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浅谈铁路轨道平顺性问题摘要：简介了铁路的特点。
重点论述了轨道平顺性这个在铁路线路中的核心问题。
讨论了影响平顺性的有关因素和一些著作的看法。
希望能对线路的平顺性问题开展我国的试验研究有所助益。
关键词：铁路；线路轨道平顺性；轨道前言：为了满足行驶条件下列车的安全性和旅客的舒适性，要求铁路必须具有非常高的平顺性和精确的几何线性参数。
在线上工程施工阶段，从基桩控制网（CPⅢ）、轨道基准点的测设到轨道板的铺设及精调，都采用了毫米级工程测量技术进行控制并最终为轨道平顺性服务，而轨道精调作业则是保障轨道平顺性的最后一环，在整个施工阶段具有特殊重要意义。
轨道精调的前提是获得准确可靠的轨道静态检测数据，因此轨道静态精密检测居于该阶段的核心地位[1]。
1.铁路的特点当今世界铁路提高行车速度，逐步实现(指列车运行速度在200km/h以上)已成为一个普遍发展趋势，铁路已成为运输能力最大、占地最少、能耗最低、污染最少，速度最快的陆上交通工具。
世界上第一条铁路：日本东海道新干线，始于1964年10月开通运营，最高运营速度210km/h，至今已有运营长达1830km，每年运送旅客1.8亿人次，从1964年以来共运送旅客30多亿人次，未发生过任何人身事故。
法国1976年10月开始运行铁路，最高运行速度270km/h，从技术水平和经济指标上都超过了日本。
80年代在一次试验中创下515.3km/h的世界铁路上的最度记录。
德国、英国等国家都相继开行了运行的客货列车。
从以上国外研究、试验、建设的铁路的情况和取得的效益来看，可以说铁路技术在世界上已经是成熟技术，铁路已经成为各国交通运输工具中的骨干。
我国铁路的研究工作起步较晚，但已列入“九五”计划，成为科技攻关的重点课题。
在我国国民经济发展中铁路客货运输起着大动脉作用，货运量的70%，客运量的60%以上都由铁路所承担，这就给发展铁路提供了必要的条件。
2.铁路的线路铁路线路应保证列车按规定的最度，安全、平稳和不间断的运行。
1、轨道不平顺定义及形式在线路的平直道区段，钢轨并不是呈理想的平直状态，两根钢轨在高低和左右方向相对于理想的平直轨道呈某种波状变化而产生偏差，这种几何参数的偏差就称为轨道不平顺。
按激扰区分：垂向不平顺，横向不平顺，复合不平顺按波长区分：短波，中波，长波按形状特征：正弦，余弦、凸台按轮载作用：静态、动态高低不平顺水平不平顺水平不平顺，是指左、右轨对应点的高差所形成的沿轨长方向的不平顺，它是由轨道高低不平顺所派生的。
此外，也可将轨道水平不平顺按左右两轨的高差所形成的倾角来表示。
轨道水平不平顺是引起机车车辆横向滚摆耦合振动的重要原因。
方向不平顺轨道方向不平顺，是指左右两根钢轨沿长度方向在横向平面内呈现的弯曲不直，其数值以实际轨道中心线相对理论轨道中心线的偏差来表示。
轨道方向不平顺是由于轨道铺设时的初始弯曲、养护和运用中积累的轨道横向弯曲变形等原因造成。
轨道方向不平顺激发轮对产生横向运动、是引起机车车辆左右摇摆和侧滚振动的主要原因。
轨距不平顺轨距不平顺，是指左右两轨沿轨道长度方向上的轨距偏差，其数值以实际轨距与名义轨距之差来表示。
轨距不平顺对机车车辆运行的横向稳定性及曲线磨耗影响较大，轨距过大会引起掉道。
轨距若在短距离内变化剧烈，即使不超过允许标准也会使车辆的摇晃和轮轨间的横向水平力增大。
复合不平顺方向水平逆相复合不平顺：引起脱轨的重要原因曲线头尾几何偏差不同波长不平顺0.01-200m波长的不平顺常见；短波不平顺：轨面擦伤、剥离、焊缝、波磨；中波不平顺：1-30m，钢轨轧制，12.5m，25m特征长度；长波不平顺：30m以上，不均匀沉降，挠曲变形等。
