高速鐵路的軌道結(jié)構(gòu)要求具有高平順性。為使軌道結(jié)構(gòu)的平順性持久、穩(wěn)定,，需要在設(shè)計,、施工、管理各個環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格控制,。國外高速鐵路的運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)表明,，軌道的安全管理在實(shí)現(xiàn)高速行車時，起著巨大的技術(shù)保障作用,。筆者在分析高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)的平順性特征基礎(chǔ)上,，討論了軌道不平順管理、列車振動加速度管理,、鋼軌路面及傷損管理,、無縫線路管理等方面的問題，并提出了改進(jìn)新思路,，即應(yīng)建立異常情況下的處理機(jī)制,。
1 前言
交通運(yùn)輸是人類生存和社會發(fā)展的重要條件之一。交通運(yùn)輸方式的進(jìn)步主要休現(xiàn)在提高運(yùn)輸速率上,。1964年,，世界上第一條高速鐵路在日本誕生，開創(chuàng)了鐵路高速行車實(shí)用化的歷史,。至今世界已形成近5000km的高速鐵路網(wǎng),。預(yù)計高速鐵路在21世紀(jì)必將有更大、更快的發(fā)展,。
我國高速鐵路已起步,，開工建設(shè)的秦沈客運(yùn)專線實(shí)際上就是一條高速鐵路，它的最高速度超過250km/h,，部分地段可達(dá)300km/h,。2020年正在規(guī)劃、建設(shè)的有京滬,、津秦,、沈哈、京廣等段高速鐵路,。
高速鐵路不僅體現(xiàn)了橋路軌道,、機(jī)車車輛、牽引供電,、通信信號,、運(yùn)輸指揮、運(yùn)營管理等專業(yè)技術(shù)的最高水平,，同時對其安全性提出更高的要求[1],。而作為高速鐵路行車基礎(chǔ)——軌道結(jié)構(gòu),，其管理水平和目標(biāo)起著關(guān)鍵性的作用。日本東海道新干線花費(fèi)的運(yùn)營開支最少卻能實(shí)現(xiàn)大量高速列車安全運(yùn)行的秘密,，關(guān)鍵在于建立了較科學(xué)的軌道不平順管理系統(tǒng),。法國TGV高度鐵路的成功經(jīng)驗(yàn)也證明，若提高和保持軌道結(jié)構(gòu)的平順性便可以滿足300km/h高速行車對線路的要求,。因此,，筆者根據(jù)高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析軌道安全管理所需檢測方法,、管理內(nèi)容及手段,，并提出一種改進(jìn)思路，即應(yīng)建立在各種異常情況下的處理機(jī)制,。
2 高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)的平順性特征
2．1 高速鐵路軌道必須具有高平順性[2]
軌道不平順是引起輪軌作用力增大的主要原因,。焊縫不平順，軌面剝離,、擦傷,、波形磨耗等原因，造成短波不平順幅值雖然很小,，但是,，在高速行車條件下，就可引起很大的輪軌作用力和沖擊振動,。例如：一個0.2mm的微小焊縫迎輪臺階形不平順,，當(dāng)車速高達(dá)300km/h時，所引起的高頻動作用力可達(dá)722kN,，低頻輪軌力可達(dá)321kN,，使道碴破碎、道床路基產(chǎn)生不均沉陷,，從而形成較大的中長波不平順,，并能引起很大的噪音,，嚴(yán)重情況時,，還可能引發(fā)鋼軌、輪,、軸斷裂,，導(dǎo)致惡性脫軌事故。
2．2 嚴(yán)格控制鋼軌的平直性和焊縫的平順性
要求軌道結(jié)構(gòu)具有高平順性,，對鋼軌而言,，其主要尺寸公差、平直度指標(biāo)和焊接接頭的平直度是鋼軌重點(diǎn)關(guān)注的指標(biāo),。無論是鋼軌主要尺寸公差,，還是鋼軌焊接接頭的幾何尺寸公差，從表1和表2中可以看出，我國目前的標(biāo)準(zhǔn)與運(yùn)行高速鐵路國家的標(biāo)準(zhǔn)相比都有較大的差距[3],。
表1 鋼軌主要尺寸公差（mm）
見表
TGV－法國,，JISE－中國；EN－歐盟,；GB－中國
表2 鋼軌焊接接頭幾何尺寸公差
見表
2．3 一次鋪成跨區(qū)間無縫線路
一次鋪成跨區(qū)間無縫線路,，是提高軌道結(jié)構(gòu)連續(xù)性、均勻性的重要措施,，可最大限度減少鋼軌接縫引起的輪軌沖擊作用和由此引發(fā)的一些接頭病害,；還可控制初始不平順，提高軌道平順性,，減少維修工作量,，降低運(yùn)營成本，且效果顯著,。
2．4 高精度的軌道鋪設(shè)及維修標(biāo)準(zhǔn)[4]
要保持軌道的高平順性,，首先要求鋪設(shè)的精度要高，其次日常要保證高標(biāo)準(zhǔn),、高質(zhì)量的維修及管理,。高速鐵路軌道鋪設(shè)精度及維修標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。
