一种长大隧道有轨运输轨道的平顺性检测方法及系统与流程

1.本发明涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种长大隧道有轨运输轨道的平顺性检测方法及系统。


背景技术：

2.隧道采用tbm法施工时，隧道内的物流方式通常为轨道运输。《高速铁路隧道工程施工技术规程》(q/cr 9604-2015)、《客货共线铁路隧道工程施工技术规程》(q/cr 9653-2017)规定：轨道运输列车在洞内施工地段、视线不良的弯道上，以及通过道岔和洞口平交道等处时，其运行速度不得大于10km/h；其他地段在采取有效的安全措施后，运行速度不得大于20km/h。
3.隧道内采用有轨运输，轨道使用一段时间后，其方向、高低、轨距、水平等几何形态都会产生一些变化，单一因素或复合因素产生的变化会引起轨道平顺性降低，从而对行车安全产生影响。如果影响在允许范围内则不会有安全问题，否则将产生安全隐患。
4.轨道平顺性通常采用动检车动态测量和轨检仪静态检测，上述方法在高速铁路应用中比较普遍，也较为合适，但在隧道施工期间有轨运输条件下，检测会比较慢，浪费时间，拖延工期，且检测费用高。


技术实现要素：

5.本发明提供一种长大隧道有轨运输轨道的平顺性检测方法及系统，实现隧道施工期间轨道平顺性的快速检测，不影响隧道施工进度，且具有简单、高效和成本低等特点。
6.本发明提供一种长大隧道有轨运输轨道的平顺性检测方法，包括：
7.在隧道施工期间，获取列车在轨道上运行的实时水平加速度值；
8.根据所采用的行车速度目标值，确定轨道允许的水平加速度安全限值；
9.将所述实时水平加速度值与所述水平加速度安全限值进行比较，基于比较结果，判定轨道的平顺性。
10.根据本发明提供的一种长大隧道有轨运输轨道的平顺性检测方法，所述将所述实时水平加速度值与所述水平加速度安全限值进行比较，基于比较结果，判定轨道的平顺性的步骤，包括：
11.当所述实时水平加速度值小于等于所述水平加速度安全限值，判定轨道平顺；
12.当所述实时水平加速度值大于所述水平加速度安全限值，判定轨道不平顺。
13.根据本发明提供的一种长大隧道有轨运输轨道的平顺性检测方法，还包括：
14.获取列车运行的实时位置。
15.根据本发明提供的一种长大隧道有轨运输轨道的平顺性检测方法，还包括：
16.当所述轨道不平顺时，发送报警信号，并停车。
17.本发明还提供一种长大隧道有轨运输轨道的平顺性检测系统，包括：
18.第一获取模块，用于在隧道施工期间，获取列车在轨道上运行的实时水平加速度
值；
19.确定模块，用于根据所采用的行车速度目标值，确定轨道允许的水平加速度安全限值；
20.判定模块，用于将所述实时水平加速度值与所述水平加速度安全限值进行比较，基于比较结果，判定轨道的平顺性。
21.根据本发明提供的一种长大隧道有轨运输轨道的平顺性检测系统，所述第一获取模块包括：水平加速度测量仪。
22.根据本发明提供的一种长大隧道有轨运输轨道的平顺性检测系统，所述水平加速度测量仪为加速度陀螺仪传感器。
23.根据本发明提供的一种长大隧道有轨运输轨道的平顺性检测系统，还包括：
24.第二获取模块，用于获取列车运行的实时位置。
25.根据本发明提供的一种长大隧道有轨运输轨道的平顺性检测系统，所述第二获取模块包括：定位装置。
26.根据本发明提供的一种长大隧道有轨运输轨道的平顺性检测系统，还包括：
27.报警模块，用于当所述轨道不平顺时，发送报警信号。
28.本发明提供的长大隧道有轨运输轨道的平顺性检测方法及系统，通过在隧道施工期间，获取列车在轨道上运行的实时水平加速度值；根据所采用的行车速度目标值，确定轨道允许的水平加速度安全限值；将所述实时水平加速度值与所述水平加速度安全限值进行比较，基于比较结果，判定轨道的平顺性。本发明检测方法将水平加速度作为指标评价列车有轨运输的安全性，实现隧道施工期间轨道平顺性的快速检测，不影响隧道施工进度，且具有简单、高效和成本低等特点。
