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摘要：轨道几何出现超限，一般是通过日常维护解决，如果某区段长期出现某类型超限或反弹，可能要追逐到轨道设计层面，观察该区段是否应用了特殊的轨道结构或设计超过相关标准，如：弹性短轨枕、GJ-III扣件、浮置板道床、超高设置过大或过小、竖缓重合等。现场应根据设备特征制定具体整改方案并设置合理的养护周期。
关键词： 轨道几何 轨向 顽固病害 动静态 原因 解决措施
中图分类号：U213文献标识码： A
引言：在轨道养护过程中，大量动态超限反复整改而不能消除，除跟轨道设计及结构有关系外，还与日常维护密不可分。虽轨道几何静态检查在维修验收标准相关范围之内，但动态仍可能会出现超限。针对轨道顽固病害，本文主要通过介绍轨向的形成原因及相关解决方法，以帮助消除动态超限，确保列车运营安全。
一、顽固的轨向超限实例
xx地铁八号线赤客区间k3+840m处，位于缓和曲线与圆曲线过渡地段。该曲线半径350m,超高140mm, 曲线长281m,缓和曲线长45m，道床为整体道床，轨枕为混凝土长枕，坡度为3‰。
历年来该点屡次出现轨向二级超限，长治不得久安。实际上，地铁小半径曲线轨向等各种超限屡见不鲜。
附表1：轨向动态数据对比表
赤客区间2011年1月检测 赤客区间2012年1月检测
轨向主要分布在曲线地段，特别是小半径曲线的圆曲线、缓和曲线和直线过渡地段，以及没有缓和曲线过渡的曲线，基本属顺坡不均匀所致，主要影响指标表现为正矢和轨距。
二、超限原因分析
（一）缓和曲线固有弊端
由于曲线外轨采用超高顺坡为曲线型的缓和曲线,其线形难于保持,故现行的缓和曲线均采用超高顺坡为直线型的三次方抛物线, 其弊端在于不能全部满足直线与圆曲线间插入曲率渐变连接曲线的条件,即在缓和曲线的起终点,满足不了其角加速度等于零, 使钢轨对车体倾转的作用力不突然产生和消失的条件, 及缓和曲线上任一点的曲率与外轨超高相配合的条件, 其结果是车轮通过此两点时, 车轮对外轨的冲击力加大,正矢不易保护, 列车摇晃加剧, 不能有效地保证行车的平稳和安全。
（二）圆曲线往缓和曲线顺坡存在误区
现行的曲线方向误差规定(经常保养标准),半径为350m的曲线,缓和曲线上正矢与计划正矢差允许为6mm,圆曲线上正矢连续差为不大于12mm,最大最小正矢值不大于18mm。以下以“符合规定值内的缓和曲线正矢”为实例说明正确的顺坡方法。
附表2：赤客上行12 月份曲线正矢检查记录（曲线R=350，L=281.4M,缓和曲线ιs=45m）
注：上表为赤客上行2011年12月份K3+792.9-K4+074.4曲线上股的正矢，曲线半径为350m，缓和曲线长为45m，曲线全长为281.4m,超高为143mm。
通过表2中正矢差栏可以看出，1点为正，6点为负。根据正矢点分析，实际的ZH点应该在1点以外，HY点应该在6、7点之间，均与理论点不相符，同样实际的YH、HZ点也与理论不符，很难使缓和曲线上方向与超高上相对应，极易出现轨道复合不平顺、三角坑；而如果1点为负，6点为正（同理：22点为正，30点为负），则极易出现二级以上超限。
当1点出现正误差，6点出现负误差时，相当于ZH点向直线上外延，HY点向圆曲线上内延，相应的延长了缓和曲线长度，使列车从直线进入圆曲线，或从圆曲线进入直线上的各种力得以在缓和曲线上平缓过渡，减缓了车轮对外轨的冲击，减轻了列车的摇晃。
综上所述, 可以得出结论, 在现行的曲线正矢误差规定中，采用超高顺坡为直线型的三次方抛物线的缓和曲线, 其直缓点(ZH)现场正矢应比计划正矢大, 即只能出现正误差；缓圆点(HY)现场正矢应比计划正矢小, 即只有出现负误差, 才能有效地减缓列车通过缓和曲线起终点时的摇晃, 有利行车的平稳与安全。
（三）曲线上顺坡存在误区
日常维护中，曲线地段由于只检查规定曲线点上的正矢，而对于任意点的检查比较少，造成曲线规定点上正矢都不超限，但是列车行驶时晃动情况比较严重，而且钢轨出现了不均匀的磨耗情况。以下针对黄长下行轨向问题说明正确的整改方法。
附表3：黄长下行轨向静态核查
备注：每个桩点间隔10m
a)黄長下行K5+408 b)黄长下行K5+507
图1：静态正矢示意图
