铁路轨道晃车产生原因及整治措施

随着国民经济的发展，我国铁路进入快速发展的时代，面临高速重载列车的开行，对工务设备质量提出了更高的要求。随着铁路运量和速度的不断增加，铁路轨道不间断地受到机车、车辆的碾压和冲击，铁路线路状态处在不断的变化当中。线路质量优劣将决定列车运行状态，并对旅客乘车舒适度产生很大影响。线路如果发生晃车，不但降低旅客的舒适度，同时也说明列车对线路的作用力加大，对线路的破坏力增强。当轨道几何尺寸超过规定容许偏差管理值时，就会使运行中的列车产生晃车现象，导致旅客舒适度下降，进一步发展会危及行车安全。因此，工务养护维修应提高作业标准和作业质量，同时必须加强轨道的动静态检测，并根据检测数据进行分析、查找病害、整治病害，使列车能以规定速度安全、平稳、不间断的运行。

1　铁路轨道晃车产生原因

1.1　既有线提速改造以及新线铺设的问题

既有线提速改造过程中，对线路设计改造未达到设计标准，而导致线路存在的各种问题。在新线铺设过程中，由于施工单位未严格按照设计要求施工，为了节约成本而忽视施工质量，降低标准进行施工，导致线路存在各种遗留问题，使设备管理单位无法通过养护维修来彻底根治病害。出现以上两种情况，在短时间内无法恢复线路最佳状态，导致线路极容易出现晃车等问题，影响行车安全。

1.2　日常养护维修存在问题

在铁路线路的日常维护中，要对线路的设备设施按周期及有重点的加强检查和维修，若由于受夏季施工多影响而不能按周期维修，日积月累线路就会出现问题，由初期的超限发展至较难根治的病害，相应补救措施也难以进行整治，导致线路的整体质量降低，从而诱发线路晃车情况的发生，常见问题主要有以下几方面。

（1）钢轨轨面内侧有鳞状纹，长度一般为几毫米至一百多毫米，深度一般为0.5～1mm，最深为2mm。不平顺峰值间距与机车的轴距相接近，使快速运行的机车车辆在通过轨面不平顺地段时，车轮连续不断地对轨面不平顺产生高频率冲击，使转向架产生强烈的抖动，进而使车体的振动加强，对轮轨动态作用的影响极大，产生较大的振动加速度。当机车车辆在上述地段通过时，将使机车车辆产生剧烈的抖动，对舒适度的影响非常大。尤其顺列车运行方向，手摸有倒刮鱼鳞感，剥落掉块处所为严重晃车点，如图1所示。

（2）曲线外股有基本等距的偏多侧磨，侧磨面粗糙，轨底上面有铁粉末处为严重晃车点，侧磨也是引起铁路曲线轨距扩大的根源，如图2所示。

（3）焊缝病害属于短波不平顺的一种，它的存在，影响列车的平稳性和舒适性，使车辆的振动加强，轮轨产生巨大的冲击力，弹簧下惯性力增强，使实际轴重增大，对轮轨动态作用的影响极大，产生较大的振动加速度。在轨检车、动检车的检查结果中，高低、轨向、水平、垂直加速度等项目易出分，添乘机车或动车时感觉颠簸，左右摇摆极不舒适。由于动车组的轴重小，对焊接接头作用边平直度的敏感性比一般机车要大一些，如焊缝不平顺、焊缝肥边等，特别是对于侧面呈凸形的焊缝接头肥边，动车组比一般机车更容易产生水平晃动。动车组对焊接接头轨面高低不平顺的敏感性也比普通机车大一些，这也是因为动车组轴重小，通过焊缝不平顺位置时更容易产生跳动。一般机车对于焊缝单侧高低不平顺的反应，在机车车载线路检查仪上通常显示为垂直加速度，但动车组通过时却显示的是水平加速度。由此可见，有些焊缝病害，对于机车或动车组的反应是不一样的，机车有时反应有时却不一定反应，而动车组的反应却比机车敏感。

（4）列车在曲线运行时，轮缘是沿着曲线上股工作边运行，如果曲线地段正矢不良，会导致曲线不圆顺，从而导致晃车。例如：××线，曲线半径为400m的正线，K5+380缓和曲线现场正矢与计划正矢差7mm，K5+210～+220圆曲线正矢连续差11mm，已超出《铁路线路修理规则》规定的标准，导致该曲线晃车，如图3所示。