29.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1是本发明提供的长大隧道有轨运输轨道的平顺性检测方法的流程示意图；
32.图2是本发明提供的长大隧道有轨运输轨道的平顺性检测系统的结构框图；
33.图3是本发明提供的长大隧道有轨运输轨道的平顺性检测系统的安装示意图；
34.图4是本发明提供的轨道不平顺时的列车运行状态示意图；
35.图5是本发明提供的线路轨道水平加速度检测结果示意图；
36.图6是本发明提供的单因素不同行车速度轮轨横向力变化示意图；
37.图7是本发明提供的单因素不同行车速度车轮横向加速度变化示意图；
38.图8是本发明提供的单因素不同行车速度轮重减载率变化示意图；
39.图9是本发明提供的单因素不同行车速度脱轨系数变化示意图；
40.图10是本发明提供的复合因素不同行车速度轮轨横向力变化示意图；
41.图11是本发明提供的复合因素不同行车速度车轮横向加速度变化示意图；
42.图12是本发明提供的复合因素不同行车速度轮重减载率变化示意图；
43.图13是本发明提供的复合因素不同行车速度脱轨系数变化示意图；
44.图14是本发明提供的列车行车速度15km/h条件下，不同水平不平顺幅值时轮重减载率变化曲线图；
45.图15是本发明提供的列车行车速度15km/h条件下，不同水平不平顺幅值时脱轨系数变化曲线图；
46.图16是本发明提供的列车行车速度20km/h条件下，不同水平不平顺幅值时轮重减载率变化曲线图；
47.图17是本发明提供的列车行车速度20km/h条件下，不同水平不平顺幅值时脱轨系数变化曲线图；
48.图18是本发明提供的罐车(空车)行车速度15km/h条件下，不同水平不平顺幅值时轮重减载率变化曲线图；
49.图19是本发明提供的罐车(空车)行车速度15km/h条件下，不同水平不平顺幅值时脱轨系数变化曲线图；
50.图20是本发明提供的罐车(空车)行车速度15km/h条件下，不同水平不平顺幅值时轮轨横向力变化曲线图；
51.图21是本发明提供的罐车(空车)行车速度20km/h条件下，不同水平不平顺幅值时轮重减载率变化曲线图；
52.图22是本发明提供的罐车(空车)行车速度20km/h条件下，不同水平不平顺幅值时脱轨系数变化曲线图；
53.图23是本发明提供的罐车(空车)行车速度20km/h条件下，不同水平不平顺幅值时轮轨横向力变化曲线图；
54.图24是本发明提供的罐车(重车)行车速度15km/h条件下，不同水平不平顺幅值时轮重减载率变化曲线图；
55.图25是本发明提供的罐车(重车)行车速度15km/h条件下，不同水平不平顺幅值时脱轨系数变化曲线图；
56.图26是本发明提供的罐车(重车)行车速度15km/h条件下，不同水平不平顺幅值时轮轨横向力变化曲线图；
57.图27是本发明提供的罐车(重车)行车速度20km/h条件下，不同水平不平顺幅值时轮重减载率变化曲线图；
58.图28是本发明提供的罐车(重车)行车速度20km/h条件下，不同水平不平顺幅值时脱轨系数变化曲线图；
59.图29是本发明提供的罐车(重车)行车速度20km/h条件下，不同水平不平顺幅值时轮轨横向力变化曲线图。
60.附图标记：
61.1：列车；2：轨道；3：第一获取模块；4：确定模块；
62.5：判定模块；6：水平加速度测量仪；7：定位装置。
具体实施方式
63.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
64.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
65.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
66.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
67.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
