高速铁路轨道监控及轨检课件.ppt

1、高速铁路轨道状态变化规律的探索高速铁路轨道状态变化规律的探索 以人为本，理念为魂。高铁设备养修工作者除了事业以人为本，理念为魂。高铁设备养修工作者除了事业心、责任心以外，最重要的职业素养之一，就是能否从高心、责任心以外，最重要的职业素养之一，就是能否从高速铁路的自身规律性出发，科学地确立高铁设备养修工作速铁路的自身规律性出发，科学地确立高铁设备养修工作的基本理念。因为，人类社会的一切活动都有其自身的认的基本理念。因为，人类社会的一切活动都有其自身的认识论、方法论问题。这是一个不以人的意志为转移的客观识论、方法论问题。这是一个不以人的意志为转移的客观规律。有了科学的理念，才能正确支配高铁设备养修

2、工作规律。有了科学的理念，才能正确支配高铁设备养修工作的行为实践。才能纲举目张，得心应手，事半功倍，少走的行为实践。才能纲举目张，得心应手，事半功倍，少走弯路。弯路。1.1.高铁设备养修工作者需要确立的基本理念高铁设备养修工作者需要确立的基本理念 “以铜为镜可以正衣冠，以史为鉴可以知兴替。以铜为镜可以正衣冠，以史为鉴可以知兴替。”这这是我国唐代流传至今的醒世箴言。它告诫人们：认真了解是我国唐代流传至今的醒世箴言。它告诫人们：认真了解历史，从中汲取经验教训，能够更加清醒地审视现在，展历史，从中汲取经验教训，能够更加清醒地审视现在，展望未来，有助于驾驭自己，把握兴衰成败。这里，蕴含着望未来，有助于

3、驾驭自己，把握兴衰成败。这里，蕴含着深刻的人生哲理。需要告诉大家的是，我们上海局的历代深刻的人生哲理。需要告诉大家的是，我们上海局的历代工务工作者在几十年的工作实践探索中，已经形成了自己工务工作者在几十年的工作实践探索中，已经形成了自己的工务文化。这一文化的思想核心，就是建立在对工务工的工务文化。这一文化的思想核心，就是建立在对工务工作认识论、方法论基础之上的工务工作理念体系。作认识论、方法论基础之上的工务工作理念体系。整个体系涵盖了工务领域的技术、业务、管理，思路、方整个体系涵盖了工务领域的技术、业务、管理，思路、方法、作风，安全、质量、效益，体制、机制、效率，教育、法、作风，安全、质量、效

4、益，体制、机制、效率，教育、科研、人才，生产、生活、文化等各个方面，我曾经对此科研、人才，生产、生活、文化等各个方面，我曾经对此作过理性的归纳。相信一些经历过的老同志，至今可能还作过理性的归纳。相信一些经历过的老同志，至今可能还记忆犹新。当然，为了紧扣今天的主题，我不能一一展开，记忆犹新。当然，为了紧扣今天的主题，我不能一一展开，只能用最精简的篇幅，谈一谈在高速铁路轨道养修工作中只能用最精简的篇幅，谈一谈在高速铁路轨道养修工作中必须要确立的五个基本理念。必须要确立的五个基本理念。1.1.高铁设备养修工作者需要确立的基本理念高铁设备养修工作者需要确立的基本理念1高铁轮轨关系：高铁轮轨关系：社会对

5、高速铁路的运营需求是，安全、高速、平稳、正社会对高速铁路的运营需求是，安全、高速、平稳、正点、舒适、不间断。而满足这些需求的社会责任，却实实在点、舒适、不间断。而满足这些需求的社会责任，却实实在在地落到了在座的各位高铁养修工作者的头上。高铁轮轨关在地落到了在座的各位高铁养修工作者的头上。高铁轮轨关系这是一个极其复杂的涉及技术、经济和管理领域的多个专系这是一个极其复杂的涉及技术、经济和管理领域的多个专业的系统论大课题。在这里，我无意奢谈轮轨关系的本身，业的系统论大课题。在这里，我无意奢谈轮轨关系的本身，而只是提醒大家：必须站在肩负重大社会责任和历史责任的而只是提醒大家：必须站在肩负重大社会责任和

6、历史责任的高度，牢固树立高铁轮轨关系的新理念，并将其置于基本理高度，牢固树立高铁轮轨关系的新理念，并将其置于基本理念的首位，以统揽全局。这样，才有利于每位高铁人对自己念的首位，以统揽全局。这样，才有利于每位高铁人对自己所处特殊环境的理性判断与宏观把握。所处特殊环境的理性判断与宏观把握。1.1.高铁设备养修工作者需要确立的基本理念高铁设备养修工作者需要确立的基本理念 从系统结构来看，高铁轮轨关系是由其运输强度、动车从系统结构来看，高铁轮轨关系是由其运输强度、动车运行品质、轨道结构特点、轨下基础类型、线路平纵断面条运行品质、轨道结构特点、轨下基础类型、线路平纵断面条件等各种系统要素所决定的。这些要