表3 有碴軌道平順度鋪設(shè)精度及維修標(biāo)準(zhǔn)
見表
設(shè)計時采用高標(biāo)準(zhǔn),，施工時嚴(yán)格控制質(zhì)量,，在投入運(yùn)營后應(yīng)隨時監(jiān)測掌握不平順發(fā)展變化情況，進(jìn)行軌道的安全管理,，發(fā)現(xiàn)超限的處所需立即處理,。
3 高速鐵路軌道的安全管理
3．1 建立安全確認(rèn)車檢查制度
高速鐵路是客運(yùn)專線，采用白天行車,、晚上固定“天窗”養(yǎng)護(hù)作業(yè)方式,。在每天早晨開行第一趟列車之前，無論法國還是日本都利用安全確認(rèn)車進(jìn)行線路檢查,，其目的是檢查線路是否在夜間遭到破壞,，或者夜間施工有無機(jī)具遺漏在線路上，侵入限界,，影響行車安全,。其檢測技術(shù)是通過在司機(jī)室內(nèi)設(shè)置的攝像機(jī)拍攝前方圖像，通過計算機(jī)對圖像進(jìn)行處理,，檢查扣件有無松動,，道床的路肩寬度有無變化，提供對保障行車安全有用的數(shù)據(jù)資料,。
3．2 軌道不平順管理
軌道的幾何形位在列車運(yùn)行過程中,，發(fā)生各種各樣的變化,。為保障行車安全，對軌道幾何形位進(jìn)行控制,，超出某一限值時進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修,。由于軌道動態(tài)檢測更能反映軌道幾何形位實(shí)際變化情況，世界各國都采用軌檢車進(jìn)行檢測（見表4）,。
表4 世界主要國家軌道檢測車概況
見表
高速鐵路維修管理目標(biāo)分5個層次：
?。?） 作業(yè)驗(yàn)收質(zhì)量目標(biāo)管理，即維修作業(yè)或施工后,，按照作業(yè)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的目標(biāo)管理,。
（2） 經(jīng)常保養(yǎng)目標(biāo)管理,，即按照保養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)對線路進(jìn)行日常養(yǎng)護(hù),，保持線路質(zhì)量均衡所進(jìn)行的目標(biāo)管理。
?。?） 預(yù)防性計劃維修管理（平衡舒適度目標(biāo)管理）,，即按管理區(qū)段軌道質(zhì)量指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在軌道狀態(tài)惡化之前進(jìn)行預(yù)防性維修,。
?。?） 臨時補(bǔ)修管理，即當(dāng)時軌道局部不平順達(dá)到或超過臨時補(bǔ)修管理標(biāo)準(zhǔn)時,，在規(guī)定的時間內(nèi)安排臨時補(bǔ)修計劃,，并予以消除。
?。?） 限速管理,，即當(dāng)軌道局部不平順達(dá)到或超過限速管理標(biāo)準(zhǔn)時，必須降低列車運(yùn)行速度,，并立即予以消除,。
我國秦沈客運(yùn)專線的軌道不平順管理標(biāo)準(zhǔn)如表5所示。
表5 軌道檢查車動態(tài)檢測不平順管理值[5]
見表
3．3 列車振動加速度管理
根據(jù)國際振動環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)ISO2631的規(guī)定,，振動頻率為1~2Hz,，累計持續(xù)時間為4H的車體振動環(huán)境，保持舒適度不減退的允許加速度：橫向?yàn)?.17m/s2,，垂向?yàn)?34~0.49m/s2,。列車振動加速度利用晃車儀等設(shè)備檢測,，發(fā)現(xiàn)異常情況,，通過沿線的電纜傳輸?shù)街醒胝{(diào)度臺的工務(wù)調(diào)度及相關(guān)養(yǎng)護(hù)部門，由調(diào)度向養(yǎng)護(hù)部門下達(dá)調(diào)查和處置命令,，對于超出一定限值的列車采用限速措施,，表6是日本東海道新干線振動加速度管理值及其處理措施,。
表6 日本東海道新干線振動加速度管理值及處理[6]
見表
3．4 鋼軌踏面及傷損管理
鋼軌的傷損主要包括軌頭磨耗（垂直磨耗、側(cè)面磨耗,、波磨）,、表面凹凸不平順、焊縫不平順,、表面擦傷,、剝離及內(nèi)部的核傷和裂縫。對鋼軌狀態(tài)管理分為踏面及傷損管理,。
3．4．1 鋼軌踏面管理
對于鋼軌踏面的檢測需利用先進(jìn)的激光技術(shù),、計算機(jī)技術(shù)、圖像技術(shù),、進(jìn)行快速,、無接觸的檢測。經(jīng)過圖像處理后,，比較鋼軌標(biāo)準(zhǔn)截面和實(shí)際截面的形狀,，可得到鋼軌表面狀態(tài)。
