地铁轨道与列车晃动原因分析

地铁轨道与列车晃动原因分析

陈利平

广州地铁集团有限公司  广东广州  510000

摘要：随着地铁行业高速发展，地铁列车晃动问题给乘客舒适度带来不同程度的影响。为了城市居民出行质的提升，特对列车的晃动这一难题开展研究，并通过整治手段来降低列车晃车情况，并提出合理建议。

关键词：晃动、轨道不平顺

引言

晃车是指列车在（正常状态）线路上运行时由于线路连续周期性不平顺生产的受迫振动引起的车体晃动，会严重影响乘客的乘坐舒适性，在目前高质量发展的环境下，提升乘客舒适性成为了必不可少研究的问题之一。

1.原因分析

1.1曲线地段

（1）在列车荷载的作用下，道床产生残余变形曲线上存在某一点的实际超高大于或小于计划超高的情况，即超高（水平）偏差，这个偏差会使车体未被平衡的离心加速度发生变化，产生“侧摆”性晃动。

（2）由于列车在曲线上运行的横向力的作用使曲线圆度发生变化使车体产生“摇头”性晃动。曲线圆度的变化，产生了某些点的实际正矢与计划正矢存在偏差的情况，每个产生了偏差的正矢，对应着一个不同于设计半径的理论半径，该理论超高值与计划超高值之间存在一个差值，该差值会产生未被平衡离心加速度的变化，形成车体“侧摆”性晃动，并与曲线圆度偏差本身引起的“摇头”性显动形成一个三维晃动。当曲线的某一点同时出现正矢偏差与超高偏差时，就存在一个迭加问题，有利迭加会抵消一部分车体的“侧摆”性晃动，使列车运行趋于平稳;不利的迭加则会加剧车体的“侧摆”与“摇头”性显动迭加，形成车体明显的“三维晃动”，对运行的平稳性产生较大影响，我们称之为“复合病害”。

（3）现场调查发现快速线路曲线上股钢轨不同程度地存在不均匀侧磨问题，是由于列车运行中车轮轮缘，与曲线上股钢轨之间水平作用力不断发生变化的结果，是由曲线圆度偏差、超高偏差、其它偏差以及复合病害引起的，特别是复合病害的交替出现，加剧了列车在运行过程中的反复摆晃，造成曲线上股钢轨周期性不均匀的侧磨。

（4）夹直线长度设置不足地段。夹直线两相邻曲线间的直线段，列车从前一曲线通过夹直线进入后一曲式线的运行过程中，因外轨超高和曲线半径不同，未被平衡的横向加速度频繁变化，引起车辆左右摇摆，反向曲线地段更为严重。为了保证行车平稳、旅客舒适，夹直线长度不宜短于2节客车长度。此部分主要体现在道岔区域，由于9号和12号道岔存在小半径曲线，且不设置超高，列车在S型曲线上运行受到反向离心力作用导致晃动。

（5）缓和曲线综合状态不良地段。在检查中发现，缓和曲线的问题也比较突出。有的曲线在长期运营和养护维修过程中，缺乏全面整正曲线头尾位置产生移动，缓和曲线中的圆度、超高递变和设计所产生差异造成晃车。缓和曲线作为直线与圆曲线的过渡部分，通过半径、超高、顺坡率不断的、有规律的变化，引导列车由直线运动过渡到曲线运动或由曲线运动过渡到直线运动，是曲线中最容易产生病害的部位。特别是当缓和曲线上存在复合病害时，车体晃动会明显增大。

1.2轨道结构差异

由于地铁线路会穿越居民区、学校、医院、繁华街区等振动敏感地带，轨道交通在运营中所产生的振动和噪声会对周围环境造成不利影响，故设计阶段会考虑采购不同类型的轨道结构减振降噪措施，轨道结构包括钢轨、扣件、轨枕及道床等部分，轨道的减振降噪措施可相应的分为：钢轨减振降噪、扣件减振降噪、轨枕减振降噪和道床减振降噪。，当列车经过道床变化的过度地段时由于整体刚度变化，列车会出现一定的晃车，针对特殊扣件地段、道床过度地段不同原因导致的晃车。需加强轨道几何尺寸的检查，确保设备状态良好。

2.整治措施

列车晃动整治的原则必须遵循预防为主，将不平顺消灭在发生之前。以往，我们对轨道不平顺的整治与管理一直只从安全角度出发，只关心有无II、III、IV级超限，很少有人问津I级超限，长此以往，势必形成较大不平顺控制不住的被动局面。

2.1 抓I级不平顺的防治，有效消灭II级以上不平顺

要树立“抓小防大”的科学理念，对I级超限进行格控制做到早期预防，只有这样，才能有效防止发生II级以上不平顺。

2.2晃车原因

首先必须弄清晃车的原因，一般来讲，如果是水平加速度造成的晃车，应是轨向、轨距和三角坑造成的，如果是垂直加速度造成的晃车应是独高低造成的。

2.3重点抓曲线段

曲线是最容易发生晃车的薄弱环节，据统计，晃车点大部分发生在曲线段，最棘手的是曲线整治不良易产生晃车问题，曲线整治要注意以下几个问题。

(1)严格控制曲率。曲率不好是晃车的主要原因，曲率不良就是曲线不圆，相当于一个曲线内存在多个半径。列车通过时左右摇摆，如果再加上超高变化率不良会使晃车晃车更加严重，这一点可以从逆向复合不平顺得到进一步解释。

(2)轨向问题。曲线头尾轨向不良是造成曲线内晃车的又一原因。由于曲线头尾轨向不良，使列车进出时产生振动，再加上曲线本身存在养护不良问题，会使晃车加重，特别是曲线头晃车，势必将晃车带到曲线内，产生撞道现象从而导致曲线圆顺度遭到被坏，这就是我们常说的不平顺蔓延的原理，所以说做好曲线头尾轨向至关重要。

3.结语

随着城市轨道交通的快速发展，列车速度和密度不断提升，线路维修的理念和手段也需要不断的提高，我们必须转变完全依靠手工检查线路和人工添乘的办法来指导维修，认真分析轨道检查车、车载式晃动仪及动态添乘仪的数据并找到引起晃车的因素，用科学的监测数据指导我们的维修工作。线路维修是一门复杂的综合学科，需要工务工作者在今后的工作中不断探索研究。

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