68.本发明的检测方法为水平加速度轨道平顺性检测法，是将水平加速度作为指标评价列车有轨运输的安全性，当列车在隧道内某处水平加速度超出安全限值时，就会自动报警进行不平顺提示，并停止此路段运行，等待维修，以提高隧道施工期间列车运输的安全性。
69.下面介绍本发明第一方面实施例的长大隧道有轨运输轨道的平顺性检测方法。
70.根据本发明的实施例，如图1-图5所示，本发明提供的长大隧道有轨运输轨道的平顺性检测方法，主要包括以下步骤。
71.s100、在隧道施工期间，获取列车1在轨道2上运行的实时水平加速度值。
72.s200、根据所采用的行车速度目标值，确定轨道允许的水平加速度安全限值。
73.s300、将实时水平加速度值与水平加速度安全限值进行比较，基于比较结果，判定轨道的平顺性。
74.本发明实施例提供的长大隧道有轨运输轨道的平顺性检测方法，将水平加速度作为指标评价列车有轨运输的安全性，基于实时水平加速度值与水平加速度安全限值的比较结果，即可实现隧道施工期间轨道平顺性的快速检测，不影响隧道施工进度，且具有简单、高效和成本低等特点。
75.根据本发明的实施例，将实时水平加速度值与水平加速度安全限值进行比较，基于比较结果，判定轨道的平顺性的步骤s300，包括：
76.当实时水平加速度值小于等于水平加速度安全限值，判定轨道2平顺；
77.当实时水平加速度值大于水平加速度安全限值，判定轨道2不平顺。
78.根据本发明的实施例，本发明检测方法还包括：获取列车运行的实时位置，便于对列车1实时跟踪，使其实时位置信息与实时水平加速度值对应，当运行至轨道2某段，检测出不平顺现象时，可以快速定位，便于后续维修。
79.根据本发明的实施例，本发明检测方法还包括：当轨道2不平顺时，发送报警信号进行提示，并停车，保证列车1的安全。当维修人员收到该报警信号时，通过位置信息可以快速定位进行维修，提高维修效率。
80.下面对本发明提供的平顺性检测系统进行描述，下文描述的平顺性检测系统与上文描述的平顺性检测方法可相互对应参照。
81.如图2所示，本发明提供的长大隧道有轨运输轨道的平顺性检测系统，主要包括：第一获取模块3、确定模块4和判定模块5。其中，第一获取模块3用于在隧道施工期间，获取列车1在轨道2上运行的实时水平加速度值；确定模块4用于根据所采用的行车速度目标值，确定轨道允许的水平加速度安全限值；判定模块5用于将实时水平加速度值与水平加速度安全限值进行比较，基于比较结果，判定轨道的平顺性。
82.根据本发明的实施例，如图3和图4所示，第一获取模块3包括水平加速度测量仪6，水平加速度测量仪6安装在列车1上，随时可以测量出列车1的水平加速度值。
83.根据本发明的实施例，水平加速度测量仪6为加速度陀螺仪传感器，当然也可以采用其他类型的水平加速度传感器。
84.根据本发明的实施例，本发明检测系统还包括：第二获取模块，用于获取列车1运行的实时位置。
85.根据本发明的实施例，如图3和图4所示，第二获取模块包括定位装置7，定位装置7安装在列车1上，随时可以确定列车1所在位置。
86.根据本发明的实施例，本发明检测系统还包括报警模块，用于当轨道2不平顺时，发送报警信号，提示维修人员对该段不平顺轨道进行及时维修。
87.本发明实施例提供的长大隧道有轨运输轨道的平顺性检测系统，可以实现隧道施工期间轨道平顺性的快速检测，不影响隧道施工进度，且具有简单、高效和成本低等特点。
88.下面结合一个具体实施例，对本发明的检测过程进行描述，主要包括：
89.(1)在列车1上安装水平加速度测量仪6，例如加速度陀螺仪传感器，随时可以测量出列车1的水平加速度值。
90.(2)在列车1上安装精密定位装置7，随时可以确定列车1所在位置。
91.(3)根据所采用的行车速度目标值，确定轨道允许的水平加速度安全限值。
92.(4)将检测得到的实时水平加速度值与轨道允许的水平加速度安全限值进行比
较，若检测值小于等于安全限值，则表明轨道2平顺，若检测值大于安全限值则表明轨道2不平顺，此时触发报警模块，停止此路段运行，等待维修。