7、素的组合，形成了高铁件等各种系统要素所决定的。这些要素的组合，形成了高铁轮轨关系的基本特点。下面是一个描述轮轨间相互作用的简轮轨关系的基本特点。下面是一个描述轮轨间相互作用的简易动力学模型：易动力学模型：P=P01+Z/g(22/2)式中：式中：P轮轨间相互作用力；轮轨间相互作用力；P0列车静轮重；列车静轮重；Z轨轨道不平顺值；道不平顺值；g重力加速度重力加速度(常数常数)；列车运行速度；列车运行速度；轨道不平顺波长。轨道不平顺波长。1.1.高铁设备养修工作者需要确立的基本理念高铁设备养修工作者需要确立的基本理念 可见，列车运行时轮轨之间相互作用力是由列车静轮重可见，列车运行时轮轨之间相互作用

8、力是由列车静轮重与轨道不平顺引起的附加动力两个部分组成。其中，附加动与轨道不平顺引起的附加动力两个部分组成。其中，附加动力与列车静轮重、轨道不平顺值成正比，与列车运行速度的力与列车静轮重、轨道不平顺值成正比，与列车运行速度的平方值成正比，与轨道不平顺波长平方值成反比。在相同不平方值成正比，与轨道不平顺波长平方值成反比。在相同不平顺条件下，同样静轮重的列车在通过时速为平顺条件下，同样静轮重的列车在通过时速为140、160、200、250、300、350 km时，轮轨间产生的附加动作用力分时，轮轨间产生的附加动作用力分别为列车通过时速别为列车通过时速120 km的的1.36、1.78、2.78、4

9、.34、6.25、8.51倍。尽管高铁动车的静轮重比我国既有线上运行的重载倍。尽管高铁动车的静轮重比我国既有线上运行的重载货物列车静轮重要轻不少，然而严酷的事实是，由于动车时货物列车静轮重要轻不少，然而严酷的事实是，由于动车时速的大幅度提升，除了静轮重以外的附加动作用力却成几何速的大幅度提升，除了静轮重以外的附加动作用力却成几何级数地倍增。这是高铁轮轨关系中，一个十分显著的由量变级数地倍增。这是高铁轮轨关系中，一个十分显著的由量变到质变的新特点、新考验。这也是我之所以强调，高铁养修到质变的新特点、新考验。这也是我之所以强调，高铁养修工作者一定要把树立高铁轮轨关系理念放在首位的基本着眼工作者一定

10、要把树立高铁轮轨关系理念放在首位的基本着眼点。点。1.1.高铁设备养修工作者需要确立的基本理念高铁设备养修工作者需要确立的基本理念 勿庸置疑，动车高速运行所产生的附加动力冲击，对轨勿庸置疑，动车高速运行所产生的附加动力冲击，对轨道及其养修工作造成的影响是很大的。它既要求轨道结构具道及其养修工作造成的影响是很大的。它既要求轨道结构具有足够的强度与刚度，能够抵御列车对轨道状态的动力破坏有足够的强度与刚度，能够抵御列车对轨道状态的动力破坏作用；又要求轨道几何状态经常保持高度平顺、均衡良好，作用；又要求轨道几何状态经常保持高度平顺、均衡良好，确保列车按规定的最高速度安全、平稳、不间断地运行。必确保列车

11、按规定的最高速度安全、平稳、不间断地运行。必须清醒地认识到，高铁轨道不平顺须清醒地认识到，高铁轨道不平顺(包括静态不平顺与列车作包括静态不平顺与列车作用下的动态不平顺用下的动态不平顺)对附加动力的产生起着决定性的作用。轨对附加动力的产生起着决定性的作用。轨道初始不平顺在高速条件下产生的轮轨间附加动作用力，会道初始不平顺在高速条件下产生的轮轨间附加动作用力，会加剧轨道不平顺的积累与发展；而发展了的轨道不平顺又能加剧轨道不平顺的积累与发展；而发展了的轨道不平顺又能导致轮轨间附加动作用力的进一步加大，继而造成轨道变形导致轮轨间附加动作用力的进一步加大，继而造成轨道变形速率的进一步加快，引起恶性循环。

12、因此，树立高铁轮轨关速率的进一步加快，引起恶性循环。因此，树立高铁轮轨关系新理念，对于高铁养修工作克服盲目性、增强科学性，具系新理念，对于高铁养修工作克服盲目性、增强科学性，具有重要的现实意义。有重要的现实意义。1.1.高铁设备养修工作者需要确立的基本理念高铁设备养修工作者需要确立的基本理念 当然，高铁轮轨关系除了最基本的动力学关系之外，还当然，高铁轮轨关系除了最基本的动力学关系之外，还有轮轨间的摩擦与接触关系，车、线、桥的耦合振动关系等有轮轨间的摩擦与接触关系，车、线、桥的耦合振动关系等等，这里面涉及相当的专业理论深度。有些问题，还有待于等，这里面涉及相当的专业理论深度。有些问题，还有待于在

13、今后的理论与实践结合中加深认识。在今后的理论与实践结合中加深认识。1.1.高铁设备养修工作者需要确立的基本理念高铁设备养修工作者需要确立的基本理念2.两个基本观点两个基本观点:工务工作是以设备状态变化规律和运输市场需求为依据工务工作是以设备状态变化规律和运输市场需求为依据的技术经济活动，一切安排必须服从于设备状态和运输市场的技术经济活动，一切安排必须服从于设备状态和运输市场的客观需要，这是工务工作的基本出发点；工务部门必须使的客观需要，这是工务工作的基本出发点；工务部门必须使设备经常保持均衡良好状态，确保列车按规定的最高速度，设备经常保持均衡良好状态，确保列车按规定的最高速度，安全、平稳、不间