（5）轨枕伤损，扣压力不足、不均匀，扣件缺少、位置不正等，在动荷载的作用下，钢轨会向两侧发生弹性挤开，列车高速运行时也会造成晃车，如图4所示。

（6）轨道几何尺寸超限，如高低、轨向、水平等导致的复合病害引起的晃车。例如：××线，经现场观测该曲线K5+185焊缝处，存在高低-5mm，延长5m；K5+190处，轨向4mm，延长6m；K5+200处，轨向5mm，延长4m；K5+217处，高低+5mm，延长6m；K5+243处，水平超限+11mm；K5+248处，高低+5mm，延长5m；K5+288处，轨向4mm，延长3m，高低-5mm，延长6m。

（7）轨向不平顺及轨向与水平复合不平顺。

严重的轨向不平顺会产生较大的横向力，使列车在运行中产生剧烈的蛇行运动而导致列车脱轨。若直线不顺直，必然会加剧列车的蛇形振动，产生较大的离心力。离心力是影响列车平稳和旅客舒适度的重要因素，对于速度一定的列车，离心力随着轨向偏差矢度的增加而增加，对于一定矢度的轨向偏差，列车的离心力则随着速度的增加以速度倍率的二次方迅速增加。由此可见，直线轨向偏差，在快速行车条件下对列车晃动的影响，比在一般速度条件要大得多，对同一轨向偏差值，行车速度增加一倍，则列车的摆动力增加4倍。

轨向水平逆向复合不平顺是指同一位置既有轨向不平顺又有水平不平顺，并且轨道鼓出方向与高轨位置形成反超高状态。直线地段出现的轨向偏差就相当于产生一处大半径的曲线，使列车的运行状态由直线运动变化为曲线运动，相当于列车运行在没有超高的曲线上，必然会产生晃动，如果此段同时存在轨道水平偏差时就会进一步加剧列车的晃动。此病害为轨向与水平的复合病害。这种逆向组合不仅对行车安全有严重影响，而且影响旅客舒适度，是车载线路检查仪产生水平加速度的主要原因。例如：某线K437+436处出现横向加速度0.11g，经现场复合在K437+362～+470处水平偏差5～6mm，在K437+429有一处为4mm轨向与该水平偏差形成的逆向复合不平顺，导致K437+436处出现横向加速度超限，如图5所示。

（8）多重逆向复合不平顺。

列车通过线路纵向不平顺的地方时，冲击力增加使道床变形加速，从而扩大不平顺，使机车车辆对轨道的破坏力进一步增大。严重的高低不平顺将引起机车车辆剧烈地点头和浮沉振动，会使车辆大幅度减载或悬浮。长度在100～300mm范围内的轨面高低不平顺，主要起因于钢轨波浪形磨耗，焊接接头低塌等，车轮经过这些地方会产生冲击，导致机车车辆剧烈的抖动，行车速度愈高，机车车辆的抖动愈剧烈。这种不平顺往往容易被忽视，轨道检查车也不能完全反映出来。但是人工便携式添乘检查仪对此种短波不平顺的反应较敏感，机车、车辆在通过时将产生垂直加速度，这也是影响旅客舒适度的一个方面。

当轨道纵向短波高低与短波轨向在同一地点出现时，列车通过就会产生轨道的短波高低与短波轨向的复合不平顺。在这种情况下车辆本身就会产生一种三维运动，轻则影响旅客舒适度，重则影响列车运行安全，而对轨道而言，就会产生竖向与横向冲击并存的情况，加速轨道状态的恶化。

当“漫坑”与“漫弯”在同一地点出现时，相当于竖曲线与平面曲线的重叠。这种重叠将会使列车产生三维晃动，是一种典型的二重逆向复合不平顺。此时如果在“漫坑”中出现水平与轨向的逆向复合不平顺，将使列车产生剧烈的晃动，在快速行车条件下，就会对列车的运行安全及旅客舒适度产生严重影响。由于直线地段“轨向”并非人为设置，虽然列车存在事实上的曲线运动，但并没有设置超高，有时甚至还会出现负水平，车体的水平加速度将比在正常曲线上运行大得多，已经形成了二重逆向复合不平顺，如果再与“漫坑”重叠，列车的运行状况将会更加恶劣，就会形成三重逆向复合不平顺，对旅客舒适度产生较大的影响。因此要及时消灭“漫坑”、“漫弯”，消灭轨道纵向长波高低与长波轨向的复合不平顺。再者由于日常养护维修对局部起道作业没有考虑线路坡度变化，导致线路坡度发生改变，在原有的坡段内形成多个短坡段，产生纵向不平顺而引起晃车。

