㊃线路/路基㊃收稿日期:20120824;修回日期:20121112作者简介:袁宝军(1981 ),男,工程师,2003年毕业于长安大学,工学学士,E⁃mail:31573212@㊂铁路道岔尖轨轨高的测量基准研究袁宝军1,邹小魁2(1.中铁宝桥集团有限公司,陕西宝鸡　721006;2.中铁山桥集团有限公司,河北秦皇岛　066205)摘　要:尖轨的轨高是影响轨道结构振动与变形㊁列车运行安全性㊁平稳性及轨道养护维修工作量的重要参数,而尖轨轨高的测量基准则是检测尖轨轨高正确与否的重要基础;针对目前尖轨轨高测量的第一测量基准与第二测量基准,假定车轮与钢轨均为刚体,以尖轨轨高之间的高差和以轨轮接触关系为依据计算得出机车车辆在垂直方向的位移作为2种评价指标,对尖轨轨高的测量基准进行了讨论㊂结果表明,在测量尖轨轨高时,采用第一测量准则更为合理㊂关键词:铁路道岔;尖轨轨高;测量基准;评价指标中图分类号:U213.6 文献标识码:A 文章编号:10042954(2013)04000503Study on Measuring Basis for Height of Railway Turnout Switch RailYUAN Bao⁃jun 1,ZOU Xiao⁃kui 2(1.China Railway Baoji Bridge Group Co.,Ltd.,Baoji 721006,China;2.China RailwayShanhaiguan Bridge Group Co.,Ltd,Qinhuangdao 066205,China)Abstract :The height of the switch rail is an important parameter which will produce influences on the track structure vibration and deformation,on train’s operation safety and stability,and on the workload of track maintenance.Thus,the measuring basis is the key to measure the correct height of the switch rail.Aiming at the 1st measuring basis and the 2nd measuring basis which are all used for height measurement of the switch rail at present,and supposing that the wheel and the steel rail are all rigid,this paper adopts two kinds of evaluation indexes,including the height difference between the switch rails,and the vertical displacement of the locomotive and vehicle which is obtained by calculation based on wheel⁃rail contacting relationship.And then each measuring basis for measuring the height of the switch rail isdiscussed respectively in this paper.The results indicate that it is more reasonable to use the 1st measuring basis when measuring the height of the switch rail.Key words :railway turnout;height of