14、断地运行，以最为经济的投入，获得最大安全、平稳、不间断地运行，以最为经济的投入，获得最大的产出效益，这是工务工作的最终归宿点。的产出效益，这是工务工作的最终归宿点。上述两个基本观点，是工务工作的基础性理念。它萌芽上述两个基本观点，是工务工作的基础性理念。它萌芽于上世纪七十年代末上海局线路养修工作改革的实践，即：于上世纪七十年代末上海局线路养修工作改革的实践，即：安华养路工区科学养路经验的总结；形成于安华养路工区科学养路经验的总结；形成于1984年起，全局年起，全局推行轨道推行轨道“状态修状态修”的上海局工务技术、经济话动；完善于的上海局工务技术、经济话动；完善于1989年铁道部南京会议后，向全

15、路推广轨道年铁道部南京会议后，向全路推广轨道“状态修状态修”的铁的铁道部战略决策过程。道部战略决策过程。1.1.高铁设备养修工作者需要确立的基本理念高铁设备养修工作者需要确立的基本理念 两个基本观点的科学内涵在于它从工务工作的内部规律两个基本观点的科学内涵在于它从工务工作的内部规律性出发，站在认识论与方法论的高度，准确地回答了工务工性出发，站在认识论与方法论的高度，准确地回答了工务工作的本质属性：是以设备状态变化规律和运输市场需求为依作的本质属性：是以设备状态变化规律和运输市场需求为依据的技术经济活动；回答了此项工作的基本出发点为：一切据的技术经济活动；回答了此项工作的基本出发点为：一切安排必

16、须服从于设备状态和运输市场的客观需要；回答了工安排必须服从于设备状态和运输市场的客观需要；回答了工务部门的基本责任就是：必须使设备经常保持均衡良好状态，务部门的基本责任就是：必须使设备经常保持均衡良好状态，确保列车按规定的最高速度，安全、平稳、不间断地运行；确保列车按规定的最高速度，安全、平稳、不间断地运行；回答了工务工作的最终归宿点是：以最为经济的投入，获得回答了工务工作的最终归宿点是：以最为经济的投入，获得最大的产出效益。最大的产出效益。1.1.高铁设备养修工作者需要确立的基本理念高铁设备养修工作者需要确立的基本理念 两个基本观点，回答了工务工作的四个基本问题。三十两个基本观点，回答了工务

17、工作的四个基本问题。三十多年后的今天，尽管设备装备标准、运输强度、养修手段、多年后的今天，尽管设备装备标准、运输强度、养修手段、方式方法、生产布局、人员结构等生产要素均发生了一系列方式方法、生产布局、人员结构等生产要素均发生了一系列的变化，尤其是高铁的变化更大。然而，千变万变，工务工的变化，尤其是高铁的变化更大。然而，千变万变，工务工作的本质属性、基本出发点、工务部门的基本责任、工务工作的本质属性、基本出发点、工务部门的基本责任、工务工作的最终归宿点都不会改变。因此，无论是过去、现在和将作的最终归宿点都不会改变。因此，无论是过去、现在和将来，两个基本观点始终是工务工作理念体系中最根本的理念，来

18、，两个基本观点始终是工务工作理念体系中最根本的理念，是工务认识论与方法论的思想源泉。是工务认识论与方法论的思想源泉。1.1.高铁设备养修工作者需要确立的基本理念高铁设备养修工作者需要确立的基本理念1.1.高铁设备养修工作者需要确立的基本理念高铁设备养修工作者需要确立的基本理念3.3.轨道轨道“状态修状态修”:轨道轨道“状态修状态修”顾名思义是根据轨道设备技术状态的顾名思义是根据轨道设备技术状态的实际需要，进行适时的合理的养护维修，因而又可称为轨道实际需要，进行适时的合理的养护维修，因而又可称为轨道前沿预防性临界修。必须指出的是：前沿预防性临界修。必须指出的是：“状态修状态修”也是按计划也是按计

19、划进行的，但只是在设备状态需要修时才进行。其目的是在保进行的，但只是在设备状态需要修时才进行。其目的是在保证设备质量均衡良好、安全平稳的前提下，通过合理的养护证设备质量均衡良好、安全平稳的前提下，通过合理的养护维修以及重点病害整治，延长设备使用寿命，延长大修周期，维修以及重点病害整治，延长设备使用寿命，延长大修周期，有效地降低养修成本，提高整个大修周期内（即轨道更新寿有效地降低养修成本，提高整个大修周期内（即轨道更新寿命周期内）的经济效益。这与上世纪命周期内）的经济效益。这与上世纪70年代初，国外形成的年代初，国外形成的以设备一生为研究对象，追求其全寿命周期费用的经济性为以设备一生为研究对象，