（9）轨距变化率的不平顺及轨距变化率和短波轨向的复合不平顺。

为了防止车轮被轨道楔住，减少行车阻力和钢轨及车轮的磨损。钢轨与车轮轮缘间有一定的间隙，此间隙称之为游间。游间应有一个限度，超过这个限度就会产生相反的效果。因为游间愈大，车辆行驶时蛇行运动幅度愈大，横向加速度愈大，轮缘对钢轨的冲击角愈大，作用于钢轨上的横向力愈大，此时机车车辆晃动也愈大。行车速度愈高，其影响愈严重。所以为提高行车的平稳性，游间应限制于一个最小的必要数值。为此轨距变化率必须保持缓和平顺，在《铁路线路修理规则》中按照不同速度等级规定了轨距变化率允许偏差管理值。这是因为在短距离内轨距变化率较大时，表明存在着严重的轨向不平顺，即使不超过允许偏差管理值也会使机车车辆发生剧烈的摇摆，直接影响行车安全和旅客舒适度。

当轨距变化率超限与短波轨向同时存在时，就会产生轮对扭转和横移同时出现的情况，对列车的平稳运行产生较大影响。因此在快速行车条件下，轨距变化率超限与短波轨向同时出现是产生晃车的重要原因之一。这种复合不平顺通常不会对行车安全产生不良影响，但会使性能较差的机车车辆产生显著的动态响应，特别是对轴重较轻的动车组产生的动态反应更为敏感，影响旅客舒适度。如此种情况长期存在就会产生直线地段钢轨的交替侧磨，增加维修工作量，缩短设备使用寿命。

（10）空吊板产生的影响。

线路存在空吊及翻浆冒泥等情况时，线路基础的承载均匀度会受到影响，使得列车经过该线路时，基础的几何尺寸出现较大变动，出现晃车情况。线路存在空吊板时，在机车车载线路检查仪监测数据上通常显示为垂直加速度，但动车组却大量显示为水平加速度。现场检查发现在线路道床状态相对较好的情况下，空吊板一般都是不对称的，另外道床状态不良的地段往往还同时存在线路方向、高低等其他问题，道床对轨道的横向约束力下降，因而容易使轴重较轻的动车组发生水平晃动。

在列车动力作用下，轨道被视为具有均匀支撑的连续梁，当存在空吊板或暗坑时，其支撑变得很不均匀，钢轨的挠度也相应增大，在恢复变形的过程中还会对车轮产生反作用力，这种动力特性对于轴重较小的动车组比轴重较大的普通机车要敏感得多。

根据某铁路局对动车组晃车原因进行分析的资料，某处线路一侧钢轨纵向高低良好，另一侧纵向局部高6mm，造成该点水平差6mm，但同时，在该点设置了相应的空吊板，普通机车能够平稳运行，机车车载线路检查仪没有任何显示，而动车组通过时则显示水平三级报警值。现场观察发现普通机车通过时，该点空吊完全被压下，机车没有发生晃动，而动车组通过时，空吊只被部分压下，而且钢轨产生反弹，动车组发生明显晃动。分析其原因就是动车组轴重较轻，使钢轨产生的挠曲较小，不能使空吊情况下的钢轨产生有效支撑，并产生反弹，使动车组车体晃动。

另外还应注意一种间隔性空吊板，它是轨枕每隔几根就存在着的一种空吊，这种空吊板在重载线路上常见。空吊间隔短的3～5根轨枕，长的8～10根轨枕，间隔距离长短跟行车速度有关，速度低间隔短，速度高间隔长。这种空吊板在线路静态纵向高低良好的情况下，当机车和动车组通过时，空吊板处被车轮压下，而未空吊处则不被车轮压下，机车和动车组相当于行驶在纵向高低不良处所，机车产生浮沉，点头性晃动。如果暗坑非对称则同时会使机车产生左右摇摆。这种空吊板对轴重较轻的动车组产生的影响比单个空吊板的影响还大，是动车组产生水平加速度的主要原因。

2　铁路轨道晃车整治措施

为了对铁路轨道晃车情况进行动态检测，采用轨检车、车载线路检查仪、人工便携添乘检查仪等检测手段对铁路轨道进行综合检测，根据检测数据进行病害分析，查找产生晃车的真正原因，制定整治措施，用数据指导维修。

2.1　整治措施

（1）对新线建设及既有线改造地段，加强施工监管，派驻业务精、责任心强的人员介入，对不符合设计要求的及时提出整改要求，尤其加强隐蔽工程的施工监管，避免给运营维护单位带来巨大的维护困难，使设备管理单位接收的设备完全符合设计文件标准，为铁路的安全运营奠定良好的基础。

