1、第十二节 无缝线路的动态稳定性无缝线路推广使用的关键问题在于稳定性。胀轨跑道是无缝线路失稳的主要形式。随着列车运行速度的不断提高及重载列车的开行，列车的动力作用加剧，无缝线路的稳定性问题日益突出。胀轨跑道现象在各国铁路每年都有发生，严重地危及行车安全，一直为国内外铁路部门高度重视。历年来无缝线路造成事故之实例说明，多数事故都发生在线路状态恶化的情况下，在行车中轨道的臌曲多发生在脱线列车的中部和尾部。因此研究轨道动态失稳规律是稳定性研究的一项重要课题，受到各国轨道界的重视。一、弹动现象1、无缝线路动态失稳的前兆“ 弹动现象”铁道科学研究院对动态稳定试验的测试发现了动态失稳的前兆“弹动现象” ，从
2、试验中看出，无缝线路在温度力与列车动载的共同作用下，轨道不平顺处将产生弯曲变形。随着轨温升高和行车次数增加，轨道弯曲变形逐渐扩大。当轨温升到一定值时，一次过车弯曲变形突然剧增。有时即使轨温不再升高，随着行车次数的增加，弯曲变形继续扩大，轨道将产生“弹动现象” 。有时无缝线路可能从稳定平衡直接进入不稳定平衡。轨道失稳不仅与平面不平顺有关，而且还与立面不平顺有关。根据上述试验结果，TB2098-89 已将“弹动现象”列为无缝线路动态失稳的征兆，规定高温季节进行养护维修作业时，或在作业之后，若发现过车后线路弯曲变形突然扩大，必须立即设置停车信号防护并进行处理，防止发生行车事故。2、动态稳定性试验铁道
3、科学研究院于 19841985 年在环形线试验基地进行无缝线路动态稳定性试验。试验轨道为 60kg/m 钢轨、混凝土轨枕每公里配置 1840 根、弹条 I 型扣件、碎石道床、肩宽4050cm、无缝线路锁定轨温 t 锁 =-5。试验由轴重 23t 的韶山 I 型电力机车、轴重 25t 的 C75 货车、轴重 21t 的 C61 货车和轴重 22.6t 的 C62 货车组成。试验线预设平面或立面不平顺。在温度力与列车动载的共同作用下，试验中发生 6 次动态失稳，其中一次失稳情况如下：在 R=600m 曲线上试验编号 NO.10-1 处，L o=10m、f o=28mm（标准正矢应为fo=22mm，
4、曲线内股有 foP=3mm 的硬弯） ，试验前曾多次拔道，道床横向阻力降低，试验中列车以 V=80km/h 速度运行 17 次，轨温 t=54，即温升 ，轨道弯曲变形扩大 f=15mm，59t曲线正矢达 fo=43mm，列车不间断运行，轨道弯曲变形继续扩大，以致轨道动态失稳。失稳过程如图 12-1。10283456区 形 矢 度 f(m)l0=B行 车 系 数 N2C变 形 矢 度 （ ）6043A轨 温 ( )图 12-1b）直线地段，设置半波长 ， 初始弯曲；o6fo9不行车情况，轨温上升幅度 63；行车情况，轨温上升t幅度 56，且列车通过总重 1.5Mt，轨道一直保持稳定。t3、无缝线
5、路产生“ 弹动现象”而失稳的主要原因铁道科学研究院认为，无缝线路产生“弹动现象”而失稳的主要原因是由于在列车轮重作用下，两转向架之间的轨排受负弯矩作用而浮起，造成道床横向阻力降低。在试验基地 R=600m 的曲线地段，测试轨排最大可能浮起量，行驶电力机车时为 3.40mm，行驶 C75 货车时为 3.05mm。为测量轨排浮起后的道床横向分布阻力，采用了轨排浮起装置，当浮起量达 3.50mm 时，测量的道床横向分布阻力比未浮起时的数值降低 3040%。轨排浮起是考虑无缝线路动态稳定不应忽视的重要因素，尤其在列车动态通过时，浮起处与不平顺处重合时的情况，对无缝线路的稳定最为不利。以国内外研究情况而
6、言，一般认为无缝线路的动、静态失稳问题是因较高的钢轨压力、弱轨道情况和车辆荷载引起的过大位移产生的。其中车辆荷载的影响包括：动态轨排浮起引起的道床阻力下降，惯性力的出现，以及竖向及横向车轮荷载的作用。弱轨道情况包括：横向阻力不足，轨道不平顺，锁定轨温的下降。二、寒冷地区小半径曲线无缝线路的试验研究1987 年铁道科学研究院和呼和浩特铁路局合作完成250m 钢轨全长淬火工艺的研究，为小半径曲线上铺设无缝线路创造了条件。同年，他们又在京包线上行 575k+500m、历年轨温变化幅度 93.4地区、R=400m 曲线上试铺 60kg/m钢轨温度应力式无缝线路。1、试验内容在试验线路上，测定了道床横向
7、阻力，轨排纵、横向位移，曲线正矢。在圆曲线区段进行了温度力及列车荷载共同作用下无缝线路的动态稳定性参数的测定，测试列车通过时，车轮作用在轨道上的横向水平力及轨排横向水平位移和竖向浮起。2、试验线路状态观测试验时，在线路两侧预理观测桩，进行线路状态的监视，观测桩埋置位置见图 12-2，试验期间线路维修作业仍正常进行。 1横 向 位 移 观 测 桩41北 京 23纵 向 位 移 观 测 桩905678比 例 ： 501920323145678行 车 方 向图 12-2 观测桩位置a）试验段的纵向位移与纵向力分布纵向位移用铁道科学研究院设计制作的纵向位移尺，弦线采用 0.3cm 钢丝，以设置的观测桩和轨头外侧的标记为基准进行观测，位移尺的精度为 0.05cm，由呼和浩特工务段的指定专人定期观测。