20、追求其全寿命周期费用的经济性为目的设备综合工程学，有着本质上的联系。目的设备综合工程学，有着本质上的联系。“状态修状态修”的实施步骤为：的实施步骤为：(1)摸规律摸规律(即：设备变化规律，养修工作规律即：设备变化规律，养修工作规律)；(2)划界限划界限(即：什么状态该做，做到什么状态即：什么状态该做，做到什么状态)；(3)标准化标准化(从关键作业入手，明确怎么做的问题从关键作业入手，明确怎么做的问题)；(4)质量控制质量控制(设备状态控制，作业质量控制设备状态控制，作业质量控制)；(5)技术经济效益分析技术经济效益分析(安全、质量、成本安全、质量、成本)。“状态修状态修”理念的本质，是以设备的

21、一生为研究对象，理念的本质，是以设备的一生为研究对象，做到该修的一定修好，不该修的坚决不修，能推迟的决不提做到该修的一定修好，不该修的坚决不修，能推迟的决不提前，追求其全寿命技术、经济、社会综合效益的最大化。可前，追求其全寿命技术、经济、社会综合效益的最大化。可以确信，在实际工作中树立轨道以确信，在实际工作中树立轨道“状态修状态修”的科学理念，这的科学理念，这对于高铁养修工作者拓宽视野、发掘智慧、立足当前、着眼对于高铁养修工作者拓宽视野、发掘智慧、立足当前、着眼长远，全面提升职业素养一定大有裨益。长远，全面提升职业素养一定大有裨益。1.1.高铁设备养修工作者需要确立的基本理念高铁设备养修工作者

22、需要确立的基本理念4.4.预防为主、预防与整治相结合预防为主、预防与整治相结合:早在一九五五年我国铁路颁布了第一部早在一九五五年我国铁路颁布了第一部线路维修规则线路维修规则以后，就明确了以后，就明确了“预防为主、预防与整治相结合预防为主、预防与整治相结合”的线路养的线路养修工作方针。这一方针摒弃了建国初期一度盛行的修工作方针。这一方针摒弃了建国初期一度盛行的“头痛医头痛医头，脚痛医脚，设备坏了再修头，脚痛医脚，设备坏了再修”的落后理念。尽管当时相应的落后理念。尽管当时相应的线路维修制度存在着不分运输强度、不论线路状态，统统的线路维修制度存在着不分运输强度、不论线路状态，统统规定一年一遍维修的规

23、定一年一遍维修的“一刀切一刀切”弊端，但就弊端，但就“预防为主、预预防为主、预防与整治相结合防与整治相结合”的理念而言，还是科学的。因为它符合设的理念而言，还是科学的。因为它符合设备状态变化的自身规律，符合铁路运输的客观需求。所以，备状态变化的自身规律，符合铁路运输的客观需求。所以，几十年来尽管线路维修制度几经改革，但几十年来尽管线路维修制度几经改革，但“预防为主、预防预防为主、预防与整治相结合与整治相结合”的基本理念却仍然不变。的基本理念却仍然不变。1.1.高铁设备养修工作者需要确立的基本理念高铁设备养修工作者需要确立的基本理念 现在重要的不仅仅是停留在口头上，而是扎扎实实地落现在重要的不仅

24、仅是停留在口头上，而是扎扎实实地落实到养修工作的全过程，这才是掌握了它的真谛，才能真正实到养修工作的全过程，这才是掌握了它的真谛，才能真正体现这一理念的实际价值。体现这一理念的实际价值。1.1.高铁设备养修工作者需要确立的基本理念高铁设备养修工作者需要确立的基本理念5.“5.“三以三保三以三保”原则原则:“三以三保三以三保”原则，即：以下部稳，保上部准；以结构健康，保原则，即：以下部稳，保上部准；以结构健康，保轨面平顺；以纵不爬、横不移，保整体稳定。这是上海局几代工务工轨面平顺；以纵不爬、横不移，保整体稳定。这是上海局几代工务工作者在长期的工作实践中，总结出的又一个养修工作基本理念。它形作者在

25、长期的工作实践中，总结出的又一个养修工作基本理念。它形象化地揭示了线路养修工作中的表里关系、因果关系和主次关系，道象化地揭示了线路养修工作中的表里关系、因果关系和主次关系，道出了抓住主要矛盾，治病必须治根的要害所在。这一浅显的道理，谅出了抓住主要矛盾，治病必须治根的要害所在。这一浅显的道理，谅必也勿需多议。必也勿需多议。总之，运用好上述五个基本理念，是帮助我们克服盲目性、增强总之，运用好上述五个基本理念，是帮助我们克服盲目性、增强自觉性，减少被动性、增加主动性，摒弃短视性、确立规划性，避免自觉性，减少被动性、增加主动性，摒弃短视性、确立规划性，避免随意性、崇尚科学性的有力武器；是使设备养修工作

26、由必然王国走向随意性、崇尚科学性的有力武器；是使设备养修工作由必然王国走向自由王国的有效途径；是每一位基础设备养修人员，特别是领导干部、自由王国的有效途径；是每一位基础设备养修人员，特别是领导干部、专业技术人员和第一线生产骨干必须掌握的基本功。专业技术人员和第一线生产骨干必须掌握的基本功。1.1.高铁设备养修工作者需要确立的基本理念高铁设备养修工作者需要确立的基本理念 当然，我已经注意到，今天在座的除了工务专业的同志外还当然，我已经注意到，今天在座的除了工务专业的同志外还有电务和供电专业的同志。这三个专业同属于铁路基础设备管理有电务和供电专业的同志。这三个专业同属于铁路基础设备管理和养修专业，