switch rail;measuring basis;evaluation index1　概述道岔作为铁路轨道的组成部分,主要引导机车车辆由一条线路进入或越过另一条线路㊂随着铁路建设的快速发展,专业人员制定了相关技术标准,不断地对道岔提出了更高的设计㊁制造㊁铺设及养护要求;而作为道岔的重要组成部分,转辙器是引导列车沿正线方向或侧线方向行驶的设备,转辙器主要由2根基本轨㊁2根尖轨㊁间隔铁,垫板以及其他零部件组成㊂较高的㊁良好的转辙器状态是改善列车运营状态的前提条件,而转辙器良好的状态主要由尖轨降低值㊁轨距㊁刚度㊁尖轨与基本轨的密贴等要素来保证㊂尖轨降低值作为确保转辙器良好状态的因素之一,主要是对尖轨尖端㊁5mm 断面㊁20mm 断面㊁50mm 断面以及整轨头断面降低值进行控制,以形成尖轨的降低坡度,使得机车能够顺利地由基本轨转移到尖轨上[1]㊂目前,除客专道岔外,以上尖轨各断面的降低值已形成了固定的数值,同时通过了理论计算与实践的验证㊂在对尖轨降低值进行检测时,采用测量尖轨轨高来确保尖轨的降低值,且需要满足‘标准轨距铁路道岔技术条件“中关于尖轨轨高的相关规定㊂对于尖轨轨高的测量,目前,存在2种测量基准,以60AT 钢轨为例(以下讨论全部为60AT 钢轨),一种为尖轨轨头宽度35.5mm 断面之前,包括35.5mm 测量尖轨的最高点(图1),35.5mm 断面之后测量从工作边起至网络出版时间：2013-03-25 10:10网络出版地址：/kcms/detail/11.2987.U.20130325.1010.002.html㊃线路/路基㊃袁宝军,邹小魁 铁路道岔尖轨轨高的测量基准研究为第一基准㊂称为第二基准㊂讨论比较这2图1　以最高点测量轨高　2　行安全性㊁持轨道的几何状态良好尖轨在20mm 尖轨在20mm 断面至承受机车车辆荷载,适,3　计算的相关参数工的,常见的提速道岔岔,所采用的成型刀由R80圆弧㊁R300(中铁宝桥和中铁山桥采用该成型刀),该成型刀轮廓如图3所示㊂图3　成型刀轮廓目前,机车车辆大多采用的是LM 磨耗型车轮,该车轮踏面如图4所示㊂该车轮踏面由2段曲线半径为100㊁500mm 的正圆弧(圆心在车轮外侧)㊁一段半径为220mm 反圆弧(圆心在车轮内侧)和一段斜度为1∶8的直线相切而成[2],设计较为合理㊂轮对内侧距和车轮踏面几何形状是影响行车安全,,标,尖;mm ㊂尖轨轨头宽度40506071尖轨轨高理论值148.4667149.8149.8149.8第一测量基准下轨高148.4771149.9294150.0119150.1025第二测量基准下轨高148.4667149.8149.8149.8轨高差值0.01040.12940.21190.3003由表1可知,2种不同的测量基准,在尖轨断面与理论值都一致的情况下,测量的轨高最高点处轨高值不同;尖轨轨高的最高点值不同,在于第一测量基准为轨头宽35.5mm 为尖轨的理论高度,观察成型刀图,该成型刀的轮廓曲线为一增长曲线,在轨头宽大于35.5mm 之后,加工的尖轨轮廓也是一增长曲线,因此,当采用第一测量基准进行测量时,尖轨总高则大于采用第二测量基准㊂2种测量基准下轨高之差,随着尖轨轨头断面宽度的增加而基本上呈线性增加,当尖轨轨头宽度为71mm袁宝军,邹小魁 铁路道岔尖轨轨高的测量基准研究㊃线路/路基㊃时,2种测量基准下的尖轨轨高之差为0.3003mm,而标准轨距铁道道岔技术条件中的相关技术条款要求,在尖轨轨头宽度大于50mm断面时,基本轨高的公差为±0.5mm㊂以上为成型刀后端采用1∶80的倾斜计算出的差值;而成型刀后端采用1∶40的倾斜时,则71mm 断面处尖轨轨高差为0.6006mm,这已经超过了标准轨距铁道道岔技术条件±0.5mm公差的要求[3]㊂若再考虑到机加工的误差,采用1∶40的倾斜而超出公差0.5mm的概率将大大增加㊂4.2　