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第五章线路监测技术

第一节使用三维定位方法推行线路精确维修

线路设备修理的基本任务是保持线路设备完整和质量均衡，使列车能以规定速度安全、平稳和不间断地运行，并尽量延长线路设备的使用寿命。实现列车安全运行，保证旅客舒适度，延长线路设备的使用寿命必须有高平顺性的轨道结构来保证。轨道的平顺性已经成为高速铁路和客运专线轨道管理的核心问题和技术关键问题。通过第六次大提速以来的维修实践以及对高速铁路和客运专线的研究，我们认识到利用三维定位系统，改变传统作业方式，是实现工务维修数字化，提高作业效率和作业精度，实现线路修理目标的有效手段。

一、设置三维定位系统的意义

列车的运行是由轨道来导向的，轨道的平顺性也就一定程度上决定了列车的安全运行和舒适程度。铁路线路包括线路平面和线路纵断面。线路平面是线路中心线在水平面上的投影，线路平面由直线、圆曲线和缓和曲线构成。线路纵断面是线路中心线展直后在纵向垂直面上的投影，线路纵断面由平道、坡道以及设置在变坡点处的竖曲线构成。列车只有在与其运行速度相匹配平、纵断面上运行，才能保证行车安全并满足旅客舒适度要求。

1.线路平面维修

直线维修

线路平面由直线、圆曲线和缓和曲线构成，在《铁路线路修理规则》中要求直线目视顺直，轨向要在容许偏差管理值范围内。轨向是指钢轨头部内侧面沿钢轨方向的横向凹凸不平顺，以10m弦量取的最大矢度。单股轨向不良，引起轨距超限。若轨向不良处理不当，盲目改道或拨道，造成两股钢轨同方向轨向不良，线路就产生了“大方向”或“假曲线”，说明线路已经脱离了设计平面位置，在列车运行速度低时表现不明显，随着列车运行速度的提高，这种“大方向”和“假曲线”就成了晃车整治的重点和难点。按《规范》规定，曲线半径一般不超过12000m，但目前全局半径大于12000的大半径短曲线22条，最大曲线半径40000m，部分大半径短曲线产生的原因与维修不当，盲目改道或拨道有直接关系。如果在曲线之间或岔区附近盲目拨道，就可能降低曲线之间或曲线与道岔之间的夹直线长度。

曲线维修

=1\*GB4㈠圆曲线正矢、超高与舒适度的关系

在《铁路线路修理规则》中要求曲线应保持圆顺，目前曲线的圆顺度通过缓和曲线的正矢与计算正矢差、圆曲线正矢最大最小值差、圆曲线正矢连续差三个容许偏差管理值来控制。曲线正矢用弦绳在钢轨踏面下16mm处测量；计算圆曲线正矢采用公式f圆＝L2/8R计算。

其中f圆-圆曲线正矢（mm）；

L-测量曲线正矢的弦线长（m）；

R-圆曲线半径（m）

缓和曲线正矢应均匀递增或递减，缓和曲线正矢递增量f增＝f圆/m，其中m＝l0/10，l0为缓和曲线长度。

缓和曲线始点正矢为递增量的六分之一，即f增/6；缓和曲线终点正矢为圆曲线正矢与缓和曲线递增量六分之一的差，即f圆-f增/6。

如果曲线是圆顺的，其圆曲线部分各点的正矢变化应该基本上相等，两端缓和曲线上的正矢应该按照半径的变化而成比例递减。由公式f圆＝L2/8R可以看出，正矢与圆曲线半径成反比。由f圆＝L2/8R可得曲线半径R＝L2/8f圆,将R＝L2/8f圆代入影响旅客舒适度的欠超高计算公式Hc=11.8v2max/R-H

式中H——实设超高（mm）；

Hc——未被平衡欠超高（mm），一般控制在75mm以下，最好控制在60mm以内；

vmax——线路容许速度（km/h）；

可得Hc=11.8*8f圆v2max/L2-H

由上式可以看出，当线路容许速度vmax、实设超高H、

测量曲线正矢的弦线长L一定时，圆曲线正矢f圆越大，未被平衡欠超高Hc越大，舒适度也就越差，若相邻两点间圆曲线正矢f圆急剧变化，就会引起未被平衡欠超高随之变化，引起旅客舒适度降低，这就是为什么要控制圆曲线正矢连续差的原因；若在某一点盲目拨道，引起圆曲线正矢f圆大到一定程度，线路就脱离了设计的平面位置，实设超高提供的向心力不足以抵消列车运行的离心力时，就会直接危及到行车安全，甚至产生灾难性后果。

=2\*GB4㈡缓和曲线和超高顺坡率

x

x

y

我国一直采用直线型超高顺坡的三次抛物线型缓和曲线

y＝x3/6Rl0（1+2x4/35R2l02+……）

xy－缓和曲线上任意一点的横、纵坐标

l0－缓和曲线全长

缓和曲线作用：一是机车车辆离心力逐渐增加，行车平稳；二是外轨超高和轨距加宽逐渐变化。

ZH

ZH

HY

l0

h

外轨

内轨

超高顺坡率i0＝H/l0

曲线超高应在整个缓和曲线内顺完，容许速度大于120km/h的线路，顺坡坡度不应大于1/(10vmax)，其他线路不应大于1/(9vmax)；如缓和曲线长度不足，顺坡可延伸至直线上；如无缓和曲线，容许速度大于120km/h的线路，