轨道不平顺的含义
轨道不平顺是指轨道表面出现的不平整或弯曲状况,通常会导致列车在行驶过程中产生颠簸、动荡不安的现象。
轨道不平顺的原因可能是轨道设计不合理、轨道材料不良、轨道维护不足等。
在铁路交通中,轨道不平顺会对列车的安全行驶产生负面影响,例如可能导致列车出轨、颠覆、侧翻等事故。
因此,轨道设计、维护和保养非常重要。
轨道不平顺的表现形式有很多种,例如轨道表面的坑洼、起伏、弯曲等。
坑洼会导致列车在行驶过程中受到较大的冲击,从而产生颠簸感;起伏和弯曲则会使列车在行驶过程中产生较大的动荡感。
为了降低轨道不平顺对列车行驶的影响,可以采取以下措施:
1. 轨道设计:轨道设计应该根据列车的重量、速度等因素进行优化,使轨道表面能够适应列车的行驶需求。
2. 轨道维护:轨道应该定期进行维护和保养,以确保表面的平整和光滑。
3. 列车维护:列车也应该定期进行维护和检查,以确保轨道表面的平整和光滑。
轨道不平顺是铁路交通中常见的问题,需要引起足够的重视。
通过设计合理的轨道、定期进行维护和保养、提高列车维护水平等措施,可以降低轨道不平顺对列车行驶的影响,保障列车的安全行驶。
轨道复合不平顺的分析与整治轨道复合不平顺是指铁路轨道同一地点存在多种病害或相邻地点存在连续多处同一种病害。
轨道复合不平顺比轨道单项不平顺对行车安全威胁性更大，对于此类病害应引起高度重视，特别是在铁路第六次提速区段，建议将此类病害提级处理，即一级病害按二级及以上病害处理；二级病害按三级及以上病害处理。
迄今为止，我国铁路尚未对轨道复合不平顺规定过安全标准值，但是因其对行车安全威胁性大，有必要对其加以探讨。
轨道复合不平顺的形式很多，按照引起机车车辆横向力、垂向力复合方式不同，分为逆相位复合不平顺、顺相位复合不平顺、谐波振动复合不平顺等主要三种形式。
一、轨向、水平逆相位复合不平顺当存在轨道方向不平顺引起的车辆横向力与轨道水平不平顺引起的车辆横向力作用一致时（如图1所示：方向为正，水平为负），为轨道轨向、水平逆相位复合不平顺，对列车运行安全威胁最大。
图1 轨向与水平逆相位复合不平顺示意图1、轨道方向复合复合不平顺的计算公式如下：△y = ∣y―1.4△ h∣（公式1）式中：△y ---方向不平顺复合值y ----- 方向不平顺值△h --- 水平不平顺值2、轨道轨向、水平逆相位复合不平顺对行车安全指标的影响我们直接引用西南交通大学翟婉明教授著《车辆—轨道耦合动力学》对此项病害的计算结果（见表1）。
需要说明的是，这里选用的是一个波长为10米的方向不平顺，对应波长为12.5米的水平不平顺的逆相位复合不平顺。
表1：轨道复合不平顺对行车安全指标的影响表中：△h ----水平不平顺值y ----- 方向不平顺值P ------ 轮轨垂向作用力Q ------ 轮轴横向水平力Q/P ------ 脱轨系数△P/P ----轮重减载率a cy--------- 方向不平顺引起的水平加速度a c△h ------- 水平不平顺引起的水平加速度从表中可以看出，对轨道水平和方向逆相位复合不平顺安全限值起主控作用的动力学系数是轮重减载率，将轮重减载率静态指标控制为≤0.60，准静态指标控制为≤0.65，动态指标控制为≤0.80，脱轨系数动态指标控制为≤0.80。
浅析铁路线路轨道不平顺和道床病害表现形式及防治[摘要]铁路工程是国家投资的重点项目，对社会交通运输水平的提升有很大的影响。