在高速鐵路上,，實(shí)行鋼軌踏面管理,，其目的有二：一是為降低噪聲和振動，減少輪重的變化,；二是防止鋼軌表面?zhèn)麚p縱向方向的發(fā)展,。對鋼軌踏面管理的方法：開通前用磨軌列車打磨鋼軌；運(yùn)行過程中進(jìn)行周期性打磨,。
打磨鋼軌,，去除鋼軌在軋制和運(yùn)行過程中造成的不平順，進(jìn)一步提高焊頭的平順性,，已被國外的高速鐵路的實(shí)踐證明是一項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著的成功經(jīng)驗(yàn),。
3．4．2 鋼軌探傷管理
鋼軌內(nèi)部的核傷和裂紋可用探傷車來檢測；探傷的種類有如下兩種：
?。?） 周期性探傷,。根據(jù)探傷作業(yè)計劃，每隔一定周期,，在“天窗”時間內(nèi),，鋼軌探車以30~40km/h的速度邊向鋼軌灑水，邊向鋼軌發(fā)射2500Hz,、2MHz的超聲波,，根據(jù)各種反射波來判斷鋼軌內(nèi)部的傷損。超聲波探頭單側(cè)裝有4個,，發(fā)射角度分別為0°和37°各一個,，70°的有兩個,。探傷結(jié)果有多種表示方法。
?。?） 精密探傷,。使用鋼軌探傷車對全線進(jìn)行探傷，找出傷損鋼軌的處所和部位,，再由探傷工使用各種小型精密探傷儀,，逐處進(jìn)行精密探傷，對照傷損判別標(biāo)準(zhǔn),，確定傷損等級,，采取相應(yīng)措施。
3．5 無縫線路管理
無縫線路最致命的事故是“脹軌跑道”和“鋼軌折斷”,。產(chǎn)生該事故的原因主要是鋼軌內(nèi)部的溫度力,，而鋼軌最小抗彎強(qiáng)度與鋼軌橫向剛度、道床橫向阻力,、軌排彎曲剛度有關(guān),。
因此，在無縫線路管理時應(yīng)做到：
?。?） 正確設(shè)定鋼軌鎖定軌溫并嚴(yán)格檢測,；
（2） 嚴(yán)格按章作業(yè),，確保道床橫向阻力,；
（3） 控制鋼軌的異常伸縮,、爬行,；
（4） 異常高溫時,，增加巡道班次,，觀察線路方向，必要時采取慢行措施,。
4 異常情況下的處理對策
異常情況是指列車運(yùn)行時,，遇到不可抗拒的自然災(zāi)害或突發(fā)事件，其管理體制標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)先級別最高,。
4．1 降暴雨時處理對策
在高速鐵路沿線布置雨量計,，收集沿線降雨情況，并將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾硎?。?dāng)雨量超過限值時,，一方面加強(qiáng)線路巡視，啟動相應(yīng)的救援體系，另一方面對列車進(jìn)行限速,。當(dāng)降雨結(jié)束后，解除限速,，逐級提速,，恢復(fù)原有行車速度。
4．2 振動超限時處理對策
當(dāng)司機(jī)報告有振動超限時,，通過該區(qū)段的列車采取慢行措施,，進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查，以決定是否能解除慢行,。此外,，對軌道不平順中高低、方向超限時,，也采取慢行措施,。
4．3 地震、強(qiáng)風(fēng),、大雨雪時處理對策
高速鐵路線路走向不同,，地質(zhì)狀況不同，采取措施也有不同,。東海道新干線沿海而建,，地震頻繁，而在東北新干線,，降雨雪對行車的影響也需考慮,。因此，都制定了相應(yīng)處理標(biāo)準(zhǔn)和對策,。
5 結(jié)語
高速鐵路的軌道管理是實(shí)現(xiàn)舒適,、安全運(yùn)營的重要基礎(chǔ)。筆者對高速鐵路軌道管理相關(guān)的3個問題進(jìn)行了研究：
?。?） 加強(qiáng)對高速鐵路檢測,、養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)、養(yǎng)護(hù)維修體制的研究,，特別是鋼軌平直度和鋼軌內(nèi)部高速探傷研究,；
（2） 開展高速鐵路工務(wù)信息系統(tǒng)的研究,；
?。?） 研究自然災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)、侵入物監(jiān)視系統(tǒng),、事故現(xiàn)場快速反應(yīng)及事故系統(tǒng),。
解決上述問題，有利于高速鐵路軌道運(yùn)營的舒適與安全,。
?。ㄊ崭澹?002年3月,；作者地址：北京市西外上園村；北京交通大學(xué)土建學(xué)院選線教研室,；郵編：100044）
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發(fā)表時間：2015-01-15 22:31 作者：admin 來源：未知 瀏覽：
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