轮轨游间9mm时2种测量基准下车轮垂向位移LM磨耗型车轮踏面如图4所示,这种车轮踏面是目前铁路线路上应用较为广泛的一种车轮踏面,其具有一定的代表性,因此文章将选用该车轮踏面为研究对象㊂在计算车轮垂向下移距离时,采用迹线法进行计算,轮轨轮廓外形很多,当不能采用简单解析式表示时,可以用一系列离散的坐标点来表示,然后再用数学方法找出一条拟合曲线来代表轮轨外形;在计算时,车轮上的接触点与钢轨上的接触点应具有相同的空间位置;轮轨接触点处,车轮与钢轨具有公切面;车轮与钢轨的接触区域为一个点或斑,即车轮踏面与钢轨之间不存在共面或共线接触情况;文章只讨论轮轨接触几何关系在平面内变化情况㊂在计算分析时,取轮轨游间9mm时,对2种测量基准下车轮垂向位移相比较,计算结果见表2㊂该计算结果以车轮在正常的线路上运行时,轮轨游间9mm 时,车轮的垂向位置作为比照点而进行比较;当车轮低于比照位置时,位移为正,高于比照位置时,位移为负,并且车轮与钢轨都视为刚体,以下讨论这2种假设不变,位移正负值标准不变㊂表2　轮轨游间9mm时2种测量基准下车轮垂向位移mm 尖轨轨头宽度40506071第一基准时车轮垂向位移1.350.0350.0340.032第二基准时车轮垂向位移1.360.160.260.33由表2可知,不考虑列车的蛇形运动时,在不同的2种测量基准下,车轮的垂向位移不同;在尖轨轨头宽40mm时,2种测量基准下车轮垂向位移基本一致㊂而在尖轨轨头宽50mm断面以后,2种测量基准下,车轮的垂向位移相差较大,并且随着尖轨轨头断面宽度的增加而急剧增加㊂4.3　一侧车轮与基本轨游间0mm另一侧车轮与尖轨游间18mm时,2种测量基准下尖轨一侧车轮垂向位移当机车一侧车轮与基本轨之间的游间为0mm,另一侧车轮与尖轨之间的游间为18mm,采用基本轨一侧车轮轮高位置做为比照点进行比较,得出机车在2种测量基准下尖轨一侧车轮垂向位移如表3所示㊂表3　2种测量基准下尖轨一侧车轮垂向位移mm尖轨轨头宽度40506071第一基准时车轮垂向位移3.3081.9821.9781.972第二基准时车轮垂向位移3.3092.1092.1912.274由表3可知,一侧车轮与基本轨游间0mm另一侧车轮与尖轨游间18mm时,2种测量基准下,尖轨一侧向下位移基数值较大,而这个基数值最小时也已经达到了1.978mm;同时第一测量基准下尖轨一侧车轮的位移小于第二基准下车轮的位移,最大位移变化量为0.302mm㊂这说明,当采用第二基准测量尖轨轨高时,列车两轮之间位置高差大,列车的垂向与横向振动也比较大㊂4.4　一侧车轮与基本轨游间18mm另一侧车轮与尖轨游间0mm时,2种测量基准下尖轨一侧车轮垂向位移当机车一侧车轮与基本轨之间的游间为18mm,另一侧车轮与尖轨之间的游间为0mm,采用基本轨一侧车轮轮高位置做为比照点进行比较,得出机车处在2种测量基准下尖轨一侧车轮垂向位移如表4所示㊂表4　2种测量基准下尖轨一侧车轮垂向位移mm尖轨轨头宽度40506071第一基准时车轮垂向位移-0.584-1.833-1.824-1.824第二基准时车轮垂向位移-0.567-1.697-1.612-1.543由表4可知,一侧车轮与基本轨游间18mm另一侧车轮与尖轨游间0mm时,在两种测量基准下,尖轨一侧车轮向上的位移较大,向上移动的最大位移为1.833mm;同时,第二测量基准下尖轨一侧向上的位移小于第一测量基准下向上的位移,相对最大位移差为0.291mm,与基础的最大位移1.833mm相比较,仅占有最大位移的16%,不起到关键作用㊂5　结论与建议通过对2种测量基准下,尖轨轨高之间的高差以及轨轮接触关系得出机车车辆在垂直方向的位移来进行计算与分析,得出如下结论㊂(1)2种测量基准下,尖轨轨高之间存在着差异,当采用第一测量基准,现场测量不便,但是这种测量基准,保证了尖轨理论高度㊂而采用第二测量基准,则现场测量方便,却保证不了尖轨的理论高度㊂(2)当采用第一测量基准时且轮轨间隙为9mm 状态时,车轮基本上没有垂向位移;而采用第二测量基准时,车轮的垂向最大位移为0.33mm;在此状态下,㊃线路/路基㊃推荐采用第一测量基准㊂(3)当车轮处于最不利状态时,即一侧轮轨游间为0mm,另一侧轮轨游间为18mm 