作为国民运输大动脉，铁路的高效平稳运行至关重要，在实践中因多方面条件的限制，铁路线路运输期间常会面临多种病害现象，若不及时采取措施处理则会降低运输质量，甚至危害运行安全。
针对这一点，本文主要分析了铁路线路轨道不平顺和道床病害表现形式处理方法。
[关键词]铁路;线路病害;形式;防治铁路线路由于机车车辆的动力作用和自然条件对线路的影响，常年裸露在自然环境中，轨道几何尺寸不断发生变化。
路基、道床随时发生变形，线路设备不断机械磨损，计划维修、紧急补修和重点整治比例安排的不合理，维修方法不当，以及周期性的大、中修工作未能够及时进行，因而对铁路线路造成诸多病害。
伴随着铁路跨越式发展战略的不断深化，较多铁路实现了货物直通运输并开办集装箱运输业务的重载列车运行。
重载列车的开行，在快速扩充运输能力，大大降低成本的同时，也相应地加剧了对铁路线路的破坏。
导致钢轨、联接零件及轨枕不断磨损，线路设备、道床变化加快。
道床脏污、板结、变形、翻浆冒泥等病害增多从维修中可以看到，重载铁路轨道结构破坏主要以线路爬行、钢轨及接头联接零件病害和曲线病害居多。
为了能够预防这些病害的发生和发展，要找出其病害形成的原因，进行合理整治，以加强设备的使用寿命，保持线路设备完整和质量均衡。
以规定速度安全、平稳和不间断地运行。
铁路线路病害的常见表现有：一、轨道不平顺在轨道结构中，碎石道床是不稳定的组成部分。
在列车的不稳定重复荷载下轨道会出现垂向、横向的动态弹性变形和残余积累变形。
这些变形不仅影响列车的平稳运行而当这种变形累计到一定限度时威胁行车安全。
为了保持线路状态良好必须经常进行轨道结构的养护维修。
1.轨道不平顺的种类(1)高低不平顺：由于路基下沉，道床捣固不实等原因致使钢轨沿纵向产生不均匀下沉引起前后高低不平顺。
在列车动力作用下轨低与垫板、垫板与轨枕与道床顶面间会出现吊板或暗坑，对行车安全极为不利。
铁路轨道高低不平顺的预测方法分析摘要：铁路是人们进行远距离出行和物流运输的主要手段，对于铁路来说，其内部存在轨道变形的情况是难以避免的。
在近代铁路产生以来，经常通过轨道高地不平的模型来对于不平顺进行预测，这是铁路工作者进行维修并且制定相关计划的理论依据。
所以针对这个问题，本文首先介绍当前国外有关轨道不平顺问题的研究方法，然后对上述方法进行整合和创新，利用动态监测来实时反映数据，这样才能体现出影响铁路不平顺的要素来。
关键词：铁轨不平顺；高低；预测方法；特性矩阵当前在全世界范围内，铁路运输事业都呈现出了高速化的特点，与此同时，载重量也在不断增加。
在所有的铁轨结构中，有碴轨道具有着很强的优越性，当前已经成为了整个铁路运输体系中最重要的一个环节。
但是随着铁路的运行，轨道出现一定程度的形变是在所难免的，但是为了提高列车行车的安全性，改善运输条件，就需要在整个维护工作中投入大量的人力和物力。
一、铁轨不平顺以及其预测工作概说对于铁道不平顺来说，其本身有很多个类别，根据形变结果来分析，轨道不平顺可以分为两个类别，弹性和塑性不平顺；如果按照其表现形式来进行划分的话，又分为横向、垂向以及复合不平顺这几个类别；如果根据物理性质划分的话，又分为材料不平顺以及几何不平顺，其中材料不平顺往往是钢轨通过摩擦而损耗造成的。
当前我国对于铁路的维护工作分为三个类别，分别是大修、中修和小修，而维修工作除了维修之外，还包括保养和补修工作。
对铁轨不平顺的规律进行预测是当前轨道力学研究的一项重要内容，通过合理的预测才能确保整个轨道的维修安排等问题，通过合理而有效的计划，一方面可以取得较好的维修效果，保证铁路的安全运行。
日本最早在上个世纪六十年代初期调查了全国铁路的养护情况，发现发现铁轨高低不平顺的情况和整平工作是密切相关的。
