道設計采用1∶40的軌底坡,當超高超過38ｍｍ時,內(nèi)軌將向線路外傾斜。為防止鋼軌受擠壓后向線路外翻倒,軌底坡的設計遵照了曲線內(nèi)軌不能外傾的原則,當曲線的超高超過38ｍｍ時適當加大內(nèi)軌的軌底坡,從而使內(nèi)軌的軌底坡線呈水平狀。
2 存在的問題
從1號線多年運營的實際情況來看,小半經(jīng)曲線的鋼軌主要存在如下幾個問題:
① 從運營后2～3年開始,在小半徑曲線的內(nèi)軌軌頭外側普遍出現(xiàn)壓潰和飛邊。
② 波浪型磨耗較為嚴重,特別在小半徑曲線地段。在2002年初,測得波浪型磨耗最大的波谷深達1.2ｍｍ。為保障運營安全,于2002年底已更換曲線的波浪型磨耗鋼軌6.8ｋｍ。
③ 小半經(jīng)曲線外軌的內(nèi)側經(jīng)常出現(xiàn)剝落掉塊的情況,有的甚至已達到重傷報廢標準而須提前更換。
3 軌底坡的調整方案
3.1 原因分析
從1號線多年運營的實際情況來看,小半經(jīng)曲線鋼軌的軌底坡設置,不能滿足輪軌受力關系的要求。曲線內(nèi)軌和車輪的接觸面沒有位于鋼軌的軸心,而在軌頭外側,鋼軌受力不合理,從而造成內(nèi)軌軌面外側磨耗,以及外軌軌面內(nèi)側磨耗的不均勻磨耗現(xiàn)象。
3.2 軌底坡的調整方案
根據(jù)廣州地鐵1號線的實際情況,采用調整鐵墊板或橡膠墊板的坡度來調整軌底坡;同時,在滿足軌底坡調整的情況下,盡量減少鐵墊板或橡膠墊板的規(guī)格類型。通過扣件橫向抗力和錨固螺栓抗拔力的檢算,經(jīng)計算決定采用-1∶40和-1∶30兩種規(guī)格的墊板。
1) 曲線內(nèi)軌水平時外軌超高值計算
設ｈ為曲線外軌超高,ｓ為兩股鋼軌的中心距,則有:
1/40-ｈ/ｓ=0
對60ｋｇ/ｍ鋼軌,ｓ=1508ｍｍ,可算得ｈ=37.7ｍｍ。
2) 曲線內(nèi)軌中心線偏離垂線而外傾1/40時的外軌超高計算
此時有:1/40-ｈ/ｓ=-1/40
可算得ｈ=75.4ｍｍ。
為盡量減少鐵墊板或橡膠墊板的規(guī)格,從超高37.7～75.4ｍｍ的中點作為軌底坡是否調整的分界點。即該點超高為56ｍｍ。
3) 曲線內(nèi)軌中心線偏離垂線而外傾1/30時的外軌超高計算
此時有:1/40-ｈ/ｓ=-1/30可得ｈ=87.9ｍｍ。
所以,為使曲線內(nèi)軌基本上保持不外傾,當ｈ<56ｍｍ時,曲線內(nèi)軌軌底坡可不作調整;當56ｍｍ≤ｈ<90ｍｍ時,曲線內(nèi)軌軌底坡設為-1∶40;當ｈ≥90ｍｍ時,曲線內(nèi)軌軌底坡設為-1∶30。
根據(jù)1號線的實際情況,選定長壽路站—陳家祠站下行線ＺＫ6+657.35～ＺＫ7+235.78和東山口站—烈士陵園站下行線ＺＫ12+231.33～ＺＫ12+439.25的兩曲線為實驗段,按要求更換了兩曲線內(nèi)軌的鐵墊板,以調整軌底坡的設置。其曲線要素見表1。
4 調整方案的效果評價
在軌底坡調整前后,對實驗段兩曲線內(nèi)軌的軌底坡進行測量,部分數(shù)據(jù)見表2。
根據(jù)實驗段的測量數(shù)據(jù),以及從曲線鋼軌頂面上被車輪碾磨出的光帶位置變化情況,可得出以下結果。
1) 軌底坡調整后曲線內(nèi)軌的光帶向軌頂中心移動了10ｍｍ左右,基本接近鋼軌的中心線,可見此次軌底坡調整已取得了較好的效果。
2) 曲線外軌的光帶并沒有因內(nèi)軌軌底坡調整而產(chǎn)生明顯的變化。
3) 有少數(shù)地段曲線內(nèi)軌的光帶沒有達到理想的效果,主要原因是:由于地鐵1號線采用短枕式整體道床,施工時軌底坡較難控制;軌底坡調整前測量的數(shù)據(jù)表明軌底坡有較大的離散性,由于軌底坡調整施工以及養(yǎng)護維修的實際情況,鐵墊板只能采用兩種調整規(guī)格,故調整時難以適應原有軌底坡離散性大的特點。
5 結 語
軌底坡設置是否合理,可根據(jù)鋼軌頂面上的由車輪碾磨形成的光帶位置來判定。若光帶偏離軌頂中心向內(nèi),說明軌底坡設置不足;若光帶偏離軌頂中心向外,說明軌底坡設置過大;若光帶居中,說明軌底坡合適。地鐵1號線長壽路站—陳家祠站、東山口站—烈士陵園站下行線兩曲線的軌底坡經(jīng)調整后,從運營1年多的情況來看,曲線內(nèi)軌光帶居中,鋼軌的壓潰和飛邊、剝落掉塊明顯減少,波浪型磨耗也明顯減輕,說明其軌底坡的調整設置是合理、可行和有效的。
參考文獻
[1] 鐵道部工務局.線路業(yè)務[Ｍ].北京:中國鐵道出版社,2000.
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