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摘要：无砟轨道以其高平顺、高稳定、少维修成为高速铁路主要轨道结构形式，在一次铺设长钢轨施工过程中，长轨安全运输成为铺架施工的突出重点问题。本文对长轨大列在长大坡道上受力状态进行分析，通过建立模型，得出需补机作业的条件。在以往的工程中，长大坡道上补机作业均结论性依据。往往大小坡度均通过补机完成。在项目轨道工程施工过程中取得较好的应用，减少资源配置，降低成本。
关键词： 长轨运输;坡度;列车荷载;滚动摩擦
1 概述
新建连云港至镇江铁路LZZQ—6标段铺轨起止里程为DK1+681.873～沪宁城际K224+393.27，新铺正线689.9km（含联络线），改建正线14.39km（既有京沪线）。新铺灌云、灌南、涟水、淮安东、宝应、界首镇、高邮、扬州南、大港等9个车站，新铺吉庆、邵伯、横山3座线路所，改建既有宁启线泰安镇站、江都站、既有沪宁城际线镇江站、丹徒站4个车站，共计新铺站线40.04公里，改建站线4.5公里;新铺钢轨伸缩调节器16组（其中，特殊研制4组），新铺正线道岔150组、站线道岔24组，共计新铺道岔174组，拆除道岔13组（其中，就地拆铺5组）;在上下行线路中，坡度大于10‰的有64处，超过13‰的有15处。
列车的安全性越来越受到重视。车轮是保证轨道车辆安全运行的关键部件。对于轨道交通而言，由于列车的起动、加速、过弯、制动比较频繁，对车轮的寿命影响很大，引起的车轮缺陷会给运营造成安全隐患。轮缘是车轮上的重要组成部分，使车轮能平稳地通过曲线和道岔，对列车行驶的安全性及稳定性具有重要作用。轮缘的磨耗往往会使正常的轮轨关系发生改变，大大增加维修工作量。因此对轨道交通车辆轮缘磨耗的研究越来越多。施工阶段工程列车在运输长轨时在长大坡道上行驶时，因机车动力不足，可能导致机车打滑，危及行车安全;且机车轮缘对长钢轨易造成擦伤，造成钢轨产生不均匀磨耗等表面缺陷。缺陷处理费时费力，造成较大的经济损失。为避免以上情况发生，通过补充机车牵引作业来满足行车要求，简称补机作业，下面通过建立模型，对长大坡度道上进行受力分析、计算、研究，从而得出长轨列车在长大坡度上的补机作业条件。
2 建立模型[1]
在列車的运行过程中，由于列车线路上出现坡道情况，当列车在线路上运行时会受到不同的外力作用，我们将满载500m长钢轨的列车简称为长轨大列，并简化长轨大列的受力方式，假设长轨大列总重P，车轮半径R，滚动摩擦系数δ，机车牵引力为F，坡度角θ，在长大坡道上长轨大列的牵引力F=Psinθ+Pδcosθ，因此在长大坡道上长轨大列的受力与轮对的数量和平板车数量无关，为了便于计算将整个长轨大列模型化为如图所示的一个具有两轮结构的整体。受力分析如图1所示：
3 相关参数
3.1 东风4B型内燃机车技术参数[2]
用途：干线客运、货运;最大速度：客运：120km/h货运：100km/h;轨距：1435mm ;轴式：Co-Co;起动牵引力：客运：327.5N货运：435kN;轴径：1050mm;持续牵引力：客运：243kN货运：324kN;柴油机装车功率表：2430kW;轴重：23±3t;外形尺寸（长x宽x高）：21100x3309x4755mm;整备重量：138±3t;通过最小曲线半径：145m;机车全轴距：15.6m;沙储量：800kg;转向架轴距：3.6m;柴油机型号：16V240ZJB;燃油储备量：9000L;牵引发电机型号：TQFR-3000;机油储量：1200kg;硅整流装置型号：GTF4800/770;水储量：1200kg;牵引电动机型号：ZQDR-410;车轮直径：846mm（实测）;
3.2 其他相关参数
车轮的滚动摩擦系数δ为：0.3～0.9mm，由于工程线钢轨锈蚀，此处取摩擦系数δ=1.0[1]。
单个平板车自重22.5，长轨大列按照40节平板计算，P1=22.5t×40=900t。