下文着重探讨几何形位的不平顺内容，通过线路维修工作来对铁轨的运行状态进行改善。
二、利用特性矩阵描述轨道状态及预测轨道变形（一）影响轨道高低不平顺发展的因素影响轨道高低不平顺发展的因素众多,如轴重、年通过运量、列车速度、路基状态、轨道结构状态等等 ,这些影响因素权重不同, 而且有的变量难以用量化指标描述, 如路基状态.世界各国对影响因素采取不同的处理方法 ,有的较详细(如式(1)),有的较简单(如 ORE 研究),但不可避免地无法全面反映轨道变形的影响因素, 因此 ,本文提出特性矩阵法, 直接对轨检车动态数据进行分析 ,找出在不同检测时段其变化规律。
浅谈轨道不平顺的管理及分析摘要：轨道不平顺是衡量轨道状态质量的重要指标。
本文从两个角度对轨道不平顺的类别进行了划分，同时介绍了如何利用轨检车数据对轨道不平顺进行评定，最后阐述了如何通过各项检测数据去指导现场作业的一般思路。
关键字：轨道不平顺，波长，局部峰值评价法，TQI，轨检车。
1概述轨道不平顺是指轨道几何状态、尺寸和空间位置的偏差。
通俗的讲，即是直线地段轨道不平、不直；曲线地段轨道不圆顺；坡度地段偏离正确的顺坡变化尺寸，这些轨道偏差统称为轨道不平顺。
在普速铁路中，轨道的不平顺通常只会影响车辆的稳定性以及乘车的舒适性，但在高速铁路中，列车速度越快，由于轨道不平顺产生的轮轨作用力就越大，极易引发钢轨、轮轴断裂，甚至导致脱轨事故的发生。
随着高速铁路的发展和普及，轨道的平顺性越来越受到各方面关注，已经成为了现代机车车辆和轨道结构设计、养护、质量评定的重要手段。
2 轨道不平顺的分类2.1 按照激扰方向划分第一种分类方式是按照列车激扰作用方向划分，可分为垂向轨道不平顺、横向轨道不平顺及复合轨道不平顺。
其中垂向轨道不平顺包括高低不平顺和水平不平顺。
横向轨道不平顺包括轨向不平顺和轨距偏差不平顺。
复合不平顺则指的是在轨道同一位置上，垂向和横向不平顺共同作用形成的复合形式不平顺。
包括方向水平逆向复合不平顺和曲线起点与终点复合不平顺。
2.1.1高低不平顺高低不平顺是指轨道沿线路方向的竖向平顺性不良。
通常是由钢轨本身轧制误差，线路施工作业后的高程偏差，道床和路基沉降变形不均匀，线路空吊、道床板结，轨道垂向弹性不良以及车轨共振等引起的。
2.1.2水平不平顺水平不平顺是指线路左右两股钢轨顶面的相对高差。
水平不平顺包含水平差与三角坑两类。
其中，三角坑是指两股钢轨交替高低不平，且两个水平最大误差点之间的距离小于18 米，三角坑因三轮压紧，一轮减载悬空。
易产生爬轨脱轨，须尽快予以消除。
2.1.3轨向不平顺轨向不平顺是指轨道中心线在水平面上的平顺性不良。
轨道不平顺谱轨道不平顺谱是描述轨道结构不平顺程度的曲线图，它是轨道质量和行车安全的重要评价指标。
轨道不平顺包括轨距、轨向、水平和高低等方面的偏差，这些偏差会导致列车和轨道的振动，影响列车的运行平稳性和舒适性。
因此，对轨道不平顺谱的研究对于提高轨道质量和行车安全具有重要意义。
本文将从以下几个方面对轨道不平顺谱进行详细解析：一、轨道不平顺的概念及分类1.概念：轨道不平顺是指轨道几何形状和位置在水平、垂直和横向方向上的不规则变化。
轨道不平顺主要包括轨距、轨向、水平和高低等方面的偏差。
2.分类：根据偏差的波长和幅值，轨道不平顺可分为长波不平顺和短波不平顺。
长波不平顺主要指轨距和轨向的偏差，短波不平顺主要指水平和高低方向的偏差。
二、轨道不平顺谱的数学描述1.轨道不平顺功率谱密度（PSD）：轨道不平顺功率谱密度是描述轨道不平顺能量分布的函数，它反映了轨道不平顺在不同频率上的能量大小。