93.图5为线路轨道水平加速度检测结果，出现了三段不平顺处，见图中阴影部分。
94.根据本发明的另一方面实施例，下面介绍隧道仰拱预制块安装，隧道仰拱预制块安装后作为tbm掘进时物流运输的轨道基础，其安全性和稳定性是保证物流运输安全、快速、畅通的关键。
95.根据本发明的实施例，隧道仰拱预制块安装方法主要包括隧道底部清理、仰拱预制块安装、仰拱预制块与岩面间空隙处理等三部分内容。
96.在本发明的一个实施例中，隧道底部清理主要包括：仰拱预制块安装前，首先应清除隧道底部岩渣和污物，然后抽排出隧道底部积水，清理时应注意：(1)应先采用铁锹清理，然后采用高压水冲洗干净；(2)每次清理纵向长度不小于三块仰拱预制块拼装长度；(3)仰拱预制块安装位置两侧岩面上的虚渣应清除干净，特别是右侧除尘风机水箱位置，避免除尘风机循环水将岩渣冲到清洗干净的仰拱预制块底部，影响注浆质量。
97.在本发明的一个实施例中，仰拱预制块安装主要包括：(1)采用仰拱起重机将仰拱预制块沿滑道吊运至已铺设好的仰拱预制块前方；(2)将标靶放到仰拱预制块中心水沟前端，打开仰拱激光仪；(3)操纵仰拱起重机，使仰拱预制块下降至激光束照射到十字丝的横丝上，然后左右移动，使激光束处于十字丝的中心，表示仰拱预制块已处于设计的隧道中心位置；(4)将水平尺放在仰拱预制块顶面与隧道轴线垂直的方向，缓慢调节起重机链条升降，直到水平尺气泡居中，表示仰拱预制块顶部已处于设计的隧道水平位置；(5)在仰拱预制块两侧前后位置的底部，各放置一块混凝土楔形块，用铁锤敲打挤紧仰块预制块；(6)安装完毕后，粘贴中心水沟止水带，清理中心水沟内杂物，将预留的泄水孔用不透水材料堵塞，防止喷射混凝土时的回弹料堵塞泄水孔。
98.在本发明的一个实施例中，仰拱预制块与岩面间空隙处理主要包括：利用tbm配套的注浆系统，采用水泥砂浆或细石混凝土，将仰拱预制块与岩面间的空隙填充密实。
99.在上述安装过程中，需要对安装误差进行控制，主要包括以下几个方面。
100.仰拱预制块安装过程中，采用安设在中心水沟内的仰拱激光仪控制安装的中线和标高，横向水平误差应控制在
±
5mm，竖向高程误差应控制在
±
3mm。
101.施工过程中，应将tbm主机位置与仰拱激光仪建立联系，利用tbm上的导向系统确定、校核、调整激光仪的激光方向，从而有效控制仰拱预制块的安装偏差。
102.检查校核仰拱激光偏差时，如发现激光光斑进场发生散射，有时甚至没有激光束照射到标靶上，可能是由以下几个原因造成：
①
tbm掘进过程中，采用水冲洗后配套上的落渣，水在中心水沟内形成雾气；
②
水沟内积渣致使水位抬高，激光束无法通过；
③
隧道内通风效果不好，空气湿度大，激光束发生散射；
④
除尘风机、刀盘喷水系统发生故障，隧道内悬浮颗粒多，激光穿透能力减弱。因此，为保证仰拱预制块的顺利、准确安装，tbm掘进过程中应严谨采用水冲洗后配套，并加强除尘、通风系统的维修保养工作，创造良好的工作环境。
103.曲线地段可通过支距法保证仰拱预制块的铺设方向。
104.根据本发明的另一方面实施例，下面对隧道内轨道平顺性影响进行描述。隧道内轨道的平顺性和稳定性是保证施工期间物流运输速度的关键，影响轨道平顺性的因素主要有方向不平顺、高低不平顺、轨距不平顺、水平不平顺等四个方面。轨道不平顺性因素单一
或复合后，将会导致运行车辆的曲线半径和外轨超高等几何形位发生变化，对轮轨横向力、车轮横向加速度、脱轨系数和轮重减载率产生影响。
105.如图6-图13所示，下述实施例将按照10km/h、15km/h、20km/h三种工况，在直线段条件下，采用um仿真软件建立三维列车模型，将轨道不平顺性添加到轨道中，在um simulation模块中进行动力学仿真，分析车轮动力学性能。
106.首先，参照图6-图9所示，描述单因素对轨道动力学影响，主要包括：轮轨横向力、车轮横向加速度、轮重减载率、脱轨系数。
