閱讀 3854 次 無碴軌道性能評價專家系統(tǒng)
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610081; 2.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)和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、Zublin和Bögl,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)(用A表示)、良(用B表示)、好(用C表示)、一般(用D表示)、差(用E表示)5分制來表示。
1、對運營條件的適應(yīng)性(5分)
(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分)
(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分)
(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分)
(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分)
(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分)
(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分)
(1)降噪性(40%)
(2)減振性(40%)
(3)美觀(20%)
鑒于Rheda2000和Zublin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(表1、表2)。
表1 Rheda一2000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 |
0.O5 |
A |
0.O5 |
|
|
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.O5 |
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 |
0.O5 |
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 |
0.093 |
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 |
0.042 |
|
42 |
(0.05) |
美觀 |
0.2 |
A |
0.2 |
|
|
43 |
合 計 |
0.8485 |
|
表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 |
0.O5 |
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 |
0.O5 |
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 |
|
需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 |
0.O5 |
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 |
合 計 |
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1964年9月10日開通以來沒有發(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.
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[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.
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[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)