廣州地鐵1號線曲線鋼軌軌底坡的調整

廣州地鐵1號線曲線鋼軌軌底坡的調整摘　要　介紹了廣州地鐵1號線曲線內軌軌底坡的設置情況,簡述了由于鋼軌軌底坡設置不合理而引起的危害,并結合地鐵的實際情況,提出了調整軌下墊板坡度的解決辦法,取得了良好的實際效果。關鍵詞　地鐵,曲線軌道,軌底坡,調整1基本情況 廣州地鐵1號線的線路主要技術標準如下: ①設計最大行車速度80ｋｍ/ｈ。 ②最小曲線半徑,區間正線在一般地段為400ｍ,困難地段為300ｍ;輔助線在一般地段為200ｍ,困難地段為150ｍ;車站一般設在直線上,困難時可設在Ｒ≥800ｍ的曲線上。 ③ 區間正線最大線路坡度為30‰,最小坡度為3‰。 ④ 列車6輛編組,全長139.48ｍ。 ⑤ 設計軸重為160ｋＮ。 ⑥ 正線及輔助線采用高碳微釩(ＰＤ3)鋼軌,正線采用無縫線路。 1號線軌道設計采用1∶40的軌底坡,當超高超過38ｍｍ時,內軌將向線路外傾斜。為防止鋼軌受擠壓后向線路外翻倒,軌底坡的設計遵照了曲線內軌不能外傾的原則,當曲線的超高超過38ｍｍ時適當加大內軌的軌底坡,從而使內軌的軌底坡線呈水平狀。2 存在的問題 從1號線多年運營的實際情況來看,小半經曲線的鋼軌主要存在如下幾個問題: ① 從運營后2～3年開始,在小半徑曲線的內軌軌頭外側普遍出現壓潰和飛邊。 ②波浪型磨耗較為嚴重,特別在小半徑曲線地段。在2002年初,測得波浪型磨耗最大的波谷深達1.2ｍｍ。為保障運營安全,于2002年底已更換曲線的波浪型磨耗鋼軌6.8ｋｍ。 ③小半經曲線外軌的內側經常出現剝落掉塊的情況,有的甚至已達到重傷報廢標準而須提前更換。3 軌底坡的調整方案3.1原因分析 從1號線多年運營的實際情況來看,小半經曲線鋼軌的軌底坡設置,不能滿足輪軌受力關系的要求。曲線內軌和車輪的接觸面沒有位于鋼軌的軸心,而在軌頭外側,鋼軌受力不合理,從而造成內軌軌面外側磨耗,以及外軌軌面內側磨耗的不均勻磨耗現象。3.2軌底坡的調整方案 根據廣州地鐵1號線的實際情況,采用調整鐵墊板或橡膠墊板的坡度來調整軌底坡;同時,在滿足軌底坡調整的情況下,盡量減少鐵墊板或橡膠墊板的規格類型。通過扣件橫向抗力和錨固螺栓抗拔力的檢算,經計算決定采用-1∶40和-1∶30兩種規格的墊板。 1)曲線內軌水平時外軌超高值計算 設ｈ為曲線外軌超高,ｓ為兩股鋼軌的中心距,則有:1/40-ｈ/ｓ=0 對60ｋｇ/ｍ鋼軌,ｓ=1508ｍｍ,可算得ｈ=37.7ｍｍ。 2) 曲線內軌中心線偏離垂線而外傾1/40時的外軌超高計算　　 此時有:1/40-ｈ/ｓ=-1/40 可算得ｈ=75.4ｍｍ。 為盡量減少鐵墊板或橡膠墊板的規格,從超高37.7～75.4ｍｍ的中點作為軌底坡是否調整的分界點。即該點超高為56ｍｍ。3)曲線內軌中心線偏離垂線而外傾1/30時的外軌超高計算　　 此時有:1/40-ｈ/ｓ=-1/30可得ｈ=87.9ｍｍ。 所以,為使曲線內軌基本上保持不外傾,當ｈ<56ｍｍ時,曲線內軌軌底坡可不作調整;當56ｍｍ≤ｈ<90ｍｍ時,曲線內軌軌底坡設為-1∶40;當ｈ≥90ｍｍ時,曲線內軌軌底坡設為-1∶30。 根據1號線的實際情況,選定長壽路站—陳家祠站下行線ＺＫ6+657.35～ＺＫ7+235.78和東山口站—烈士陵園站下行線ＺＫ12+231.33～ＺＫ12+439.25的兩曲線為實驗段,按要求更換了兩曲線內軌的鐵墊板,以調整軌底坡的設置。其曲線要素見表1。4 調整方案的效果評價 在軌底坡調整前后,對實驗段兩曲線內軌的軌底坡進行測量,部分數據見表2。 根據實驗段的測量數據,以及從曲線鋼軌頂面上被車輪碾磨出的光帶位置變化情況,可得出以下結果。 1) 軌底坡調整后曲線內軌的光帶向軌頂中心移動了10ｍｍ左右,基本接近鋼軌的中心線,可見此次軌底坡調整已取得了較好的效果。 2) 曲線外軌的光帶并沒有因內軌軌底坡調整而產生明顯的變化。 3) 有少數地段曲線內軌的光帶沒有達到理想的效果,主要原因是:由于地鐵1號線采用短枕式整體道床,施工時軌底坡較難控制;軌底坡調整前測量的數據表明軌底坡有較大的離散性,由于軌底坡調整施工以及養護維修的實際情況,鐵墊板只能采用兩種調整規格,故調整時難以適應原有軌底坡離散性大的特點。5 結 語 軌底坡設置是否合理,可根據鋼軌頂面上的由車輪碾磨形成的光帶位置來判定。若光帶偏離軌頂中心向內,說明軌底坡設置不足;若光帶偏離軌頂中心向外,說明軌底坡設置過大;若光帶居中,說明軌底坡合適。地鐵1號線長壽路站—陳家祠站、東山口站—烈士陵園站下行線兩曲線的軌底坡經調整后,從運營1年多的情況來看,曲線內軌光帶居中,鋼軌的壓潰和飛邊、剝落掉塊明顯減少,波浪型磨耗也明顯減輕,說明其軌底坡的調整設置是合理、可行和有效的。參考文獻[1]　鐵道部工務局.線路業務[Ｍ].北京:中國鐵道出版社,2000.