107.在本发明的一个实施例中，单因素影响下不同行车速度时轮轨横向力仿真结果如图6所示。从仿真结果可以看出：(1)不同轨道不平顺状态对不同行车速度下的轮轨横向力影响不同，高低不平顺时影响较大，方向不平顺、水平不平顺时影响不大；(2)行车速度为10km/h时，不同轨道不平顺状态下的轮轨横向力影响不大，浮动范围基本相同，而15km/h、20km/h时浮动范围较大；(3)从敏感性角度来看，高低不平顺时轨道敏感性最强，其次是轨距不平顺，因此，现场应重点关注高低不平顺、轨距不平顺两种状态下行车安全。
108.在本发明的一个实施例中，单因素影响下不同行车速度时车轮横向加速度仿真结果如图7所示。从仿真结果可以看出：(1)行车速度从10km/h提升至15km/h、20km/h时，车轮横向加速度在水平不平顺和方向不平顺影响下均增大，在高低不平顺影响下减小，在轨距不平顺影响下基本维持不变；(2)从敏感性角度来看，水平不平顺时轨道敏感性最强，其次是方向不平顺，因此，现场应重点关注水平不平顺、方向不平顺两种状态下行车安全。
109.在本发明的一个实施例中，单因素影响下不同行车速度时轮重减载率仿真结果如图8所示。从仿真结果可以看出：(1)不同轨道不平顺状态对不同行车速度下的车轮轮重减载率影响不同；(2)在水平不平顺状态下，行车速度10km/h、15km/h时，车轮已超出第二限度，提速至20km/h时，车轮已超出第一限度；(3)其他三种不平顺状态下轮重减载率均小于0.6，其中，高低不平顺对轮重减载率影响最小。
110.在本发明的一个实施例中，单因素影响下不同行车速度时脱轨系数仿真结果如图9所示。从仿真结果可以看出：(1)不同轨道不平顺状态对不同行车速度下的脱轨系数影响不同；(2)从敏感性角度来看，水平不平顺状态下敏感性最强，其次是轨距不平顺，高低不平顺影响最小，因此，现场应重点关注水平不平顺、轨距不平顺两种状态下行车安全。
111.其次，参照图10-图13所示，描述复合因素对轨道动力学影响。
112.在本发明的一个实施例中，复合因素影响下不同行车速度时轮轨横向力仿真结果如图10所示。从仿真结果可以看出：(1)高低轨距不平顺复合状态下对轮轨横向力影响大，随着行车速度增大而减小，减小量约2000n；(2)其他复合状态下对轮轨横向力影响不大。
113.在本发明的一个实施例中，复合因素影响下不同行车速度时车轮横向加速度仿真结果如图11所示。从仿真结果可以看出：(1)方向水平不平顺、高低水平不平顺和水平轨距不平顺复合状态下对车轮横向加速度都有比较显著的影响，三种工况下车轮横向加速度都有较大的幅值增大；(2)高低轨距不平顺复合状态下对车轮横向加速度影响较小，因此，现场应尽量避免方向水平不平顺、高低水平不平顺和水平轨距不平顺状态的复合。
114.在本发明的一个实施例中，复合因素影响下不同行车速度时轮重减载率仿真结果如图12所示。从仿真结果可以看出：(1)行车速度从10km/h提速至15km/h时，轮重减载率均增大；(2)提速至15km/h、20km/h时，高低不平顺和轨距不平顺的复合、方向不平顺和轨距不
平顺的复合，轮重减载率均在安全范围内，其他不平顺复合状态下轮重减载率超出了第一限度和第二限度，有脱轨风险，因此，现场应避免其他三种工况出现，保证行车安全。
115.在本发明的一个实施例中，复合因素影响下不同行车速度时脱轨系数仿真结果如图13所示。从仿真结果可以看出：(1)列车提速对脱轨系数影响较小，波动范围未发生明显变化，各种复杂状态下的脱轨系数均小于0.65；(2)随着行车速度增加，高低不平顺和轨距不平顺复合时，列车脱轨系数减小；(3)高低不平顺和水平不平顺复合时，列车脱轨系数最小，且维持稳定。
116.综合以上实施例分析，可以得出如下结论：
117.(1)单因素对轨道动力学影响：水平不平顺对轮轨横向力、车轮横向加速度、轮重减载率、脱轨系数的影响较大；高低不平顺除了对轮重减载率影响较大外，对其他动力学指标影响较小；轨距不平顺对所有动力学指标变化率的影响都较小。