27、在设备变化规律探索和状态质量控制的思维方式与和养修专业，在设备变化规律探索和状态质量控制的思维方式与工作理念上存在着很多的共通性。三个专业整合成一个整体，对工作理念上存在着很多的共通性。三个专业整合成一个整体，对于填补原有专业间在设备、作业、管理上长期存在的断裂带于填补原有专业间在设备、作业、管理上长期存在的断裂带(即：即：结合部软肋结合部软肋)；对于提高施工；对于提高施工“天窗天窗”的综合利用率；对于生产、的综合利用率；对于生产、生活资源的共享效率；对于专业特长的相互渗透；对于增强自身生活资源的共享效率；对于专业特长的相互渗透；对于增强自身造血功能，造就一专多能人才等等均具有重要战略意义。最

28、近，造血功能，造就一专多能人才等等均具有重要战略意义。最近，铁道部已正式将高铁维修段列入组织编制系列，说明铁道部已正式将高铁维修段列入组织编制系列，说明“三位一体三位一体”体制改革的实践是成功的，是时代发展的必然产物。我相信各位体制改革的实践是成功的，是时代发展的必然产物。我相信各位都有发散性思维的能力，希望上面提到的基本理念能跨越专业壁都有发散性思维的能力，希望上面提到的基本理念能跨越专业壁垒，触类旁通，举一而反三。垒，触类旁通，举一而反三。1.1.高铁设备养修工作者需要确立的基本理念高铁设备养修工作者需要确立的基本理念 在结束这一部分讲述内容的时候，请允许我以一个老铁路工在结束这一部分讲述

29、内容的时候，请允许我以一个老铁路工作者的名义，期盼着上海局新一代高铁人在正确理念的引领下，作者的名义，期盼着上海局新一代高铁人在正确理念的引领下，精心研究并努力实施代表我国高铁最先进的基础设备养修对策。精心研究并努力实施代表我国高铁最先进的基础设备养修对策。不断结出丰硕成果，涌现一代功勋人物。不断结出丰硕成果，涌现一代功勋人物。1.1.高铁设备养修工作者需要确立的基本理念高铁设备养修工作者需要确立的基本理念2.2.高铁轨道结构状态变化规律探索高铁轨道结构状态变化规律探索 由于高速铁路轨道结构与运输强度的自身特点，其结构状由于高速铁路轨道结构与运输强度的自身特点，其结构状态的变化，主要表现在：轮

30、轨接触面光带异变、轨顶面波浪型态的变化，主要表现在：轮轨接触面光带异变、轨顶面波浪型磨耗、直线钢轨交替不均匀侧磨、曲线钢轨不均匀侧磨、轨头磨耗、直线钢轨交替不均匀侧磨、曲线钢轨不均匀侧磨、轨头肥边、钢轨焊接接头低塌、轨头近表面接触疲劳破损、钢轨核肥边、钢轨焊接接头低塌、轨头近表面接触疲劳破损、钢轨核伤、胶结绝缘接头螺孔裂纹、连接零件失效、无碴轨道板病变、伤、胶结绝缘接头螺孔裂纹、连接零件失效、无碴轨道板病变、板下基础翻浆等等。板下基础翻浆等等。1.1.轮轨接触面光带异变轮轨接触面光带异变 按照我国铁路设计理论，钢轨轨底坡与车辆踏面坡度基本匹配，按照我国铁路设计理论，钢轨轨底坡与车辆踏面坡度基本

31、匹配，再加上钢轨顶部设有圆弧，故轮轨接触所形成的正常光带应发生在以再加上钢轨顶部设有圆弧，故轮轨接触所形成的正常光带应发生在以钢轨顶部圆弧最高点为中心钢轨顶部圆弧最高点为中心(即：钢轨中轴线左右即：钢轨中轴线左右)的一定宽度范围内。的一定宽度范围内。如果发生实际光带严重偏离中心，或在轨顶上出现两条位置明显不同如果发生实际光带严重偏离中心，或在轨顶上出现两条位置明显不同的光带时，则称为轮轨接触面光带异变。的光带时，则称为轮轨接触面光带异变。2.2.高铁轨道结构状态变化规律探索高铁轨道结构状态变化规律探索 轮轨接触面光带异变不仅反映了车轮运动轨迹发生了突变，影响轮轨接触面光带异变不仅反映了车轮运动

32、轨迹发生了突变，影响着高速列车的运行平稳性，更为不利的是由于轮重力严重偏离了钢轨着高速列车的运行平稳性，更为不利的是由于轮重力严重偏离了钢轨中轴线，使得钢轨上腭部变截面处出现了附加动拉中轴线，使得钢轨上腭部变截面处出现了附加动拉(压压)应力，成为日应力，成为日后钢轨上腭部变截面处发生疲劳裂纹的动力学原因后钢轨上腭部变截面处发生疲劳裂纹的动力学原因(如图如图1 1所示所示)。2.2.高铁轨道结构状态变化规律探索高铁轨道结构状态变化规律探索(a)+(b)(c)+(d)+图图1 钢轨上腭变截面处应力分析示意图钢轨上腭变截面处应力分析示意图 无疑，在高铁轨道上一旦发现轮轨接触面光带异变，必须高度警无疑