（2）钢轨轨面内侧有鳞状纹，要及时查找晃车原因，如进一步发展至钢轨工作边侧磨，那么此处晃车较严重，主要是忽视了线路方向即晃车源的整修，发展到多处有左右相间的钢轨侧磨时，就形成了难以整治的病害，此时我们通过钢轨调边或更换钢轨进行病害处理，同时要整治好线路方向。

（3）对不良焊缝进行打磨，应采用廓形仪进行测量，使钢轨踏面符合要求，尽量采用大型养路机械进行打磨。打磨后的标准应符合下列规定：用1m直尺测量，钢轨顶面工作边矢度不得大于0.3mm；打磨钢轨母材深度不宜大于0.5mm，顺坡长度不宜大于1m；打磨后的焊缝处轨面圆弧要与前后钢轨的轨面圆弧度保持一致；对于高低焊缝，打磨长度应有一定长度的顺坡，顺坡长度按0.5‰的顺坡率顺坡。

（4）对于曲线正矢不良地段，在晃车点前后50～60m范围内，加密测量正矢。在两测点之间增加辅助测点，以便更准确地分析曲线病害，确定整治方案。利用绳正法计算方法整正曲线，使整条曲线按照计算进行拨正，要求各点正矢均达到计算正矢的标准。

（5）及时补充和更换不良扣件，保持扣件齐全、位置正确，扭矩均匀，符合《铁路线路修理规则》规定的要求。同时更换失效及伤损轨枕，保持轨道框架刚度。

（6）针对轨道几何尺寸超限处所，按照《铁路线路修理规则》作业验收标准进行整治。

（7）直线地段有左右相间的方向，是由于列车在通过不良方向处，晃动逐渐形成的方向，针对这些方向，要把向线路外方的方向改进来。向线路外方的不良轨向，改拨道时都要以两端线路为基点，如改道之后发现另一股轨距偏小，方向又不好才可以用轨距尺改正轨距。现场有很多人以一股为基本股穿直方向，改拨之后再改另一股轨距的作法，工作量较大，有时因视觉因素影响，作业之后大长直不直，形成较大半径的曲线，对解决晃车效果不是十分明显。

（8）对线路纵向不平顺，通过起道使轨道符合原设计标高及坡度要求。例如：××线，K4+700～K5+500，经过水准仪测量，在K5+160～+220处，纵断面不良，经过计算，表格涂黄色部分最大抬道量达50mm，针对此情况，要结合大型机械化捣固，对线路标高不符合要求处进行起道作业，如图6所示。

（9）在维修中要重视轨距变化率，严格控制轨距变化率，使其符合《铁路线路修理规则》中规定的轨距变化率允许偏差管理值。

（10）对线路存在空吊及翻浆冒泥等处所，采取清筛及捣固等措施进行整治，确保道床均匀、整齐、密实，排水良好。

2.2　加强监督，落实责任

（1）加强铁路线路监督机制及责任落实，使作业人员深刻认识到晃车的严重危害性，提高铁路线路养护维修工作质量。在铁路线路运营过程中，落实好各部门人员责任，出现晃车情况能够及时查找、分析原因，制定有效的整治措施，尽快解决相应的晃车问题。

（2）对出现晃车处所，要严格按照《铁路工务安全规则》设置防护，对达到限速要求的要及时采取限速措施，确保整修期间的行车安全。对危及行车安全的处所，应封锁线路，进行紧急处理。

（3）对晃车整修完成的铁路线路，应加强督促作业人员对比检查整修前后的晃车区域情况，为今后处理晃车工作积累经验，提高综合整治效果。在整治完成后，作业人员除按照常规复检外，还需要在一段时间内对整修区域的行车情况进行观察，确保病害得到根治。在解决晃车后的一定周期内，还应该对晃车处所数据进行采集，确保整治工作发挥效果。

3　预防措施

（1）严格坚持“预防为主、检修与保养并重、预防与整治相结合”的原则，合理确定检修项目和检修周期，组织定期检查，加强日常维修，提高设备质量。

（2）注重动静态数据的采集，用数据分析病害、处理病害，用数据指导维修。

（3）加强日常检查及养护维修，及时发现并处理病害，尤其注意避免复合病害带来的晃车及危及行车安全的问题。

（4）线路养护维修后各项技术标准符合《铁路线路修理规则》的规定。