118.(2)复合因素对轨道动力学影响：提速后的车轮横向加速度和轮重减载率均增大；方向不平顺和轨距不平顺的复合是最有利于列车轨道不平顺复合；方向不平顺和水平不平顺的复合对列车运行安全性有着极其不利的影响，对列车运行平稳性也有较不利的影响，因此，线路方向和水平不平顺是线路需要重点控制的轨道不平顺复合。
119.根据本发明的另一方面实施例，下面对隧道内轨道平顺性安全限值进行描述。根据相关规定，最大运行速度小于120km/h的线路，轨距、方向、水平、高低等单一形式轨道不平顺的ⅲ级临时补修标准幅值分别为10mm、16mm、18mm、20mm。
120.对不同轨道复合不平顺工况下的cfl-200dcl隧道内燃列车的运行安全评价指标数据进行对比，研究脱轨系数和轮重减载率对四种形式轨道不平顺的敏感程度。脱轨系数对四种单一不平顺的敏感程度由大到小分别为水平不平顺、方向不平顺、高低不平顺、轨距不平顺。轮重减载率对垂向不平顺(水平不平顺和高低不平顺)的敏感程度相对较高，对横向不平顺(方向不平顺和轨距不平顺)的敏感程度相对较低。轮重减载率对水平不平顺和高低不平顺的敏感程度接近，对方向不平顺的敏感程度相对较低，对轨距不平顺的敏感度最低。
121.方向-水平复合不平顺在部分不利工况下的脱轨系数和轮重减载率超过了第一限度。由于脱轨系数和轮重减载率对水平不平顺更加敏感，因此，以调整水平不平顺幅值为出发点，设计仿真工况。
122.为研究在方向不平顺最大幅值工况下cfl-200dcl隧道内燃列车的动力学响应，方向不平顺幅值设定为16mm，水平不平顺幅值由现行标准规定的安全限值18mm递减，分别设定为18mm、16mm、14mm、12mm、10mm、8mm、6mm，如下所示。
123.方向-水平复合不平顺幅值工况表
[0124][0125]
下面结合图14-图17对列车条件下不平顺限值进行描述。其中，行车速度为15km/h，在um仿真软件中建立三维列车模型，将方向-水平复合下不平顺添加到轨道中，将行车速度设定为15km/h，在um simulation模块中进行动力学仿真，分析车轮动力学性能。
[0126]
在本发明的一个实施例中，不同水平不平顺幅值时轮重减载率仿真结果如图14所示。从仿真结果可以看出：(1)轮重减载率总体上随着水平不平顺幅值的减小而减小，但在水平不平顺幅值为12mm时出现拐点，此时轮重减载率为0.95；(2)水平不平顺幅值为6mm时轮重减载率出现最小值0.72。
[0127]
在本发明的一个实施例中，不同水平不平顺幅值时脱轨系数仿真结果如图15所示。从仿真结果可以看出：(1)脱轨系数表现为随着水平不平顺幅值的减小而减小；(2)水平不平顺幅值为18mm时脱轨系数出现最大值1.20；(3)水平不平顺幅值为6mm时脱轨系数出现最小值0.58；(4)水平不平顺幅值在14～12mm区间时脱轨系数下降趋势较大，在12～6mm区间时脱轨系数下降趋势缓慢。
[0128]
结合以现车走行试验测得的轮重和横向力数据为基础，对行车运行安全性进行评定，规定轮重减载率应＜0.9、脱轨系数应＜1.0。根据限值可以得出，行车速度15km/h时水平不平顺幅值安全范围为0～14mm。
[0129]
与上述实施例不同的是，下述实施例中行车速度设定为20km/h，在um simulation模块中进行动力学仿真，分析车轮动力学性能。
[0130]
在本发明的一个实施例中，不同水平不平顺幅值时轮重减载率仿真结果如图16所示。从仿真结果可以看出：(1)轮重减载率与水平不平顺幅值表现为正相关，当水平不平顺幅值降低时轮重减载率也随之降低，且基本稳定在0.9～1.1附近。
[0131]
在本发明的一个实施例中，不同水平不平顺幅值时脱轨系数仿真结果如图17所示。从仿真结果可以看出：(1)脱轨系数在水平不平顺幅值18～14mm区间较平稳，稳定在1.18；(2)脱轨系数在水平不平顺幅值14～12mm区间有较大幅度下降，从1.14下降至0.78mm；(3)脱轨系数在水平不平顺幅值12～6mm区间表现出下降趋势；(4)脱轨系数在水平不平顺幅值18mm时出现最大值1.20，在6mm时出现最小值0.64。
[0132]