33、，在高铁轨道上一旦发现轮轨接触面光带异变，必须高度警觉，立即调查。根据高铁轮轨关系的理念，调查工作应从轮、轨两方觉，立即调查。根据高铁轮轨关系的理念，调查工作应从轮、轨两方面着手。首先实地检查轨底坡面着手。首先实地检查轨底坡(注：在不设轨底坡的高速道岔上检查注：在不设轨底坡的高速道岔上检查轨顶坡轨顶坡)是否准确，再跟踪调查本线运行的各类动车车轮踏面的实际是否准确，再跟踪调查本线运行的各类动车车轮踏面的实际坡度是否与轨道基本吻合。由于加拿大庞巴狄、日本川琦、德国西门坡度是否与轨道基本吻合。由于加拿大庞巴狄、日本川琦、德国西门子原设计的动车在轮轨匹配参数上存在着差异，况且运行一段时间后子原设计的动

34、车在轮轨匹配参数上存在着差异，况且运行一段时间后也会发生一些变化。经过调查，应对动车部门提出建议。与此同时，也会发生一些变化。经过调查，应对动车部门提出建议。与此同时，可根据必要，局部调整轨底坡或通过打磨列车局部调整轨顶坡，以获可根据必要，局部调整轨底坡或通过打磨列车局部调整轨顶坡，以获得轮轨接触面正常光带。得轮轨接触面正常光带。2.2.高铁轨道结构状态变化规律探索高铁轨道结构状态变化规律探索2.轨顶面波浪型磨耗轨顶面波浪型磨耗 从量级上看，尽管钢轨顶面波浪型磨耗在高铁轨道上的表现特从量级上看，尽管钢轨顶面波浪型磨耗在高铁轨道上的表现特征是较为微小的，有时甚至连肉眼也难以觉察。但是由于它的存在

35、，征是较为微小的，有时甚至连肉眼也难以觉察。但是由于它的存在，使得高速动车在冲过微小的波浪型短波不平顺时，其车体簧下部分与使得高速动车在冲过微小的波浪型短波不平顺时，其车体簧下部分与轨道间产生了高频动力冲击，使车辆与轨道的受力状态共同恶化。同轨道间产生了高频动力冲击，使车辆与轨道的受力状态共同恶化。同时，旅客舒适度也会受到影响。时，旅客舒适度也会受到影响。2.2.高铁轨道结构状态变化规律探索高铁轨道结构状态变化规律探索 产生波浪型磨耗的原因是多方面的。有钢轨顶面原始不平顺的诱产生波浪型磨耗的原因是多方面的。有钢轨顶面原始不平顺的诱发因素；也有动车车轮踏面不平顺的主导因素。前者是局部范围的，发因

36、素；也有动车车轮踏面不平顺的主导因素。前者是局部范围的，后者却是全程性的。至于在高速行车条件下，波浪型磨耗的发展速率后者却是全程性的。至于在高速行车条件下，波浪型磨耗的发展速率及其危害程度，可通过现场检测、调查来掌握其具体规律。检测包括：及其危害程度，可通过现场检测、调查来掌握其具体规律。检测包括：波浪型磨耗的波长与峰谷值发展及其与累计通过轮重的相关关系；钢波浪型磨耗的波长与峰谷值发展及其与累计通过轮重的相关关系；钢轨、扣件、轨道板、板下基础振动加速度和应力值的变化轨、扣件、轨道板、板下基础振动加速度和应力值的变化(与正常轨与正常轨道对比道对比)。调查包括：养护作业周期变化与养修工作量变化。调

37、查包括：养护作业周期变化与养修工作量变化。我认为，新轨上道后即进行预防性打磨至少有两大好处：一是我认为，新轨上道后即进行预防性打磨至少有两大好处：一是磨去新轨表面的脱炭层，以提高其耐磨性；二是消除新轨顶面可能存磨去新轨表面的脱炭层，以提高其耐磨性；二是消除新轨顶面可能存在的局部不平顺，以使潜在的波磨源消灭于萌芽状态。另外，鉴于高在的局部不平顺，以使潜在的波磨源消灭于萌芽状态。另外，鉴于高速行车对短波不平顺的敏感性，一旦发现有波浪型磨耗，则要及时安速行车对短波不平顺的敏感性，一旦发现有波浪型磨耗，则要及时安排打磨。还有，动车车轮踏面不平顺定期检测与铣削，是车、线双方排打磨。还有，动车车轮踏面不平

38、顺定期检测与铣削，是车、线双方毋庸置疑的双赢举措，应列入规程，付之实施。毋庸置疑的双赢举措，应列入规程，付之实施。2.2.高铁轨道结构状态变化规律探索高铁轨道结构状态变化规律探索3.3.直线钢轨交替不均匀侧磨直线钢轨交替不均匀侧磨 这个问题在客货混跑的既有线提速时曾经发现过，认为主要是这个问题在客货混跑的既有线提速时曾经发现过，认为主要是由部分重载货车走行在直线段时发生的蛇行失稳所致。现在看来，在由部分重载货车走行在直线段时发生的蛇行失稳所致。现在看来，在高速运行工况下，部分动车因运行品质下降，在直线段发生蛇行失稳高速运行工况下，部分动车因运行品质下降，在直线段发生蛇行失稳的可能性同样存在，成

