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1614學術(shù)研究

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閱讀 3854 次 無碴軌道性能評價專家系統(tǒng)

摘要:國外高速鐵路無碴軌道結(jié)構(gòu)已逐步形成了兩大技術(shù)體系,即日本的柔性充填層板式無碴軌道結(jié)構(gòu)和德國剛性基礎(chǔ)整體式無碴軌道結(jié)構(gòu),兩大技術(shù)體系基本發(fā)展成熟。我國現(xiàn)在還處于無碴軌道應(yīng)用的初級階段,對于其性能有待更進一步了解,文章建立了無碴軌道性能評價專家系統(tǒng),并運用該系統(tǒng)對無碴軌道的兩個典型代表Rheda2000和日本板進行了定量分析評價。...

無碴軌道性能評價專家系統(tǒng)

胡傳武1  王平2

1.成都鐵路局成都工務(wù)段,四川成都6100812.西南交通大學土木工程學院,四川成都610031)

    國外高速鐵路無碴軌道結(jié)構(gòu)已逐步形成了兩大技術(shù)體系,即日本的柔性充填層板式無碴軌道結(jié)構(gòu)和德國剛性基礎(chǔ)整體式無碴軌道結(jié)構(gòu),兩大技術(shù)體系基本發(fā)展成熟。作為代表的Rheda2000型無碴軌道見圖1(以下簡稱Rheda2000)Bögl板式無碴軌道(以下簡稱Bögl)Zublin型無碴軌道(以下簡稱Zublin)以及l3本新干線板式無碴軌道見圖2、圖3(以下簡稱日本板)在結(jié)構(gòu)設(shè)計和參數(shù)設(shè)計以及使用性方面較完善。

 

    目前在國內(nèi)秦沈客專、遂渝線及武廣試驗段和京津城際高速鐵路等主要采用了4種無碴軌道結(jié)構(gòu)形式,分別為日本板、Rheda2000、ZublinBögl,所以為比較各種類型無碴軌道的優(yōu)缺點及定量評價無碴軌道的性能,建立如下的評價專家系統(tǒng)。

    以優(yōu)(A表示)、良(B表示)、好(C表示)、一般(D表示)、差(E表示)5分制來表示。

1、對運營條件的適應(yīng)性(5)

    (1)是否適用于高速鐵路?(40)高速鐵路要求有高的軌道幾何平順性、軌道穩(wěn)定性、可調(diào)性、減振性、少維修或無維修和免維修。

    (2)是否適用于重載鐵路及提速線路?(20)重載鐵路具有軸重大、路基變形大等特點。

    (3)是否適用于城市軌道交通?(20)城市軌道交通要求結(jié)構(gòu)輕、減振性好、施工方便、無維修或免維修。

    (4)是否有應(yīng)用經(jīng)驗?(20)使用年代、范圍、運營條件及許可證。

2、對軌下基礎(chǔ)的適應(yīng)性(5)

    (1)是否適用于橋梁或高架橋?(20)橋梁要求二期恒載小,有折角、有撓度、有墩臺沉降差、有徐變上拱等特點。

    (2)是否適用于隧道?(15)隧道要求斷面積小、軌道高度低,有排水不暢、漏水、穿過斷層、施工不便等特點。

    (3)是否適用于路基?(25)路基有沉降大,還有一些軟基、沉陷區(qū)等特殊地段。

    (4)是否適用于道岔?(20)道岔區(qū)受力大,尺寸沿縱向不均勻,對沉降要求高。

    (5)是否適用于過渡段?(10)包括有碴與無碴、不同型式無碴軌道過渡段,能否方便軌道剛度的調(diào)整、輔助軌的安裝等。

    (6)是否適用于曲線地段?(10)能不能設(shè)置曲線超高,保持軌道曲線線型。

3、對運營要求的滿足程度(30)

    (1)可靠性(30)對結(jié)構(gòu)的整體性、穩(wěn)定性、可破壞性、易損性、變形性進行評價。

    (2)實用性(15)結(jié)構(gòu)材料的易選性、施工的易行性、修復(fù)的可行性等評價。

    (3)可維修性(10)開裂、松脫等病害的可修補性。

    (4)安全性(20)斷軌的可能性、脫軌的可能性(如軌距擴大)、發(fā)生事故后的可救援性。

    (5)可修復(fù)性(10)一旦損壞是否可盡快修復(fù),發(fā)生斷軌是否可焊接。

    (6)耐久性(10)結(jié)構(gòu)中的各種材料、整體結(jié)構(gòu)是否具有較長的使用壽命。

    (7)抗震性(5)抵抗地震的能力。

4、對軌道設(shè)計技術(shù)條件要求的滿足程度(20)

