鐵路軌道剛度的確定方法探討

王斌

摘?要：“一帶一路”的發展，給中國制造走出國門，帶來了廣闊的國際舞臺。中國標準，中國制度，中國技術在“一帶一路”沿線國家政府和人民中得到了充分的認可和信賴。比如肯尼亞標軌蒙內鐵路建設過程主要應用的是我國國產裝備和工業產品，這充分發揮了帶動中國標準和國產裝備“走出去”的作用。本文圍繞鐵路軌道的確定方法進行了探討。首先，對鐵路整體軌道的定義進行簡單的介紹，并列舉出幾種測量軌道剛度的方法，最終敲定高速鐵路軌道剛度的確定方法，以保證鐵路軌道剛度測量的準確性，維護建設所在國人們的生命財產安全，豎立中國制造品牌效應，增強中國裝備國際競爭力。

關鍵詞：鐵路軌道，軌道剛度，允許應力法，允許變形法，臨界速度法

文章編號：2095-4085（2020）02-0021-02

測量鐵路軌道剛度，就是利用一定的測量方法，確定軌道的剛度，測量出的數據要具有極高的準確性，這就要求測量的條件及環境均在正常范圍內，也要確?；疖嚦休d的貨物量在標準載荷范圍內。從近些年我國鐵路運輸行業的發展形式上看，此行業技術人員在技術研究與開發方面日漸成熟，相關技術人員研究出了多種鐵路軌道剛度的測量方法，并將測量方法用在了實踐工作之中，從而取得了較大的成效。但是，鐵路相關技術人員研究出的鐵路剛度計算方法仍存在很多弊端，雖然在理論推算上并不存在問題，可一旦應用到實際生活中，就會出現各種缺陷，難以保證測量工作的準確性，本文就是站在客觀的角度對軌道剛度的測量方法進行分析，并選出可行性最高的方法，作為測量軌道剛度最終的確定方法，以供參考。

1?軌道整體剛度的定義介紹

通常，相關技術人員計算軌道整體剛度的方式是，當火車劃過鐵軌之時，會將自身所有重量集中起來，鐵軌在此時便承載了火車所有的重量，這種重量會將軌道壓彎，在軌道被壓下沉的那一刻，相關技術人員便用一定的方法測量出軌道所承載的負荷，而這一集中負荷P就是測量所得的數值，鋼軌的整體剛度測量公式為，K=P/Zmax，其中，Zmax表示的是鋼軌在集中負荷的施壓中下沉的最大值。

由力學及熱力學的知識可得，鐵軌受壓變形這一過程需要消耗很多能量，能量消耗的越多，證明鐵軌的剛度越弱。這代表著剛度越強的鐵軌彈性越大，而其承載力也強，所產生的其它力就小，消耗的能量也少。鐵軌剛度與車輛的質量成正比，車輛在彈簧下的質量越大，就代表鐵軌承載力越強，鐵軌的剛度越高。火車在彈簧下質量產生的動態壓力，軌道受壓耗能以及軌道剛度的變量，研究三者之間存在的正負比關系，將三者關系以更為直接具象的方式呈現在人們面前時可知，當鐵軌的剛度越小時，彈簧下質量產生的動態壓力就越小，鐵軌的耗能就越大，久而久之，鐵軌就會在長期受壓下變形，這不僅會增加鐵路維修工人的工作負擔，還會使得人們的生命財產安全受威脅。而當鐵路剛度變大時，彈簧下質量產生的動態壓力就越大，在此時，雖然鐵軌耗能變小，鐵軌變形程度也變小，但是這種現象會造成鋼軌與軌枕受力發生斷裂。

2?測量軌道鋼度的方法

2.1?測量剛度的允許應力法

此種方法是由彈簧下質量產生的動態壓力計算出鐵軌的最適剛度值，鐵軌的最大彎曲力用σmax表示，而用Wg則是鐵軌的下部斷面系數，根據這幾者之間的變量關系可得出軌道剛度的最終確定結果。

2.2?計算軌道剛度的允許變形法

軌道會在火車質量的擠壓下變形，這時會給軌道產生一定的力，這些力可以將火車軌道產生的一些熱量吸收，這樣一來，將不會給軌道帶來太大的損傷，然而，軌道變形程度要控制在一定的范圍之內，國內外也細分出了變形標準，以為相關技術人員做考量，法國鐵路局規定，鐵軌的變形程度要控制在1mm之內，其他國家的標準制定各不相同，但也均與法國制定的變形標準相近。而鐵軌硬度的計算結果是受到軌道變形程度控制的，可以說，鐵軌的變形標準是確定標準鐵軌剛度的不變參數[1]。

2.3?用臨界速度法計算軌道硬度

臨界速度法與允許變形法略有不同，但是測量方法相似，均是以鐵軌的變形程度為主要的度量參數。然而，臨界速度法需要的數值是鐵軌在速度達到最大時，對鐵軌產生的壓力導致的變形值。后者是在正常運行或是靜止時測得的鐵軌變形值，二者測量本質相同，均需要變形程度維持在一定的范圍內，鐵軌變形的程度一旦超出正常標準，就會造成嚴重的運行事故。用臨界速度法計算軌道硬度是有具體的公式的，公式計算結果為，U=m2v4cr/4EI，m表示單位程度內測得的總質量，經過這一公式測量出的鐵軌剛度的準確性極高，這一測量方法使用起來也較為簡單，計算所需要的變量因素又少，能夠很輕易的將結果計算出來，然而，這種計算方法需要在特定的環境中進行，用這種方式測量的軌道土基較為松軟，稀疏，所測得數值也更有實際性意義。

3?高速鐵路軌道剛度的確定方法

高速鐵路的建設是運輸行業新型的技術改革，高速鐵路的性能比較穩定，結構搭配的也較為科學，合理，其以運輸的安全性為前提，進而不斷提升自身技術，使得乘客有了較為特別的乘坐感受，乘客在坐高速鐵路出行時，能明顯的感覺此車更為舒適，運行速度也更快。高速鐵路作為一種漸進性的高端技術，其軌道的結構均是以傳統的鐵路結構為基礎，在其中融入各種高新科技，使得此車軌有了質的飛躍，高速鐵路的鐵路結構剛度值也比傳統的鐵軌剛度值大。

對于高速鐵路而言，保證此車軌結構構建合理，性能安全的主要方式便是增大鐵軌的剛度，高速鐵路鐵軌分為兩個主要結構，高速鐵軌建設人員為了增大道床路基的剛度，減小高速列車質量對鐵軌的變形損傷，就運用了技術降低了基板的剛度，法國將軌道剛度設定在了100kN/mm-1以內，我國高速鐵軌的剛度也是借鑒了此標準進行建設的。

4?結?語

綜上所述，確定鐵路軌道剛度的測量計算方法對我國鐵路運輸業而言，具有重要意義，國外有很多的有碴軌道鋪設案例，其在鐵軌的剛度測量方面有著豐富的經驗，我國鐵路行業雖然有著豐富的理論測量方法，可在進行實際測量工程時卻存在很多的弊端，我國技術人員應該借鑒國外的鐵軌剛度測量經驗，制定出各種鐵軌鋪設方案，以確保列車鐵軌結構的科學性，增強鐵軌性能的穩定性，保障乘客的生命財產安全。

參考文獻：

[1]徐金輝.高速車輛——軌道耦合系統隨機振動分析及軌道不平順評價方法研究[D].成都：西南交通大學，2016.