鋼軌波磨講座

1、鋼軌不平順波磨 （鋼軌固定周期的不平順） 波磨形式有很多種 不同的軌道結(jié)構(gòu)類型都可能發(fā)生波磨 不同類型的波磨有相同的規(guī)律：波長(zhǎng)=速度/頻率 鋼軌波磨的發(fā)生機(jī)理 1993年以及之后提出的一般鋼軌波磨的機(jī)理仍然是成立的。 鋼軌損傷機(jī)理 為什么荷載作用下的鋼軌會(huì)發(fā)生形狀變化？ l鋼軌(塑性）流動(dòng)，磨耗，相對(duì)離心力，塑性彎曲 l磨耗是最常見(jiàn)的損傷形式 -磨耗（切向力）*滑動(dòng)力 l磨耗率在一些地下線路中非常高 -切向力取決于摩擦 -u=0.6，則T/N=0.6 -滑動(dòng)發(fā)生條件苛刻的曲線地段：切向力和滑動(dòng)力都很高，所以磨耗嚴(yán)重。 -在軸重較低的情況下，較高的切向力與輪軌正壓力的比值也可以造成軌道的損傷。

2、固定波長(zhǎng)機(jī)理 固定波長(zhǎng)指沿著鋼軌波磨的波長(zhǎng)和發(fā)生位置是固定的。 固定波長(zhǎng)機(jī)理中的固定波長(zhǎng)是由固定頻率決定的。 按損傷類型來(lái)分類比1993年提出的分類方法更為方便。 在近幾年提出了一些新的固定波長(zhǎng)機(jī)理。 -軌道結(jié)構(gòu)是多樣性的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，在軌道系統(tǒng)中可能發(fā)生波磨，就像流 感一樣，總是要采取措施，但是無(wú)法根除。在新的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下波 磨反復(fù)發(fā)生。（SLG 1990年提出) Pinned-Pinned共振波磨 圖上所示的是TUB和Chalmers發(fā)生的固定波長(zhǎng)的“pinned-pinned” 共 振波磨，這種是（鐵路）主干線上發(fā)生的典型的波磨。 這種波磨也發(fā)生在地鐵中。 1982年KLJ,RWG,SLG

3、提出“pinned-pinned”共振加劇了波磨，但不 是波磨產(chǎn)生的原因。 （輪對(duì)）二階扭轉(zhuǎn)共振（200-300HZ) 二階扭轉(zhuǎn)共振更多發(fā)生于地鐵線路的波磨，也滿足固定波長(zhǎng)原理。 需要一些測(cè)試來(lái)確認(rèn)二階輪對(duì)扭轉(zhuǎn)共振引發(fā)的波磨。 （輪對(duì)）二階扭轉(zhuǎn)共振：如“車轍”，發(fā)生在內(nèi)軌 在波谷有磨耗碎屑并發(fā)生鋼軌塑性流動(dòng)。 -這種嚴(yán)重的波磨可能是“粘-滑”機(jī)理造成的。 扣件系統(tǒng)的共振（通常為400HZ左右) 任何低阻尼的鐵墊板/軌枕/橡膠墊板共振 - （1993年Grassie Kalousek論文中提到）盡管支承塊式軌道結(jié)構(gòu)大量發(fā) 生此類問(wèn)題，但不僅是支承塊式軌道結(jié)構(gòu)存在此類問(wèn)題 扣件系統(tǒng)共振（北京地鐵）

