王金山 南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院

南京地鐵安中區(qū)間晃車(chē)原因分析及整治

王金山 南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院

借鑒鐵路工務(wù)部門(mén)的一些理論和經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合地鐵線(xiàn)路載重輕、密度大的特點(diǎn)，通過(guò)采取一系列的技術(shù)手段，對(duì)線(xiàn)路晃車(chē)的原因逐一進(jìn)行分析和總結(jié)，并制定針對(duì)性的整治措施。

南京地鐵；晃車(chē)原因；整治措施

南京地鐵安德門(mén)——中華門(mén)區(qū)間屬于一號(hào)線(xiàn)正線(xiàn)高架區(qū)間，里程從K2+191 m——K4+283 m，區(qū)間全長(zhǎng)2 092 m。上下行各有5個(gè)曲線(xiàn)，最小半徑350 m、最大半徑1 500 m，最大超高90 mm、最小超高25 mm，最大坡度為20‰、坡段長(zhǎng)410 m，采用彈條Ⅰ型扣件與DTⅦ2型扣件。此段晃車(chē)問(wèn)題被市民大量投訴，現(xiàn)代快報(bào)、鳳凰資訊、網(wǎng)易新聞、金陵晚報(bào)、東方衛(wèi)報(bào)等各家媒體均有報(bào)道，甚至市民在南京網(wǎng)絡(luò)問(wèn)政論壇上反應(yīng)這樣的晃車(chē)現(xiàn)象會(huì)不會(huì)存在安全隱患，對(duì)南京地鐵運(yùn)營(yíng)公司的形象有著極大的負(fù)面形象，運(yùn)營(yíng)公司十分重視，總經(jīng)理親自乘車(chē)體驗(yàn)后要求工務(wù)部門(mén)立即限期整改。

1 原因分析

1.1 人工添乘

添乘是工務(wù)部門(mén)軌道專(zhuān)業(yè)對(duì)運(yùn)營(yíng)中的線(xiàn)路最簡(jiǎn)單最直白的一種體驗(yàn)，通過(guò)專(zhuān)業(yè)人員跟車(chē)通過(guò)某一區(qū)間，憑借豐富的經(jīng)驗(yàn)來(lái)初步判斷該區(qū)間存在的軌道病害。南京地鐵工務(wù)中心利用一周時(shí)間與車(chē)輛系統(tǒng)共同制定整治方案，利用5天時(shí)間對(duì)此段線(xiàn)路進(jìn)行添乘檢測(cè)，得出數(shù)據(jù)如圖1。從圖中可以直觀的看出最嚴(yán)重的區(qū)段集中在上行區(qū)間K3+200～K3+ 500，下行區(qū)間K3+200～K3+500。

圖1 添乘數(shù)據(jù)圖

1.2 軌檢車(chē)進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)

工務(wù)部門(mén)軌道專(zhuān)業(yè)對(duì)線(xiàn)路檢查很多時(shí)候都是靜態(tài)檢查，所以有時(shí)候檢測(cè)出來(lái)的數(shù)據(jù)不一定真實(shí)，比如說(shuō)鋼軌出現(xiàn)空吊現(xiàn)象，靜態(tài)用軌距尺測(cè)量水平時(shí)很可能是符合技術(shù)要求的，但是如果是列車(chē)通過(guò)此處時(shí)，由于列車(chē)的豎向荷載作用，空吊處的鋼軌會(huì)因?yàn)榱熊?chē)的荷載作用下沉，導(dǎo)致列車(chē)運(yùn)行會(huì)有晃動(dòng)現(xiàn)象，所以軌檢車(chē)的動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)能夠真實(shí)的反映出列車(chē)運(yùn)行時(shí)軌道設(shè)備狀態(tài)是否良好。

圖2 軌檢數(shù)據(jù)圖

圖2的數(shù)據(jù)均表示安中區(qū)間超過(guò)二級(jí)超限的處所，通過(guò)上圖的動(dòng)態(tài)軌檢數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，可以直觀地反映出的安德門(mén)-中華門(mén)區(qū)間存在著多個(gè)大軌距、軌向不良、三角坑等超限地段，最大的數(shù)值達(dá)到了12.91mm，出現(xiàn)的地段正好集中在安中區(qū)間晃車(chē)區(qū)域。

1.3 現(xiàn)場(chǎng)人工檢查

利用工班作業(yè)時(shí)間點(diǎn)，軌道工程師與工長(zhǎng)集中對(duì)2k+300 m——4k+100 m區(qū)間進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)全面檢查。一面測(cè)量軌距水平，一面查看聯(lián)接零件、鋼軌波磨等問(wèn)題細(xì)心查看分析。經(jīng)過(guò)幾天的徹底檢查，發(fā)現(xiàn)安中區(qū)間軌距存在+5 mm的略大軌距地段較多，并且規(guī)矩變化率偏大，軌面存在波浪形磨耗問(wèn)題，部分大螺栓松動(dòng)，尼龍?zhí)坠苁Р荒艹轴?，軌道方向存在小軌向等病害?wèn)題。