39、为高铁直线钢轨交替不均匀侧磨的动态磨擦源。的可能性同样存在，成为高铁直线钢轨交替不均匀侧磨的动态磨擦源。当然，高铁直线钢轨内侧作用边若存在局部的原始短波不平顺，也可当然，高铁直线钢轨内侧作用边若存在局部的原始短波不平顺，也可能诱发部分动车的蛇行失稳，最终导致直线钢轨交替不均匀侧磨。能诱发部分动车的蛇行失稳，最终导致直线钢轨交替不均匀侧磨。2.2.高铁轨道结构状态变化规律探索高铁轨道结构状态变化规律探索 正是由于高速列车对轨道不平顺的特殊敏感性，即使轨道发生直正是由于高速列车对轨道不平顺的特殊敏感性，即使轨道发生直线钢轨交替不均匀侧磨的轻微先兆，也可能会引起车体的摇头、横摆线钢轨交替不均匀侧磨的

40、轻微先兆，也可能会引起车体的摇头、横摆等蛇形失稳。在降低旅客舒适度的同时，又加剧了对轨道的横向冲击。等蛇形失稳。在降低旅客舒适度的同时，又加剧了对轨道的横向冲击。在高速行车条件下，直线钢轨交替不均匀侧磨发展速率及其危害程度，在高速行车条件下，直线钢轨交替不均匀侧磨发展速率及其危害程度，也可通过现场检测、调查来掌握其具体规律。检测包括：不均匀侧磨也可通过现场检测、调查来掌握其具体规律。检测包括：不均匀侧磨的波长与峰谷值发展及其与累计通过轮重的相关关系；钢轨、扣件、的波长与峰谷值发展及其与累计通过轮重的相关关系；钢轨、扣件、轨道板、板下基础振动加速度和应力值的变化轨道板、板下基础振动加速度和应力值

41、的变化(与正常轨道对比与正常轨道对比)。调。调查包括：养护作业周期变化与养修工作量变化。查包括：养护作业周期变化与养修工作量变化。2.2.高铁轨道结构状态变化规律探索高铁轨道结构状态变化规律探索 预防与整治高铁直线钢轨交替不均匀侧磨，一方面应通过打预防与整治高铁直线钢轨交替不均匀侧磨，一方面应通过打磨消除直线钢轨内侧作用边局部存在的原始短波不平顺；另一方面磨消除直线钢轨内侧作用边局部存在的原始短波不平顺；另一方面必须高度关注动车运行品质，添乘时若发现某列动车在直线段老是必须高度关注动车运行品质，添乘时若发现某列动车在直线段老是产生蛇行失稳，有必要及时通知动车单位，建议对该车实施检修。产生蛇行失

42、稳，有必要及时通知动车单位，建议对该车实施检修。同样，动车运营单位发现多辆动车在同一处直线段产生蛇行失稳，同样，动车运营单位发现多辆动车在同一处直线段产生蛇行失稳，也应及时通知高铁养修单位现场核实，采取相应的技术措施。使高也应及时通知高铁养修单位现场核实，采取相应的技术措施。使高铁车、线双方，成为信息共享、互帮互助的利益共同体。铁车、线双方，成为信息共享、互帮互助的利益共同体。2.2.高铁轨道结构状态变化规律探索高铁轨道结构状态变化规律探索4.4.曲线钢轨不均匀侧磨曲线钢轨不均匀侧磨 曲线钢轨不均匀侧磨是指在同一曲线上，上股钢轨在产生侧面磨曲线钢轨不均匀侧磨是指在同一曲线上，上股钢轨在产生侧面

43、磨耗时，由于相同半径各点的磨耗速率存在较大的差异，导致在同一时耗时，由于相同半径各点的磨耗速率存在较大的差异，导致在同一时期整个曲线期整个曲线(即使在半径相同的园曲线部分即使在半径相同的园曲线部分)钢轨侧面磨耗量极不均匀。钢轨侧面磨耗量极不均匀。造成高铁曲线钢轨不均匀侧磨的因素很多，诸如：车轮冲击磨擦、轨造成高铁曲线钢轨不均匀侧磨的因素很多，诸如：车轮冲击磨擦、轨道结构状态或轨道几何尺寸不良、养修作业方法不合理等都会对曲线道结构状态或轨道几何尺寸不良、养修作业方法不合理等都会对曲线钢轨不均匀侧磨产生直接或间接的影响。钢轨不均匀侧磨产生直接或间接的影响。2.2.高铁轨道结构状态变化规律探索高铁轨

44、道结构状态变化规律探索 然而，从工务角度分析，其原因主要与以下三种因素有关：然而，从工务角度分析，其原因主要与以下三种因素有关：(1)(1)曲线圆顺度曲线圆顺度(2)(2)轨距变化率轨距变化率(3)(3)养修作业方法养修作业方法 2.2.高铁轨道结构状态变化规律探索高铁轨道结构状态变化规律探索(1)(1)曲线圆顺度曲线圆顺度 列车通过曲线时，因前进方向的变化而会产生导向力和冲角，列车通过曲线时，因前进方向的变化而会产生导向力和冲角，这会对曲线钢轨侧磨产生影响。在同一个半径的圆曲线内，如果任意这会对曲线钢轨侧磨产生影响。在同一个半径的圆曲线内，如果任意点的正矢相同、曲线圆顺，当列车以匀速运行在园