由a)图可以看出：7#点附近最大正矢6mm，且6#到7#突变较大，极易出现轨向超限，再伴随7mm不均匀磨耗形成的轨距，造就了10mm的动态轨向超限的产生。
同样由b)图可以看出：17#点附近最大正矢6mm，并伴随较大突变，加上该店3.5mm的轨距，形成了10mm动态轨向超限。
通常轨向的整改存在单纯的“正压负挑”现象，不顾及前后数据的联系，从而导致个别点正矢偏大。所以，轨向动态超限处理应遵循两大点：一）是从整体方向调整。即a)图应下压7#，两侧再根据7#合理顺坡；b)图下压17#，两侧再合理顺坡。而不是单纯的“正压负挑”。二）是从细部范围检查。通常轨向测长范围在5m范围以内，日常20m弦测量正矢法不能测出准确的轨向静态集合，所以应缩短正矢测弦长度，并从轨向目测变化较大点着手测量。
通过对出现轨向超限地段的正矢进行整正，再进行轨距的调整，可解决曲线地段的轨向超限的问题。
（四）设计超标
根据《铁路线路设备大修规则》规定：缓和曲线长度l0：l0≧9hVMAX；
特别困难地段：l0≧7hVMAX
例：赤客区间:l0≧7hVMAX =7×0.143×100=100m(取10m的整数倍)
该曲线最小缓和曲线为45m，严重超标，此缓和曲线又位于站台附近，造成线路状态难以调整，经常出现二级轨向、三角坑超限。
另外，通过计算现场正矢相对应的半径, 见表2中圆曲线正矢对应半径R栏,运营中的曲线是许多复心曲线构成的, 《铁路线路设计规范》第2.1.7条规定 两圆曲线曲率差大于1/2000 时, 应设置中间缓和曲线;小于1/2000 时可不设中间缓和曲线。当列车经过复心曲线连接处时, 由于曲率突变, 将使离心加速度产生变化, 有20m范围曲线方向的不圆顺将使客车车辆的两个转向架同时处于两个半径相差较大的圆曲线上，引起车辆横向摇摆和水平加速度的变化,影响行车的平稳;如果遇上线路水平, 高低,三角坑等其它不利因素的组合,将危及行车安全。即使是静态检查符合曲线正矢误差规定,但动态时仍可能晃车以至于轨检车检查出方向、水加不良扣分。
三、结束语
轨向形成的主要原因是轨道尺寸不良：直线区段方向不良，曲线区段不圆顺、轨距递减不顺。另外，钢轨硬弯，不均匀磨耗、扣件压力不足，轨道弹性不均匀挤开也是轨向出现的因素。与轨向一样，其他轨道几何超限的整改，可从理论联系实际的角度出发，建立科学的轨道动态检测评价体系，通过轨道动态指导维修作业，研究轨道周期规律，可有效控制轨道动态几何超标。
关键词： 轨道几何 轨向 顽固病害 动静态 原因 解决措施
中图分类号：U213文献标识码： A
引言：在轨道养护过程中，大量动态超限反复整改而不能消除，除跟轨道设计及结构有关系外，还与日常维护密不可分。虽轨道几何静态检查在维修验收标准相关范围之内，但动态仍可能会出现超限。针对轨道顽固病害，本文主要通过介绍轨向的形成原因及相关解决方法，以帮助消除动态超限，确保列车运营安全。
一、顽固的轨向超限实例
xx地铁八号线赤客区间k3+840m处，位于缓和曲线与圆曲线过渡地段。该曲线半径350m,超高140mm, 曲线长281m,缓和曲线长45m，道床为整体道床，轨枕为混凝土长枕，坡度为3‰。
历年来该点屡次出现轨向二级超限，长治不得久安。实际上，地铁小半径曲线轨向等各种超限屡见不鲜。
附表1：轨向动态数据对比表
赤客区间2011年1月检测 赤客区间2012年1月检测
轨向主要分布在曲线地段，特别是小半径曲线的圆曲线、缓和曲线和直线过渡地段，以及没有缓和曲线过渡的曲线，基本属顺坡不均匀所致，主要影响指标表现为正矢和轨距。
二、超限原因分析
（一）缓和曲线固有弊端
由于曲线外轨采用超高顺坡为曲线型的缓和曲线,其线形难于保持,故现行的缓和曲线均采用超高顺坡为直线型的三次方抛物线, 其弊端在于不能全部满足直线与圆曲线间插入曲率渐变连接曲线的条件,即在缓和曲线的起终点,满足不了其角加速度等于零, 使钢轨对车体倾转的作用力不突然产生和消失的条件, 及缓和曲线上任一点的曲率与外轨超高相配合的条件, 其结果是车轮通过此两点时, 车轮对外轨的冲击力加大,正矢不易保护, 列车摇晃加剧, 不能有效地保证行车的平稳和安全。
（二）圆曲线往缓和曲线顺坡存在误区
现行的曲线方向误差规定(经常保养标准),半径为350m的曲线,缓和曲线上正矢与计划正矢差允许为6mm,圆曲线上正矢连续差为不大于12mm,最大最小正矢值不大于18mm。以下以“符合规定值内的缓和曲线正矢”为实例说明正确的顺坡方法。