轨道不平顺功率谱密度可以通过傅里叶变换法、小波变换法等方法从时域信号中提取得到。
2.轨道质量指数（TQI）：轨道质量指数是综合反映轨道不平顺程度的指标，它包括了轨道不平顺的幅值和波长信息。
轨道质量指数可以通过对轨道不平顺功率谱密度进行积分得到。
三、轨道不平顺谱的分析方法1.时域分析：时域分析是对轨道不平顺信号进行直接分析，主要方法包括均值滤波、中值滤波等。
时域分析能够直观地反映轨道不平顺的幅值和变化趋势，但无法揭示轨道不平顺的频率特征。
2.频域分析：频域分析是对轨道不平顺信号进行频谱分析，主要方法包括快速傅里叶变换（FFT）、小波变换等。
频域分析能够揭示轨道不平顺的频率特征，但无法反映轨道不平顺在时域上的变化。
3.时频分析：时频分析是对轨道不平顺信号进行时域和频域的综合分析，主要方法包括短时傅里叶变换（STFT）、小波变换等。
时频分析能够同时反映轨道不平顺的时域特征和频域特征，但计算复杂度较高。
四、轨道不平顺谱的应用1.轨道质量评估：通过分析轨道不平顺谱，可以评估轨道的质量状况，为轨道维护和管理提供依据。
轨道复合不平顺的分析与整治轨道复合不平顺是指铁路轨道同一地点存在多种病害或相邻地点存在连续多处同一种病害。
轨道复合不平顺比轨道单项不平顺对行车安全威胁性更大，对于此类病害应引起高度重视，特别是在铁路第六次提速区段，建议将此类病害提级处理，即一级病害按二级及以上病害处理；二级病害按三级及以上病害处理。
迄今为止，我国铁路尚未对轨道复合不平顺规定过安全标准值，但是因其对行车安全威胁性大，有必要对其加以探讨。
轨道复合不平顺的形式很多，按照引起机车车辆横向力、垂向力复合方式不同，分为逆相位复合不平顺、顺相位复合不平顺、谐波振动复合不平顺等主要三种形式。
一、轨向、水平逆相位复合不平顺当存在轨道方向不平顺引起的车辆横向力与轨道水平不平顺引起的车辆横向力作用一致时（如图1所示：方向为正，水平为负），为轨道轨向、水平逆相位复合不平顺，对列车运行安全威胁最大。
图1 轨向与水平逆相位复合不平顺示意图1、轨道方向复合复合不平顺的计算公式如下：△y = ∣y―1.4△ h∣（公式1）式中：△y ---方向不平顺复合值y ----- 方向不平顺值△h --- 水平不平顺值2、轨道轨向、水平逆相位复合不平顺对行车安全指标的影响我们直接引用西南交通大学翟婉明教授著《车辆—轨道耦合动力学》对此项病害的计算结果（见表1）。
需要说明的是，这里选用的是一个波长为10米的方向不平顺，对应波长为12.5米的水平不平顺的逆相位复合不平顺。
表1：轨道复合不平顺对行车安全指标的影响表中：△h ----水平不平顺值y ----- 方向不平顺值P ------ 轮轨垂向作用力Q ------ 轮轴横向水平力Q/P ------ 脱轨系数△P/P ----轮重减载率a cy--------- 方向不平顺引起的水平加速度a c△h ------- 水平不平顺引起的水平加速度从表中可以看出，对轨道水平和方向逆相位复合不平顺安全限值起主控作用的动力学系数是轮重减载率，将轮重减载率静态指标控制为≤0.60，准静态指标控制为≤0.65，动态指标控制为≤0.80，脱轨系数动态指标控制为≤0.80。
重载铁路轨道不平顺谱的分析和表征航空航天技术的发展使得铁路运输在全球范围内得到了鼓舞，受到了政府部门和社会的重视。
因此，铁路的安全性和可靠性一直处于极高的水平。
但是，随着时代的发展，大量的货运、客运和列车数量的迅速增加，导致了轨道和车站设施的大量疲劳破坏。
此外，由于社会发展的原因，铁路线路的设计也受到了严重的限制，使得轨道的不平顺性成为防止铁路运行安全的重要因素。