    (1)軌道精度能否保證?(20)采用由下至上或由上至下等施工方法對軌道精度的影響程度。

    (2)線路的縱橫向阻力是否足夠?(10)所設(shè)置的扣件及各層間能否有足夠的縱橫向阻力。   

    (3)上拔阻力(5)扣件系統(tǒng)及組合結(jié)構(gòu)的抗拔能力。  

    (4)對下部基礎(chǔ)沉降的補償性(25)是否有較大的調(diào)整量:   

    (5)排水條件(5)排水設(shè)置是否方便可行,排水是否通暢。

    (6)對軌道其它部件精度和設(shè)計要求(5)對軌道其它部件是否有較高的制造和組裝技術(shù)要求。

    (7)對有絕緣軌道電路的適應(yīng)性(25)能否滿足軌道電路的設(shè)計要求。

    (8)軌道各部件受力是否合理(5)各組合結(jié)構(gòu)軌道剛度的設(shè)置是否匹配,受力是否合理。

5、施工性(20)

    (1)是否需要特殊的材料和方法?(25)是否需要CA砂漿等特殊的材料和特殊的施工方法。

    (2)是否需要行之有效的施工裝置?(25)  

    (3)是否需要特殊技能的員工和專家?(10) 

    (4)生產(chǎn)效率及機械化程度。(15)

    (5)是否需要特殊施工裝置(10)如重型裝備等。   

    (6)是否需要施工通道(10)

    (7)受氣候影響程度(5)

6、經(jīng)濟性(15)

    (1)建設(shè)效率(10)   

    (2)軌道設(shè)計高度(15)

    (3)建設(shè)步驟的數(shù)量(10)   

    (4)總投資費用(20)

    (5)維修費用(15)

    (6)生命周期成本(25)  

    (7)試驗階段費用(5)

7、環(huán)保性(5)

    (1)降噪性(40)

    (2)減振性(40)  

    (3)美觀(20)   

    鑒于Rheda2000Zublin只是在施工工藝上略有不同,日本板和Bögl兩種板式結(jié)構(gòu)中日本板更具有代表性和典型性,因此主要對Rheda2000和日本板通過以上7個方面,42個小項來進行評價和分析(1、表2)。

1  Rheda2000無碴軌道性能評價

序號

性能

分項-

權(quán)重

評價

評分

合計

說明

1

高速

0.4

A

0.4

2

運營

重載及提速

0.2

B

0.16

重載無應(yīng)用

3

條件

(0.05)

城市軌道

交通

0.2

C

0.12

0.040

暫無應(yīng)用

4

應(yīng)用經(jīng)驗

0.2

C

0.12

里程較短

5

橋梁

0.2

B

0.16

6

隧道

0.15

B

0.12

7

軌下

路基

0.25

A

0.25

8

基礎(chǔ)

(0.05)

道岔

0.2

A

0.2

0.0445

9

過渡段

0.1

A

0.1

10

曲線

0.1

C

0.06

11

可靠性

0.3

A

0.3

12

運營

實用性

0.15

A

0.15

13

要求

(0.3)

可維修性

0.1

D

04

0.243

14

安全性

0.2

A

0.2

續(xù)表l

序號

性能

分項

權(quán)重

評價

評分

合計

說明

15

運營

可修復(fù)性

0.1

D

0.04

16

要求

耐久性

0.1

C

0.05

0.243

有待觀察

17

(0.3)

抗震性

0.05

C

0.03

有待測試

18

軌道精度

0.2

A

0.2

19

縱橫向阻力

0.1

A

0.1

20

上拔阻力

0.05

B

0.04

2l

軌道技術(shù)

條件

下部基礎(chǔ)

沉降的

補償性

0.25

B

0.20

0.188

22

(0.2)

排水

0O5

A

0O5

23

對軌道其它

部件要求

0.05

A

0.05

24

軌道電路

0.25

A

0.25

25

力學性能

0O5

A

0.05

26

特殊材料

和方法

0.25

A

0.25

27

施工裝置

0.25

A

0.25

28

施工性

特殊技術(shù)

人員

0.1

A

0.1

0.198

29

(0.2)

機械化程度

0.15

A

0.15

30

特殊裝備

0.1

A

0.1

軌排施工

3l

施工通道

0.1

A

0.1

32

氣候影響

0O5

B

0.04

33

建設(shè)效率

0.1

B

0.08

34

軌道高度

0.15

B

0.12

476mm

35

建設(shè)步驟

0.1

B

0.08

36

經(jīng)濟性

投資費用

0.2

C

0.1

0093

有待探討

37

(0.15)