两种状态,两车轮之间的垂向相对位移值较大,可引起列车的垂向与横向振动,增加养护维修量,加速轨道的损坏,需要尽可能避免此状态发生㊂(4)尖轨测量基准是否合适,最终是要通过轮轨之间接触关系来衡量,列车处于最不利状态时其出现的概率相对较小,列车的运行主要为蛇形运动,一般情况下,列车以安全的速度通过,不能使其横向振幅过大,而引起列车脱轨[4]㊂因此,可由列车以轮轨游间9mm 间隙时通过道岔所得的轮轨接触点来决定尖轨轨高测量基准的选取㊂当轮轨游间9mm 时,采用第一测量基准测量尖轨高度时,车轮垂向位移基本为0mm,即列车垂向振动为最小㊂确定尖轨轨高的测量基准,可由尖轨轨高之间的高差以及轨轮接触关系得出机车车辆在垂直方向的位移来进行衡量,通过以上分析,当采用第一测量基准对尖轨进行测量时,2个评价指标均优于采用第二测量基准下的2个指标,因此,在测量尖轨轨高时,推荐采用第一测量基准㊂道岔已向着重载化,高速化的方向发展,而作为道岔中的关键零件,尖轨起着至关重要的作用;尖轨轨高的测量基准是否准确与合理,将影响列车运行的平稳性㊁安全性与舒适性㊁道岔的养护维修工作量以及道岔的使用寿命;因此,进一步研究尖轨轨高测量基准,对进一步深刻理解尖轨降低值的选取以及轮轨之间的接触关系将是十分有益的㊂参考文献:[1]　铁道部第三勘测设计院.道岔设计手册[M].北京:人民铁道出版社,1975.[2]　中华人民共和国铁道部.TB449 2003机车车辆车轮轮缘踏面外形[S].北京:中国铁道出版社,2003.[3]　中华人民共和国铁道部.TB412 2004标准轨距铁道道岔技术条件[S].北京:中国铁道出版社,2004.[4]　曹保.单轮对通过客运专线18号道岔的蛇形运动及三维动画研究[D].成都:西南交通大学,2008.[5]　高浩,戴焕云,倪平涛.考虑轮对弹性的轮轨接触点算法[J].铁道学报,2012(5):2631.[6]　王开文.车轮接触点迹线及轮轨接触几何参数的计算[J].西南交通大学学报,1984(1):8998.[7]　温泽冯,金学松.轮对结构变形对高速机车单轮对牵引力矩的影响[J].铁道学报,2001(4):2126.[8]　任尊松,刘志明,金学松.心轨轨顶降低值对轮岔动态相互作用影响研究[J].铁道学报,2009(2):7983.[9]　王平.高速铁路道岔设计理论与实践[M].成都:西南交通大学出版社,2011.[10]王平,刘学毅.无缝道岔计算理论与设计方法[M].成都:西南交通大学出版社,2007.[11]贾延春.道岔尖轨数控铣削编程及加工中应注意的几个问题[J].铁道标准设计,2006(5):9192.收稿日期:20121124;修回日期:20121130基金项目:北京市自然科学基金重点项目(8121001)作者简介:邱蓉(1971 ),女,工程师,E⁃mail:qiurong@㊂地铁平行换乘车站旅客行为及运能分析邱　蓉(北京市市政工程设计研究总院,北京　100082)摘　要:以北京地铁4㊁9号线的换乘节点国家图书馆站为例,结合线网规划和实际环境条件,讨论车站分建㊁合建等多种修建模式,导出双岛四线平行换乘的推荐方案;针对 零距离”换乘存在的大客流冲击因素,解析巨大换乘客流对运营线路运输能力的影响㊂在具体计算中,考虑了地铁4号线建成运营后,按照初期㊁近期和远期发车间隔的不同,来分析9号线增加的客流量对车站站台宽度㊁楼扶梯适应性及线路运能的影响因素㊂关键词:地铁车站;换乘;旅客疏散;运输能力中图分类号:U231 文献标识码:A 文章编号:10042954(2013)04000805Analysis on Passenger Behavior and Transport Capacityof Parallel Interchange Station of MetroQIU Rong(Beijing General Municipal Engineering Design and Research Institute,Beijing 100082,China)。