1.4 橋梁墩臺(tái)支座靜態(tài)查看

通過(guò)添乘確定晃車(chē)點(diǎn)，組織人員對(duì)主要墩臺(tái)支座進(jìn)行靜態(tài)檢查。但是未發(fā)現(xiàn)墩臺(tái)有損壞現(xiàn)象，列車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)支座處于良好的工作狀態(tài)。

1.5 曲線(xiàn)超高分析

安德門(mén)-中華門(mén)區(qū)間全長(zhǎng)2.15 km左右，上下行共計(jì)有10條曲線(xiàn)（見(jiàn)圖3），上下行各5條連續(xù)曲線(xiàn)，并且列車(chē)開(kāi)行方向相反，工務(wù)部門(mén)對(duì)列車(chē)實(shí)際速度與曲線(xiàn)超高設(shè)置是否匹配進(jìn)行了論證分析。在論證初期，他們數(shù)次進(jìn)行跟車(chē)添乘，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)了ATO模式下的列車(chē)運(yùn)行數(shù)據(jù)，在對(duì)所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，曲線(xiàn)地段存在著欠超高的現(xiàn)象，也即列車(chē)實(shí)際運(yùn)行速度大于曲線(xiàn)地段的設(shè)計(jì)速度。例如上行從K3+000左右開(kāi)始，人體能明顯感覺(jué)列車(chē)開(kāi)始晃動(dòng)，此時(shí)，列車(chē)剛連續(xù)經(jīng)過(guò)一段500 m左右的小半徑反向曲線(xiàn)段，曲線(xiàn)半徑分別為350 m、500 m，超高設(shè)計(jì)為 60 mm、90 mm，兩段曲線(xiàn)間夾直線(xiàn)長(zhǎng)度不足一列列車(chē)的車(chē)輛長(zhǎng)度，并且開(kāi)始晃動(dòng)時(shí)車(chē)尾部位尚未完全駛出曲線(xiàn)段，此段實(shí)測(cè)車(chē)速?gòu)?5 km/h提升到70 km/h，計(jì)算發(fā)現(xiàn)此時(shí)車(chē)速大于超高設(shè)置所允許的車(chē)速，存在欠超高的現(xiàn)象。安中區(qū)間下行晃車(chē)地段也存在著同樣的欠超高問(wèn)題。

圖3 安中區(qū)間曲線(xiàn)設(shè)備資料

2 整治措施

整改期間對(duì)每個(gè)問(wèn)題檢測(cè)、復(fù)查3次，專(zhuān)題會(huì)每周召開(kāi)一次，對(duì)整治期間存在的難題逐一研究討論，優(yōu)化和制定出下一步合理的整治措施，此階段，共計(jì)投入整治人工189個(gè)。目前列車(chē)經(jīng)過(guò)此段線(xiàn)路時(shí)的晃動(dòng)現(xiàn)象也有了明顯的改善。

2.1 線(xiàn)路維修整改

當(dāng)軌距偏大時(shí)，列車(chē)速度愈大，橫向加速度愈大，輪緣對(duì)鋼軌的沖擊角愈大，作用于鋼軌上的橫向力愈大。此時(shí)列車(chē)晃動(dòng)也愈大。一般把軌距誤差控制+3 mm至-2 mm為最佳。針對(duì)前期找出的病害，工務(wù)部門(mén)軌道專(zhuān)業(yè)從3月11日開(kāi)始，對(duì)此地段軌道線(xiàn)路晃車(chē)問(wèn)題進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)突擊整治，截止4月15日，利用現(xiàn)場(chǎng)21個(gè)作業(yè)點(diǎn)，對(duì)安中區(qū)間內(nèi)所有大軌距（+5 mm以?xún)?nèi)）超限的地段進(jìn)行了集中整治，將軌距控制在合理的范圍之內(nèi)。對(duì)存在的累計(jì)46處細(xì)微三角坑反復(fù)進(jìn)行了4次整治和精調(diào)，更換失效尼龍?zhí)坠?6只。