維修費用

0.15

B

0.12

38

生命周期

成本

0.15

C

0.09

有待探討

39

試驗費用

0.05

C

0.03

有待探討

40

降噪

0.4

B

0.32

41

環(huán)保

減振

0.4

B

0.32

0042

42

(0.05)

美觀

0.2

A

0.2

43

 

0.8485

2  日本板式無碴軌道性能評價

序號

性能

分項

權(quán)重

評價

評分

合計

說明

l

高速

0.4

A

0.4

2

重載及提速

0.2

B

0.16

重載無應(yīng)用

3

運營條件

(0.05)

城市軌道交通

0.2

C

0.12

0.044

暫無

實際應(yīng)用

4

應(yīng)用經(jīng)驗

0.2

A

0.2

5

橋梁

0.2

A

0.2

6

隧道

0.15

A

0.15

7

軌下

路基

0.25

D

0.10

8

基礎(chǔ)

(0.05)

道岔

0.2

D

0.08

0.0345

9

過渡段

0.1

A

0.1

10

曲線

0.1

C

0.06

ll

可靠性

0.3

A

0.3

12

實用性

0.15

A

0.15

13

可維修性

0.1

A

0.1

14

運營要求

安全性

0.2

A

0.2

0.300

15

(0.3)

可修復(fù)性

0.1

A

0.1

16

耐久性

0.1

A

0.1

17

抗震性

0.05

A

0.05

續(xù)表2

序號

性能

分項

權(quán)重

評價

評分

合計

說明

18

軌道精度

0.2

A

0.2

19

縱橫向阻力

0.1

A

0.1

20

上拔阻力

0O5

B

0.04

21

軌道技術(shù)條件

下部基礎(chǔ)沉降的補償性

0.25

C

0.15

0.178

22

(0.2)

排水

0O5

A

0.05

23

對軌道其它

部件要求

0.05

A

0.05

24

軌道電路

0.25

A

0.25

25

力學性能

0.05

A

0.05

26

特殊材料

和方法

0.25

B

0.20

CA

砂漿等

27

施工裝置

0.25

A

0.25

28

施工性

特殊技術(shù)人員

0.1

A

0.1

0.188

29

(0.2)

機械化程度

0.15

A

0.15

30

特殊裝備

0.1

A

0.1

3l

施工通道

0.1

A

0.1

32

氣候影響

0.05

B

0.04

33

建設(shè)效率

0.1

A

0.1

34

軌道高度

0.15

A

0.15

456mm

34

建設(shè)步驟

0.1

B

0.08

36

經(jīng)濟性

投資費用

0.2

C

0.1

0.1065

37

(0.15)

維修費用

0.15

B

0.12

38

生命周期成本

0.15

B

0.12

39

試驗費用

0O5

B

0.04

有待探討

40

降噪

0.4

B

0.32

4l

環(huán)保

減振

0.4

B

0.32

0.042

42

(0.05)

美觀

0.2

A

0.2

43

 

0.893

    由以上兩表可知:作為無碴軌道系統(tǒng)的兩個典型代表, Rheda2000在道岔區(qū)和土質(zhì)地基上有著更加優(yōu)越的適用性,具有很好的整體性;日本板在橋梁上及隧道中有著更加優(yōu)越的適用性,而且在實際應(yīng)用中有著更加豐富的經(jīng)驗,有較長的應(yīng)用時間和較長的安全應(yīng)用里程,新干線自1964910開通以來沒有發(fā)生死亡事故。

    運用無碴軌道性能評價專家系統(tǒng),全面衡量和量化各項指標之后得出:在區(qū)間(包括在橋上和在隧道中),日本板比 Rheda2000具有更優(yōu)越的適用性;在道岔區(qū)和站內(nèi),Rhe— da2000比日本板具有更優(yōu)越的適用性。   

參考文獻:

[1]Eisenmann,Leykauf,鐵路無碴軌道[M].柏林建筑和技術(shù)科學有限公司Ernst&sohn出版社,2000

[2]佐佐木直樹.板式軌道[M].王其昌,譯.中國鐵道出版社,1983

[3]王其昌.高速鐵路土木工程[M].成都:西南交通大學出版社,1999

[4]王其昌,韓啟孟.板式軌道設(shè)計與施工[M].成都:西南交通大學出版社,2002

[5]何華武.無碴軌道技術(shù)[M].北京:中國鐵道出版社,2005

[6]趙國堂.高速鐵路無碴軌道結(jié)構(gòu)[M].北京:中國鐵道出版社, 2006

[7]鐵道部.鐵路技術(shù)管理規(guī)程[S].北京:中國鐵道出版社,2006

(本文來源:陜西省土木建筑學會  文徑網(wǎng)絡(luò):尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

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