空重混编货物列车通过曲线区段时的轨道动力性能测试与分析

陈 斌 中国铁路上海局集团有限公司科研所

1 引言

华东某线客车标尺统一按120 km/h运行，整列重或空的货物列车最高允许速度按90 km/h运行，但空重混编货物列车仍按80 km/h运行速度，运输效率未得到完全释放。为将空重混编货物列车提速至90 km/h，依据《铁路技术管理规程》《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》等相关技术规章和标准，拟通过在不同试验速度等级、不同空重混编货物列车编组方式等条件下，对车辆动力学性能、小半径曲线区段轨道动力学性能等参数进行检测，综合分析影响空重混编货物列车提速运行的各种因素，为空重混编货物列车提速开行90 km/h条件下安全和稳定运行提供技术支撑，进一步提高运输效率、提升投资回报率。本文主要从轨道动力学性能测试方面探讨空重混编货物列车以不同速度通过曲线时对轨道结构的影响。

2 轨道动力学测试流程

2.1 测点选择及布置

本次测试结合制动试验，选择四条小半径曲线作为测试对象，具体如表1所示。

表1 测试曲线地点表

结合现场实际情况，测点主要布置在圆曲线上，具体如图1所示。

图1 地面测点布置示意图

2.2 测试内容及方法

测试内容主要为不同编组车辆通过测点位置时轮轨之间的垂向力和横向力以及钢轨横向位移，据此计算脱轨系数和减载率等安全性指标以及动态轨距变化情况，分析车辆运行的安全性能。

垂向力和横向力均采用剪力法测试，垂向力应变传感器安装于轨腰中性轴位置，横向力应变传感器安装于轨底位置，分别如图2、图3所示。

图2 垂向力测试的剪力法贴片及组桥示意图

图3 横向力测试的剪力法贴片及组桥示意图

钢轨横向位移测试采用位移传感器实现，位移传感器通过专用安装支架固定于钢轨外侧，传感器伸缩杆件对应钢轨轨头侧面位置。

2.3 主要测试仪器设备

本次测试主要采用的仪器设备及相关耗材等如表2所示。

表2 仪器及设备配置表

3 测试结果综合分析

本次试验取得了不同工况条件下试验列车通过地面4个测点时的轨道动力学测试数据，结合车辆动力学测试等情况，针对编组列车中的两节试验列车通过地面测点时的数据进行统计分析，不同编组形式的试验列车通过地面测点时，脱轨系数、减载率等数值均处于安全评价标准范围以内。

为了验证空重混编列车提速运行整体效果，针对性地选择按车头+n重车+平板车1+n重车+平板车2+n重车的编组模式试验列车以不同速度通过曲线1测点（下行k25+620m）的轨道动力学数据进行对比，以分析不同速度级对空重混编列车提速的影响。

选择不同两组车次的测试结果进行对比分析，两组车次分别以83 km/h、90 km/h速度通过曲线1，车次分别为55005和55007次。

经过计算，55005、55007次车辆脱轨系数最大值分布对比如图4所示。

图4 55005、55007次脱轨系数最大值分布对比示意图

从上图可以看出，55005次和55007次列车分别以不同速度通过地面测点时不同车辆脱轨系数最大值分布情况基本一致，不同速度情况下，不同车辆脱轨系数最大值有高有低，从两试验平板车数据来看，随着速度的增加，脱轨系数最大值有一定的增大趋势，但都满足脱轨系数Q/P≤1.2的要求。

经过计算，55005、55007次车辆减载率最大值分布对比如图5所示。

图5 55005、55007次减载率最大值分布对比示意图

从减载率分布情况对比可知，整体上各车次车辆对应减载率变化规律基本一致，有部分车辆减载率分布情况略有不同，其中部分车辆对应减载率最大值随着速度的增加有明显的增大趋势，因实际不同车辆运行时所处的状态不尽相同，因此，从上图并不能说明随着速度增加，减载率最大值增加，另外，试验平板车对应减载率最大值远小于其他重车，整体上减载率最大值分布均处于轮重减载率 安全评价标准范围以内。

两车次车辆轨距变化量最大值分布对比如图6所示。

图6 55005、55007次轨距变化量最大值分布对比示意图

从上图可以看出，不同车次以不同速度通过同一地面测点时，各车辆对应轨距变化量最大值分布情况基本一致，不同速度情况下，各车辆轨距变化量最大值有大有小，但随着速度的增加，部分车辆轨距变化量最大值更大，轨距变化量符合钢轨横向位移 的要求。

4 结论

综合其他测点和不同编组模式试验列车以不同速度级通过各曲线的测试结果对比分析，主要得出如下结论：

（1）从不同编组模式列车整体情况来看，在80 km/h~90 km/h速度下运行时，综合测试结果显示，各车辆对应脱轨系数、减载率以及轨距变化量等指标均处在安全评价标准范围以内；同一车次各车辆同一车轮位置对应的测试数据值相对也较为离散，没有明显的规律，整体上来看，两试验平板车整体脱轨系数比其他重车要大，而对应减载率和轨距变化量相对于其他重车要小。

（2）对比不同速度级下编组列车测试结果可以看出，各编组模式车辆在不同速度级下运行时，各测试数值最大值反映的变化规律基本一致，但不同车辆对应数值随着速度的增大变化有大有小，不能够说明速度增加各测试指标随之增大，因此综合来看，速度从80 km/h提高到90 km/h，脱轨系数、减载率等指标并没有明显的增大趋势，整体上都还处于安全评价标准范围内。