单个长轨锁闭架自重约0.6t，整列长轨大列按照80个锁闭架计算，P2=0.6t×80=48t。
P60钢轨60.643kg/m，每列车按照50根500m长轨计算，P3=50×500×60.643kg=1516t。
4得出结论
长轨大列总重P=P1+P2+P3+P0=26050kN，因钢轨存在锈蚀现象，车轮滚动摩擦系数δ取1.0mm，车轮半径R=423mm。
将P、δ、R带入方程：
即：
正常运行时：F为持续牵引力，取值：客运243kN，货运324kN;
半坡起步时，F为起动牵引力，取值客运327.5kN，货运435kN;
由于θ值极小，坡度为，可得：
（1）客运机车能正常运行的最大坡度：i客=tanθ=sinθ-0.0139
（2）货运机车能正常运行的最大坡度：i货=tanθ=sinθ=0.0202
（3）客运机车能正常启动（半坡起步）的最大坡度：i客=tanθ=sinθ=0.0204
（4）货运机车能正常启动（半坡起步）的最大坡度：i货=tanθ=sinθ=0.0287
实际施工过程中，机车使用的额定功率、牵引力等最大可达到80%的有效使用率，长轨大列在长大坡道上安全运输坡度最大值为13‰。补机作业在连镇铁路有较好的应用。
5结束语
长大坡度上补机作业在连镇项目全面实施，在确保施工安全、质量、进度等方面均具有一定指导意义，同时可降低连续补机作业成本。长大坡道上的补机作业明确了在何种坡度上需要补机作业，其实用性能为铺架运输作业提供借鉴。
参考文献
[1]哈尔滨工业大学理论力学研究室. 理论力学[M] . 北京：高等教育出版社，2009：163-186
[2]中华人民共和国铁道部. 铁路线路设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2006： 122-180
[3]程俊斌.浅谈客专道岔施工[J].铁道建筑技术，2015（7）：103-107.
[4]王军.磁浮轨排精调控制技术研究[J].铁道建筑技术，2016（8）：99-103.
[5]王四虎.有砟轨道长轨直铺技术在太原西南环铁路施工中的应用[J].铁道建筑技术，2016（7）：82-84.
[6]康永旺.短轨排铺设法在尼日利亚铁路施工中的应用[J].铁道建筑技术，2016（1）：80-84.
关键词： 长轨运输;坡度;列车荷载;滚动摩擦
1 概述
新建连云港至镇江铁路LZZQ—6标段铺轨起止里程为DK1+681.873～沪宁城际K224+393.27，新铺正线689.9km（含联络线），改建正线14.39km（既有京沪线）。新铺灌云、灌南、涟水、淮安东、宝应、界首镇、高邮、扬州南、大港等9个车站，新铺吉庆、邵伯、横山3座线路所，改建既有宁启线泰安镇站、江都站、既有沪宁城际线镇江站、丹徒站4个车站，共计新铺站线40.04公里，改建站线4.5公里;新铺钢轨伸缩调节器16组（其中，特殊研制4组），新铺正线道岔150组、站线道岔24组，共计新铺道岔174组，拆除道岔13组（其中，就地拆铺5组）;在上下行线路中，坡度大于10‰的有64处，超过13‰的有15处。
列车的安全性越来越受到重视。车轮是保证轨道车辆安全运行的关键部件。对于轨道交通而言，由于列车的起动、加速、过弯、制动比较频繁，对车轮的寿命影响很大，引起的车轮缺陷会给运营造成安全隐患。轮缘是车轮上的重要组成部分，使车轮能平稳地通过曲线和道岔，对列车行驶的安全性及稳定性具有重要作用。轮缘的磨耗往往会使正常的轮轨关系发生改变，大大增加维修工作量。因此对轨道交通车辆轮缘磨耗的研究越来越多。施工阶段工程列车在运输长轨时在长大坡道上行驶时，因机车动力不足，可能导致机车打滑，危及行车安全;且机车轮缘对长钢轨易造成擦伤，造成钢轨产生不均匀磨耗等表面缺陷。缺陷处理费时费力，造成较大的经济损失。为避免以上情况发生，通过补充机车牵引作业来满足行车要求，简称补机作业，下面通过建立模型，对长大坡度道上进行受力分析、计算、研究，从而得出长轨列车在长大坡度上的补机作业条件。
2 建立模型[1]
