高铁小半径曲线在动态验收中轨道不平顺研究

石景林

（中铁十八局集团第五工程有限公司 天津 300450）

1 概况

武咸城际铁路是武汉至咸宁市的城际铁路，简称武咸城际，经由武昌火车站始发，途径京广线余家湾车站，进入余花联络线至南湖东站，武咸城际起始南湖东站，经过11座客运站，汤逊湖站、庙山站、普安站、纸坊东站、乌龙泉南站、土地堂东站、山坡东站、贺胜桥东站、横沟桥东站、咸宁东站，终点站咸宁站。最短站间距为3.5 km，其中南湖东站、纸坊东站、贺胜桥东站、咸宁南站设到发线。武咸城际线路全长76.6 km，其中有砟线路22.5 km，无砟线路长度为53.5 km。设计最高速度250 km/h，运营速度为200 km/h，无砟轨道采用国产Ⅲ型板式轨道，扣件类型为WJ-8型无砟扣件；有砟轨道采用国产Ⅴ型扣件。

2 动态检查情况

武咸城际在进入武汉市市区采用连续的小半径曲线，从K0+0至K8+0连续小半径曲线，最小半径为325 m。如表1所示。

表1 正线曲线表

2.1 水平、三角坑的理论情况

水平是轨道同一横截面上左右轨顶面相对所在水平面的高度差，但不含曲线上按规定设置的超高值及超高顺坡量。三角坑也称扭曲，反映了轨顶的平面性，若轨顶ABC D四点不在同一平面上，C点到ABD三点组成平面的垂直距离h为扭曲，扭曲会使车辆产生三点支持一点悬空，极易造成脱轨掉道，特别是当列车从圆曲线向缓和曲线运行时[1-3]。扭曲h计算为：

△h1为轨道断面Ⅰ-Ⅰ的水平值。△h2为Ⅱ-Ⅱ的水平值。（△h1-△h2面）为基长L时两轨道的水平差。由此可知，水平已由水平测量系统测出。所以只要按规定基长取两断面的水平差即可得扭曲值，高铁和城际铁路的基长设定为3 m。

2.2 现场实际检查情况

现场实际检查是按照此计算方法应用，方便简单，特别是缓和曲线和圆曲线内，要求使用偏差值（实际检查值与设计值的差值），现场更容易发现病害。但是与轨检车和动检车的检查出来的在缓和曲线上的三角坑值对应不上[4]。

例如：在武咸城际下行K7+619—K8+088曲线。曲线要素：R-550 m；h-140 mm，l-110 m；L-469 m；设计速度为100 km/h。在武咸城际2013年11月25日前后几天的联调联试过程中出现三角坑按照验收标准的二级超限（表2），对应动检车检查的波形图（图1）。从动检车波形图上检测的数据，进入曲线三角坑平均值为3.4 mm，出曲线三角坑平均值为4.2 mm，同样对检测的水平也有影响，在进入曲线或者出出现的水平也出现了尖点异常[5-6]。

表2 2013年11月25日动检车检查Ⅱ级超限

图1 动检车波形图：

现场静态检查情况，使用1级轨距尺：对整条曲线进行逐根检查：具体数据：

从表3现场静态检查情况，使用1级轨距尺：对整条曲线进行逐根检查采集的数据中不难发现，现场水平最小为-1，最大为+0.6。三角坑最大为1.2 mm。与动检车检查的数据不相符。

轨检小车检查情况，同样是每根轨枕进行检查，最大的水平为+0.8，最小水平为-0.9，三角坑最大为1.3 mm，同样与动检车检查的数据不相符。

2.3 动轨检车数学模型

通过数学公式变换后可得以下公式

△h3为轨道纵向的单股轨道的高低值。△h4为另外一股轨道纵向的单股轨道的高低值。（△h3-△h4）为基长L时两轨道的高低差。由此可知，水平已由高低测量系统测出[7-10]。所以只要按规定基长取两高低差即可得扭曲值，暂按高铁和城际铁路验收标准的基长设定为3 m。可以根据超高顺坡率进行计算，可得

这就与动检车检查的三角坑漂移量相符。现场实际的三角坑病害1.2mm左右，相加就是动检车的检查数据，超过250 km/h检测验收Ⅱ级标准。

3 结论

动检车检查的几何尺寸三角坑存在漂移，而且进入曲线的三角坑漂移量要比出曲线的三角坑漂移量要小，其原因是动检车检测固定设备决定的。从动检车波形图（图1）中得出动检车检查的数据，进入曲线三角坑平均值为3.4 mm，出曲线三角坑平均值为4.2 mm，说明车辆系统的减震可以影响三角坑0.4 mm。同样原因在小半径曲线上的轮重减载率和脱轨系数超限也是发生在出曲线的圆缓点或者缓直点[11-12]。同样会对检查的线路水平有影响，在进入曲线和出曲线是水平会出现尖点。

在动轨检车检查小半径曲线的数据时要进行人工干预，减去现场的漂移量才是现场真实的三角坑数值，特别是新设备在动态验收时，由于验收标准高，施工单位和设备接管单位时间紧任务重，无砟轨道会越调越乱，最后不得不将所有调整件恢复到原始标准件，重新进行精调，浪费很大的人力和物力。

在动检车检查的三角坑漂移的地点极易出现动力学指标（减载率、脱轨系数）超限。由于设备本身没有问题，建议将小半径曲线的动力学指标应根据实际情况进行改变，不能按照的350 km/h的验收标准进行验收。

建议新建城际铁路设计单位设计时曲线尽量不采用过小的曲线半径，同时将设计的动态验收各指标的参考值同时发布。

三角坑漂移的正负值，之所以变化，是由于车辆运行的方向，也就是进出曲线的方向不一样所决定的。