附表2：赤客上行12 月份曲线正矢检查记录（曲线R=350，L=281.4M,缓和曲线ιs=45m）
注：上表为赤客上行2011年12月份K3+792.9-K4+074.4曲线上股的正矢，曲线半径为350m，缓和曲线长为45m，曲线全长为281.4m,超高为143mm。
通过表2中正矢差栏可以看出，1点为正，6点为负。根据正矢点分析，实际的ZH点应该在1点以外，HY点应该在6、7点之间，均与理论点不相符，同样实际的YH、HZ点也与理论不符，很难使缓和曲线上方向与超高上相对应，极易出现轨道复合不平顺、三角坑；而如果1点为负，6点为正（同理：22点为正，30点为负），则极易出现二级以上超限。
当1点出现正误差，6点出现负误差时，相当于ZH点向直线上外延，HY点向圆曲线上内延，相应的延长了缓和曲线长度，使列车从直线进入圆曲线，或从圆曲线进入直线上的各种力得以在缓和曲线上平缓过渡，减缓了车轮对外轨的冲击，减轻了列车的摇晃。
综上所述, 可以得出结论, 在现行的曲线正矢误差规定中，采用超高顺坡为直线型的三次方抛物线的缓和曲线, 其直缓点(ZH)现场正矢应比计划正矢大, 即只能出现正误差；缓圆点(HY)现场正矢应比计划正矢小, 即只有出现负误差, 才能有效地减缓列车通过缓和曲线起终点时的摇晃, 有利行车的平稳与安全。
（三）曲线上顺坡存在误区
日常维护中，曲线地段由于只检查规定曲线点上的正矢，而对于任意点的检查比较少，造成曲线规定点上正矢都不超限，但是列车行驶时晃动情况比较严重，而且钢轨出现了不均匀的磨耗情况。以下针对黄长下行轨向问题说明正确的整改方法。
附表3：黄长下行轨向静态核查
备注：每个桩点间隔10m
a)黄長下行K5+408 b)黄长下行K5+507
图1：静态正矢示意图
由a)图可以看出：7#点附近最大正矢6mm，且6#到7#突变较大，极易出现轨向超限，再伴随7mm不均匀磨耗形成的轨距，造就了10mm的动态轨向超限的产生。
同样由b)图可以看出：17#点附近最大正矢6mm，并伴随较大突变，加上该店3.5mm的轨距，形成了10mm动态轨向超限。
通常轨向的整改存在单纯的“正压负挑”现象，不顾及前后数据的联系，从而导致个别点正矢偏大。所以，轨向动态超限处理应遵循两大点：一）是从整体方向调整。即a)图应下压7#，两侧再根据7#合理顺坡；b)图下压17#，两侧再合理顺坡。而不是单纯的“正压负挑”。二）是从细部范围检查。通常轨向测长范围在5m范围以内，日常20m弦测量正矢法不能测出准确的轨向静态集合，所以应缩短正矢测弦长度，并从轨向目测变化较大点着手测量。
通过对出现轨向超限地段的正矢进行整正，再进行轨距的调整，可解决曲线地段的轨向超限的问题。
（四）设计超标
根据《铁路线路设备大修规则》规定：缓和曲线长度l0：l0≧9hVMAX；
特别困难地段：l0≧7hVMAX
例：赤客区间:l0≧7hVMAX =7×0.143×100=100m(取10m的整数倍)
该曲线最小缓和曲线为45m，严重超标，此缓和曲线又位于站台附近，造成线路状态难以调整，经常出现二级轨向、三角坑超限。
另外，通过计算现场正矢相对应的半径, 见表2中圆曲线正矢对应半径R栏,运营中的曲线是许多复心曲线构成的, 《铁路线路设计规范》第2.1.7条规定 两圆曲线曲率差大于1/2000 时, 应设置中间缓和曲线;小于1/2000 时可不设中间缓和曲线。当列车经过复心曲线连接处时, 由于曲率突变, 将使离心加速度产生变化, 有20m范围曲线方向的不圆顺将使客车车辆的两个转向架同时处于两个半径相差较大的圆曲线上，引起车辆横向摇摆和水平加速度的变化,影响行车的平稳;如果遇上线路水平, 高低,三角坑等其它不利因素的组合,将危及行车安全。即使是静态检查符合曲线正矢误差规定,但动态时仍可能晃车以至于轨检车检查出方向、水加不良扣分。
三、结束语
轨向形成的主要原因是轨道尺寸不良：直线区段方向不良，曲线区段不圆顺、轨距递减不顺。另外，钢轨硬弯，不均匀磨耗、扣件压力不足，轨道弹性不均匀挤开也是轨向出现的因素。与轨向一样，其他轨道几何超限的整改，可从理论联系实际的角度出发，建立科学的轨道动态检测评价体系，通过轨道动态指导维修作业，研究轨道周期规律，可有效控制轨道动态几何超标。