在列車的运行过程中，由于列车线路上出现坡道情况，当列车在线路上运行时会受到不同的外力作用，我们将满载500m长钢轨的列车简称为长轨大列，并简化长轨大列的受力方式，假设长轨大列总重P，车轮半径R，滚动摩擦系数δ，机车牵引力为F，坡度角θ，在长大坡道上长轨大列的牵引力F=Psinθ+Pδcosθ，因此在长大坡道上长轨大列的受力与轮对的数量和平板车数量无关，为了便于计算将整个长轨大列模型化为如图所示的一个具有两轮结构的整体。受力分析如图1所示：
3 相关参数
3.1 东风4B型内燃机车技术参数[2]
用途：干线客运、货运;最大速度：客运：120km/h货运：100km/h;轨距：1435mm ;轴式：Co-Co;起动牵引力：客运：327.5N货运：435kN;轴径：1050mm;持续牵引力：客运：243kN货运：324kN;柴油机装车功率表：2430kW;轴重：23±3t;外形尺寸（长x宽x高）：21100x3309x4755mm;整备重量：138±3t;通过最小曲线半径：145m;机车全轴距：15.6m;沙储量：800kg;转向架轴距：3.6m;柴油机型号：16V240ZJB;燃油储备量：9000L;牵引发电机型号：TQFR-3000;机油储量：1200kg;硅整流装置型号：GTF4800/770;水储量：1200kg;牵引电动机型号：ZQDR-410;车轮直径：846mm（实测）;
3.2 其他相关参数
车轮的滚动摩擦系数δ为：0.3～0.9mm，由于工程线钢轨锈蚀，此处取摩擦系数δ=1.0[1]。
单个平板车自重22.5，长轨大列按照40节平板计算，P1=22.5t×40=900t。
单个长轨锁闭架自重约0.6t，整列长轨大列按照80个锁闭架计算，P2=0.6t×80=48t。
P60钢轨60.643kg/m，每列车按照50根500m长轨计算，P3=50×500×60.643kg=1516t。
4得出结论
长轨大列总重P=P1+P2+P3+P0=26050kN，因钢轨存在锈蚀现象，车轮滚动摩擦系数δ取1.0mm，车轮半径R=423mm。
将P、δ、R带入方程：
即：
正常运行时：F为持续牵引力，取值：客运243kN，货运324kN;
半坡起步时，F为起动牵引力，取值客运327.5kN，货运435kN;
由于θ值极小，坡度为，可得：
（1）客运机车能正常运行的最大坡度：i客=tanθ=sinθ-0.0139
（2）货运机车能正常运行的最大坡度：i货=tanθ=sinθ=0.0202
（3）客运机车能正常启动（半坡起步）的最大坡度：i客=tanθ=sinθ=0.0204
（4）货运机车能正常启动（半坡起步）的最大坡度：i货=tanθ=sinθ=0.0287
实际施工过程中，机车使用的额定功率、牵引力等最大可达到80%的有效使用率，长轨大列在长大坡道上安全运输坡度最大值为13‰。补机作业在连镇铁路有较好的应用。
5结束语
长大坡度上补机作业在连镇项目全面实施，在确保施工安全、质量、进度等方面均具有一定指导意义，同时可降低连续补机作业成本。长大坡道上的补机作业明确了在何种坡度上需要补机作业，其实用性能为铺架运输作业提供借鉴。
参考文献
[1]哈尔滨工业大学理论力学研究室. 理论力学[M] . 北京：高等教育出版社，2009：163-186
[2]中华人民共和国铁道部. 铁路线路设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2006： 122-180
[3]程俊斌.浅谈客专道岔施工[J].铁道建筑技术，2015（7）：103-107.
[4]王军.磁浮轨排精调控制技术研究[J].铁道建筑技术，2016（8）：99-103.
[5]王四虎.有砟轨道长轨直铺技术在太原西南环铁路施工中的应用[J].铁道建筑技术，2016（7）：82-84.
[6]康永旺.短轨排铺设法在尼日利亚铁路施工中的应用[J].铁道建筑技术，2016（1）：80-84.