因此，重载铁路轨道不平顺性的分析和表征具有十分重要的意义。
一般而言，铁路轨道不平顺性指的是轨道交叉枕和轨面不平整。
由于这两种问题，车辆速度明显降低，动荡摆动大大增加，列车也会出现突然的轨道跳动。
更为严重的是，当重载铁路轨道出现大量不平顺时，它们会增大发动机、制动器、转向装置等设备的负荷，从而导致轨道系统的严重破坏和不可预期的突发事件的发生。
因此，对重载铁路轨道不平顺性进行定量分析和表征，是解决铁路安全性和可靠性问题的重要步骤。
为了解决这一特殊问题，研究人员提出了多种重载铁路轨道不平顺性分析方法。
首先，采取统计学方法对不平顺性的变化特征进行研究，从而对重载铁路轨道的不平顺性进行定量评估。
统计学方法能够通过研究小范围样本的不平顺特征，从而反映整个轨道的不平顺性，从而判断其可靠性。
此外，还提出了采用数字图像处理、形状参数表征等定量技术，以识别和确定重载铁路轨道不平顺性的特征，有效提高重载铁路轨道的可靠性。
此外，研究人员也利用在线检测技术进行高精度巡查，以实时发现不平顺的轨道，有效控制不平顺的影响。
目前，许多巡检技术可以通过轨道位移和动荡摆动来检测不平顺的轨道，有效避免不良轨道对安全性、可靠性等产生负面影响。
最后，重载铁路轨道不平顺性的分析和表征还可以采用物理数学和力学模型等技术。
这类技术可以从数学和动力学角度分析铁路轨道的不平顺性和弹力特性，从而更好地预测轨道的形变和可靠性，有效提高铁路系统的安全性和可靠性。
综上所述，重载铁路轨道不平顺性的分析和表征具有重要的理论和实际意义。
一、铁路轨道不平顺概念轨道不平顺是指轨道几何形状、尺寸和空间位置的偏差。
广义而言,凡是直线轨道不平、不直对中心线位置和轨道高度、宽度正确尺寸的偏离曲线轨道不圆顺偏离曲线中心位置正确曲率、超高、轨距值,偏离顺坡变化尺寸等轨道几何偏差通称轨道不平顺。
二、铁路轨道不平顺的种类及产生原因轨道不平顺的种类很多,可按其对机车车辆激扰作用的方向、不平顺的波长等进行分类。
按机车车辆激扰作用的方向可分为垂向轨道不平顺、横向轨道不平顺、复合轨道不平顺。
按不平顺的波长可分为短波、中波、长波等。
不平顺的种类和变化垂向轨道不平顺包括高低、水平、扭曲、轨道短波不平顺和新轨垂向周期不平顺。
横向轨道不平顺包括轨道方向不平顺、轨距偏差造成的不平顺。
轨道同一位置上,垂向和横向不平顺共存形成的双向不平顺称为轨道复合不平顺。
危害较大的复合不平顺有方向水平逆向复不平顺、曲线头尾的几何偏差造成的不平顺。
1、高低不平顺高低不平顺是指轨道沿钢轨长度方向在垂向的凹凸不平。
它是由线路施工和大修作业的高程偏差,桥梁挠曲变形,道床和路基残余变形沉降不均匀,轨道各部件间的间隙不相等,存在暗坑、吊板,以及轨道垂向弹性不一致等造成的。
2、水平不平顺水平不平顺即轨道同一横断面上左右两轨面的高差。
在曲线上是指扣除正常超高的偏差部分,在直线上也是指扣除将一侧钢轨故意抬高形成的水平平均值后的偏差。
3、扭曲不平顺轨道平面扭曲有些国家称为平面性,我国常称为三角坑即左右两轨顶面相对于轨道平面的扭曲,用相隔一定距离的两个横断面水平幅值的代数。
差度量。
国际铁路联盟专门委员会将所谓“一定距离”定义为“作用距离”,指轴距、心盘距。
4、轨道短波不平顺即钢轨顶面小范围内的不平顺,它是由轨面不均匀磨耗、擦伤、剥离掉块、焊缝不平、接头错牙等形成的。
其中轨面擦伤、剥离掉块、焊缝不平、接头错牙等多是孤立的不具周期性,而波纹磨耗、波浪性磨耗具有周期性特征。
5、新轨垂向周期不平顺钢轨在轧制校直过程中,由于辊轮直径误差擦伤、剥离掉块、焊缝不平、接头错牙滚轧压力不均匀等因素,产生钢轨的周期性不平顺。