2.2 消除波磨病害

鋼軌波浪形磨耗，焊接接頭低塌或軌面擦傷等，車(chē)輪經(jīng)過(guò)這些地方會(huì)產(chǎn)生沖擊，導(dǎo)致列車(chē)劇烈的抖動(dòng)。這種不平順往往容易忽視，軌道檢查車(chē)也不能完全反應(yīng)出來(lái)。但是這種短波不平順使列車(chē)在通過(guò)時(shí)將產(chǎn)生水平或垂直加速度，產(chǎn)生晃車(chē)，整改期間安排打磨車(chē)對(duì)安中區(qū)間上下行3k+000 m——4k+000 m區(qū)段進(jìn)行打磨，根據(jù)波磨谷深調(diào)整打磨深度，不宜過(guò)深，影響鋼軌使用壽命，最后以達(dá)到消除軌道的高低不平順的目的。

2.3 曲線(xiàn)欠超高整改

考慮到安中區(qū)間內(nèi)曲線(xiàn)段長(zhǎng)度較長(zhǎng)（尤其是小半徑曲線(xiàn)以及反向曲線(xiàn)），同時(shí)曲線(xiàn)地段存在著欠超高的現(xiàn)象，建議對(duì)安中區(qū)間列車(chē)的行駛速度進(jìn)行重新的設(shè)定，以改善列車(chē)運(yùn)行速度與線(xiàn)路超高設(shè)置的匹配度。

2.4 軌向不良整改

方向不平順會(huì)引起比較大的車(chē)輪側(cè)向力和車(chē)軸側(cè)向力，使列車(chē)在運(yùn)行中出現(xiàn)蛇行運(yùn)動(dòng)并引起列車(chē)晃動(dòng)。列車(chē)的離心力與軌向偏差的矢度成正比線(xiàn)性關(guān)系，與運(yùn)行速度成正向二次曲線(xiàn)關(guān)系。換言之，對(duì)于一定的運(yùn)行速度，列車(chē)的離心力隨著軌向偏差的矢度的增加同比增加，對(duì)于一定矢度的軌向偏差，列車(chē)的離心力則隨著速度的增加以速度倍率的二次方迅速增加。

同樣的分析近幾個(gè)月的動(dòng)態(tài)軌檢數(shù)據(jù)，安德門(mén)-中華門(mén)區(qū)間檢測(cè)出存在軌向不良的現(xiàn)象，通過(guò)上面的理論分析，這些軌向問(wèn)題也是列車(chē)晃動(dòng)的一個(gè)重要影響因素，針對(duì)這種問(wèn)題，在軌向整治過(guò)程中，工務(wù)中心結(jié)合大軌距整治進(jìn)行同步整治 ，結(jié)合軌距調(diào)整同時(shí)改善了軌向。

2.5 軌向不良整改

多種軌道不平順復(fù)合引起晃車(chē)。多種軌道不平順是指在同一處有2種及2種以上不平順復(fù)合一起，這種不平順的特點(diǎn)是幅值較小，但對(duì)列車(chē)作用力、列車(chē)振動(dòng)影響較大，引起嚴(yán)重晃車(chē)，這些是由于軌向、高低、超高 (水平)、軌距、小三角坑等多種不平順綜合作用引起的。同時(shí)包括鋼軌側(cè)磨不均勻等線(xiàn)路鋼軌問(wèn)題也會(huì)引起列車(chē)晃動(dòng)。

鑒于以上的分析，線(xiàn)路的諸多原因產(chǎn)生了列車(chē)的晃動(dòng)，工務(wù)中心從現(xiàn)場(chǎng)查看、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、制定整改方案并落實(shí)方案。從最細(xì)微的工作做起，逐項(xiàng)改正軌向、高低、超高 (水平)、軌距、小三角坑等問(wèn)題，并且通過(guò)軌道靜態(tài)檢測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)添乘檢查，發(fā)現(xiàn)安中區(qū)間晃車(chē)現(xiàn)象已有明顯的改善。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，列車(chē)速度和密度不斷提升，線(xiàn)路維修的理念和手段也需要不斷的提高，我們必須轉(zhuǎn)變完全依靠手工檢查線(xiàn)路和人工添乘的辦法來(lái)指導(dǎo)維修，認(rèn)真分析軌道檢查車(chē)、車(chē)載式晃動(dòng)儀及動(dòng)態(tài)添乘儀的數(shù)據(jù)并找到引起晃車(chē)的因素，用科學(xué)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)我們的維修工作。線(xiàn)路維修是一門(mén)復(fù)雜的綜合學(xué)科，需要工務(wù)工作者在今后的工作中不斷探索研究。

[1]楊文利.引起晃車(chē)的軌道不平順?lè)治雠c整治. [J]現(xiàn)代城市軌道交通.2008.(5):47-49.

[2]李杰.淺析鐵路晃車(chē)原因及整治.[J].甘肅科技縱橫.2002.(1):85-86.

責(zé)任編輯：萬(wàn)寶安 竇國(guó)棟

來(lái)稿日期：2015-08-13