4、 l 打磨前和打磨 后（由鋼軌打 磨器的RML 和RCA測(cè)量） l 可以觀察到鋼 軌波磨周期 P2力共振和一階扭轉(zhuǎn)共振：通常為40-100HZ P2共振：與簧下質(zhì)量和軌道剛度有關(guān) 一階扭轉(zhuǎn)：車輪反生相反方向的扭轉(zhuǎn) 上述中任一一種共振均可以造成波磨，當(dāng)兩種共振疊加時(shí)，問(wèn)題有時(shí) 會(huì)變得更加嚴(yán)重 在鋼軌接頭處、焊縫處會(huì)加劇 長(zhǎng)波長(zhǎng)不平順 當(dāng)頻率可與建筑物發(fā)生共振時(shí)，會(huì)引發(fā)地面振動(dòng)的問(wèn)題。 車輪不圓順 措施：預(yù)防措施 1993年文獻(xiàn)中提到的措施是比較中肯的。 提高鋼軌的硬度來(lái)降低磨耗是有效的措施。 -德國(guó)德鐵/VAE進(jìn)行過(guò)測(cè)試 -哥本哈根S-Ban 彈性橡膠墊板不再像10年前那樣被視為解決問(wèn)題的萬(wàn)能藥

5、 外軌采用潤(rùn)滑裝置 -采用摩擦管理的辦法，讓內(nèi)軌承擔(dān)更多的荷載來(lái)降低外軌磨耗的措施 是有效的。 措施：摩擦控制 最大的優(yōu)勢(shì)：摩擦控制可以減輕任何損傷機(jī)理是磨耗類型的波磨（不 僅是粘滑機(jī)理） -不需要理解固定波長(zhǎng)機(jī)理等原理，有良好的可實(shí)施性 -具體的設(shè)置位置是可確定的 -降低摩擦系數(shù)，降低T/N，降低表面損傷 措施：二階扭轉(zhuǎn)共振 （輪對(duì)上）增加動(dòng)力吸振器可減輕共振 在美國(guó)的某項(xiàng)目中曾提議，但沒(méi)有得到贊助 措施：提高轉(zhuǎn)向性能 l提高轉(zhuǎn)向性能 -鋼軌曲線波磨的原因 兩側(cè)輪對(duì)的縱向蠕滑力不同； 通常外側(cè)的輪對(duì)處于滑動(dòng)狀態(tài)，內(nèi)側(cè)輪對(duì)處于由外側(cè)輪對(duì)滑動(dòng)力驅(qū)動(dòng)造 成的粘滑振動(dòng)狀態(tài)； 在小曲線半徑上，驅(qū)動(dòng)狀態(tài)

6、和無(wú)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的縱向蠕滑力是不同的； 在大的曲線半徑地段需要牽引力使外側(cè)輪對(duì)發(fā)生滑動(dòng)； 在所有的實(shí)例中，彈性轉(zhuǎn)向架效果較好。 l增加欠超高使兩側(cè)輪對(duì)的切向力較平均，降低了最大切向力，降低波磨； l提高轉(zhuǎn)向性能降低波磨發(fā)展的速率 措施：軌道結(jié)構(gòu)形式 軌道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)共振響應(yīng)，接觸力的共振峰值是不希望看到的 ； 但是，（共振峰值）并不總是意味著發(fā)生波磨； 直到有確切的證據(jù)表明波磨在哪兒發(fā)生，哪兒沒(méi)有發(fā)生，我的建議就 是避免出現(xiàn)共振。 北京地鐵，上海地鐵等發(fā)生的波磨就是與（軌道結(jié)構(gòu)引起的共振）密 切相關(guān)的。 結(jié)論（一） 波磨理論包括“損傷機(jī)理”和“固定波長(zhǎng)機(jī)理”，提供了解釋波磨現(xiàn) 象的依據(jù) 磨耗是最常見(jiàn)的（鋼軌）損傷（與短波波磨和噪音都密切相關(guān)） 固定波長(zhǎng)機(jī)理是指（波磨）頻率不變的現(xiàn)象 -50-100HZ是P2力共振（波磨） -450-1200HZ是PINNED-PINNED共振（波磨） -其余”固定波長(zhǎng)機(jī)理“的波磨（頻率）介于（上述）兩者之間 結(jié)論（二） 現(xiàn)在已經(jīng)提出和發(fā)