45、曲线上时，其导向点的正矢相同、曲线圆顺，当列车以匀速运行在园曲线上时，其导向力和冲角是一定的；反之，如果任意点的正矢不同、曲线不圆顺，即力和冲角是一定的；反之，如果任意点的正矢不同、曲线不圆顺，即使列车也以匀速运行在圆曲线上时，则其导向力和冲角将随着正矢的使列车也以匀速运行在圆曲线上时，则其导向力和冲角将随着正矢的变化而变化。理论上，导向力和冲角的增量与曲线正矢的变化程度成变化而变化。理论上，导向力和冲角的增量与曲线正矢的变化程度成正比。以半径为正比。以半径为40004000米的曲线为例，若用米的曲线为例，若用2020米弦实测其圆曲线上相邻米弦实测其圆曲线上相邻两点的正矢最大最小差为两点的正矢

46、最大最小差为6 6毫米毫米,则其最大最小半径差的近似值为：则其最大最小半径差的近似值为：6 640002/50000=192040002/50000=1920米。相当于这一点的曲线半径从米。相当于这一点的曲线半径从40004000米变化为米变化为59205920米，因实际曲率发生了变化，此时，车轮导向力米，因实际曲率发生了变化，此时，车轮导向力、冲角当然亦产冲角当然亦产生相应的变化。问题的实质就在于，因曲线不圆顺，造成同一个园曲生相应的变化。问题的实质就在于，因曲线不圆顺，造成同一个园曲线的钢轨各点受到了不同的导向力和冲角，于是产生了不同程度的钢线的钢轨各点受到了不同的导向力和冲角，于是产生了

47、不同程度的钢轨侧磨。可见，曲线正矢的不均匀变化是诱发曲线钢轨产生不均匀侧轨侧磨。可见，曲线正矢的不均匀变化是诱发曲线钢轨产生不均匀侧磨的重要因素。磨的重要因素。2.2.高铁轨道结构状态变化规律探索高铁轨道结构状态变化规律探索(2)(2)轨距变化率轨距变化率 从理论计算得知，适当减小轨距，可以改善动车通过曲线时的运从理论计算得知，适当减小轨距，可以改善动车通过曲线时的运行条件。因为车轮踏面的等效斜率随着轨距的减小而增加，且基本呈行条件。因为车轮踏面的等效斜率随着轨距的减小而增加，且基本呈线性变化。等效斜率的增大使左右两轮的滚动半径差增大而减小滑动，线性变化。等效斜率的增大使左右两轮的滚动半径差增

48、大而减小滑动，轮缘与曲线上股钢轨侧面之间的摩擦也就减小，从而减轻钢轨的侧面轮缘与曲线上股钢轨侧面之间的摩擦也就减小，从而减轻钢轨的侧面磨耗。然而，对同一条曲线而言，即使适当减小了轨距，若轨距不均磨耗。然而，对同一条曲线而言，即使适当减小了轨距，若轨距不均匀，其相邻点的轨距变化率较大，则动车通过曲线时车轮踏面等效斜匀，其相邻点的轨距变化率较大，则动车通过曲线时车轮踏面等效斜率随之变化，其滑动变化也增大，易在轨距不同的曲线钢轨上产生不率随之变化，其滑动变化也增大，易在轨距不同的曲线钢轨上产生不均匀侧磨。因此，同一条曲线上轨距不均匀，其相邻点的轨距变化率均匀侧磨。因此，同一条曲线上轨距不均匀，其相邻

49、点的轨距变化率较大，也是影响曲线钢轨不均匀侧磨的重要因素。较大，也是影响曲线钢轨不均匀侧磨的重要因素。2.2.高铁轨道结构状态变化规律探索高铁轨道结构状态变化规律探索(3)(3)养修作业方法养修作业方法 很显然，作业方法及其程序是否合理，也会对曲线钢轨不均匀侧很显然，作业方法及其程序是否合理，也会对曲线钢轨不均匀侧磨产生一定的影响。当然，这种影响比较集中地表现为，因作业方法磨产生一定的影响。当然，这种影响比较集中地表现为，因作业方法或程序不当所造成的曲线正矢不均匀变化以及轨距变化率过大等曲线或程序不当所造成的曲线正矢不均匀变化以及轨距变化率过大等曲线轨道不平顺问题。轨道不平顺问题。2.2.高铁

50、轨道结构状态变化规律探索高铁轨道结构状态变化规律探索5.5.轨头肥边与钢轨焊接接头低塌轨头肥边与钢轨焊接接头低塌 这两者均属于钢轨轨头区域的塑性变形。前者出现于钢轨作用边这两者均属于钢轨轨头区域的塑性变形。前者出现于钢轨作用边一侧，多因曲线超高设置不当而引发；后者多发生在钢轨焊接接头的一侧，多因曲线超高设置不当而引发；后者多发生在钢轨焊接接头的热影响区，与焊接接头存在原始不平顺、热影响区与母材存在较大硬热影响区，与焊接接头存在原始不平顺、热影响区与母材存在较大硬度值差异有关。虽然两者都属于传统的钢轨状态畸变，但这种传统畸度值差异有关。虽然两者都属于传统的钢轨状态畸变，但这种传统畸变一旦在高铁上