根据限值可以得出，行车速度20km/h时水平不平顺幅值主要受轮重减载率制约，居高不下，只有在水平不平顺幅值为6mm工况下，轮重减载率才能满足＜0.9的要求。
[0133]
综合以上实施例不同幅值组合工况下轮重减载率和脱轨系数数值分析，行车速度15km/h、20km/h时，方向不平顺临时补修标准宜为16mm不变。当速度为15km/h时，线路水平不平顺临时补修标准值由18mm调整为14mm，之后若再提速，因轮重减载率较大，应减小速度的增大幅度。
[0134]
下面结合图18-图23对罐车(空车)条件下不平顺限值进行描述。
[0135]
在um仿真软件中建立三维罐车(空车)模型，将方向-水平复合下不平顺添加到轨道中，将行车速度设定为15km/h，在um simulation模块中进行动力学仿真，分析车轮动力学性能。
[0136]
在本发明的一个实施例中，不同水平不平顺幅值时轮重减载率仿真结果如图18所示。从仿真结果可以看出：(1)轮重减载率在18～16mm区间随着水平不平顺幅值减小而增大，且在16mm时出现最大值0.78，在18mm时出现最小值0.70；(2)轮重减载率在16～12mm区间随着水平不平顺幅值减小而减小；(3)轮重减载率在12～10mm区间随着水平不平顺幅值减小而增大，但并未超过限值；(4)轮重减载率在10～6mm区间随着水平不平顺幅值减小而减小。
[0137]
在本发明的一个实施例中，不同水平不平顺幅值时脱轨系数仿真结果如图19所示。从仿真结果可以看出：(1)脱轨系数在18～16mm区间随着水平不平顺幅值减小而增大，且在16mm时出现最大值0.72；(2)脱轨系数在16～12mm区间随着水平不平顺幅值减小而减小；(3)脱轨系数在12～8mm区间随着水平不平顺幅值减小而增大；(4)脱轨系数在8～6mm区间随着水平不平顺幅值减小而减小，且在6mm时出现最小值0.62；(5)脱轨系数在幅值变化过程中均未超过安全限值。
[0138]
在本发明的一个实施例中，不同水平不平顺幅值时轮轨横向力仿真结果如图20所示。从仿真结果可以看出：轮轨横向力随着水平不平顺幅值的减小呈现反复增减的趋势，其中在10mm时出现最小值5821.87n，在8mm时出现最大值6843.59n。
[0139]
与上述实施例不同的是，下述实施例将行车速度设定为20km/h，在um simulation模块中进行动力学仿真，分析车轮动力学性能。
[0140]
在本发明的一个实施例中，不同水平不平顺幅值时轮重减载率仿真结果如图21所示。从仿真结果可以看出：轮重减载率总体上随着水平不平顺幅值的减小而减小，但在水平不平顺幅值为10mm时出现拐点0.83，直到水平不平顺幅值为6mm时下降为0.63，且未超过安全限值。
[0141]
在本发明的一个实施例中，不同水平不平顺幅值时脱轨系数仿真结果如图22所示。从仿真结果可以看出：(1)脱轨系数在18～16mm区间随着水平不平顺幅值减小而增大，且在16mm时出现最大值0.82；(2)脱轨系数在16～12mm区间随着水平不平顺幅值减小而减小；(3)脱轨系数在12～10mm区间随着水平不平顺幅值减小而增大；(4)脱轨系数在10～6mm区间随着水平不平顺幅值减小而减小，且在6mm时出现最小值0.54。
[0142]
在本发明的一个实施例中，不同水平不平顺幅值时轮轨横向力仿真结果如图23所示。从仿真结果可以看出：(1)轮轨横向力在18～16mm区间随着水平不平顺幅值减小而增大；(2)轮轨横向力在16～14mm区间随着水平不平顺幅值减小而减小，且在14mm时出现最小值7008.71n；(3)轮轨横向力在14～8mm区间随着水平不平顺幅值减小而增大，且在8mm时出现最大值9007.11n；(4)轮轨横向力在8～6mm区间随着水平不平顺幅值减小而减小。
[0143]
综合以上实施例不同幅值组合工况下轮重减载率和脱轨系数数值分析，罐车(空车)行车速度15km/h、20km/h时，方向不平顺临时补修标准宜为16mm不变，提速至15km/h、20km/h时线路水平不平顺临时补修标准值为18mm维持不变。
[0144]
下面结合图24-图29对罐车(重车)条件下不平顺限值进行描述。
[0145]
在um仿真软件中建立三维罐车(重车)模型，将方向-水平复合下不平顺添加到轨道中，将行车速度设定为15km/h，在um simulation模块中进行动力学仿真，分析车轮动力学性能。
[0146]
在本发明的一个实施例中，不同水平不平顺幅值时轮重减载率仿真结果如图24所示。从仿真结果可以看出：(1)轮重减载率在18～14mm区间随着水平不平顺幅值减小而增大，且在14mm时出现最大值1.01，在18mm时出现最小值0.97；(2)轮重减载率在14～10mm区间随着水平不平顺幅值减小而减小；(3)轮重减载率在10～6mm区间随着水平不平顺幅值减小而增大。
[0147]
在本发明的一个实施例中，不同水平不平顺幅值时脱轨系数仿真结果如图25所示。从仿真结果可以看出：(1)脱轨系数在18～16mm区间随着水平不平顺幅值减小而减小，且在16mm时出现最小值1.08；(2)脱轨系数在16～10mm区间随着水平不平顺幅值减小而增大，且在10mm时出现最大值1.28；(3)脱轨系数在10～8mm区间随着水平不平顺幅值减小而减小；(4)脱轨系数在8～6mm区间随着水平不平顺幅值减小而增大。
[0148]
在本发明的一个实施例中，不同水平不平顺幅值时轮轨横向力仿真结果如图26所示。从仿真结果可以看出：(1)轮轨横向力在18～16mm区间随着水平不平顺幅值减小而增大；(2)轮轨横向力在16～14mm区间随着水平不平顺幅值减小而减小，且在14mm时出现最小值23069.38n；(3)轮轨横向力在14～10mm区间随着水平不平顺幅值减小而增大，且在10mm时出现最大值24934.39n；(4)轮轨横向力在10～8mm区间随着水平不平顺幅值减小而减小；(5)轮轨横向力在8～6mm区间随着水平不平顺幅值减小而增大。
[0149]
与上述实施例不同的是，下述实施例将行车速度设定为20km/h，在um仿真软件中建立三维罐车(重车)模型，将方向-水平复合下不平顺添加到轨道中，将行车速度设定为20km/h，在um simulation模块中进行动力学仿真，分析车轮动力学性能。
[0150]
在本发明的一个实施例中，不同水平不平顺幅值时轮重减载率仿真结果如图27所示。从仿真结果可以看出：(1)轮重减载率总体上随着水平不平顺幅值的减小而减小，但在14mm时出现拐点，在18mm时出现最大值1.02，直到6mm时出现最小值0.78。
[0151]
在本发明的一个实施例中，不同水平不平顺幅值时脱轨系数仿真结果如图28所示。从仿真结果可以看出：(1)脱轨系数在18～14mm区间随着水平不平顺幅值减小而减小；(2)脱轨系数在14～10mm区间随着水平不平顺幅值减小而增大，且在10mm时出现最大值1.11；(3)脱轨系数在10～6mm区间随着水平不平顺幅值减小而减小，且在6mm时出现最小值0.71。
[0152]
在本发明的一个实施例中，不同水平不平顺幅值时轮轨横向力仿真结果如图29所示。从仿真结果可以看出：(1)轮轨横向力在18～16mm区间随着水平不平顺幅值减小而增大，且在16mm时出现最大值25742.82n；；(2)轮轨横向力在16～14mm区间随着水平不平顺幅值减小而减小；(3)轮轨横向力在14～12mm区间随着水平不平顺幅值减小而增大；(4)轮轨横向力在12～6mm区间随着水平不平顺幅值减小而减小，且在6mm时出现最小值19241.70n。
[0153]
综合以上实施例不同幅值组合工况下轮重减载率和脱轨系数数值分析，罐车(重车)行车速度15km/h、20km/h时，方向不平顺临时补修标准宜为16mm不变，提速至15km/h、20km/h时线路水平不平顺临时补修标准值应从严控制，按现场实际需要细化研究分析，减小行车速度的增大幅度。
[0154]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。