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陜西土木建筑網首頁 > 學術研究 > 課題研究 > 無碴軌道性能評價專家系統

閱讀 3861 次無碴軌道性能評價專家系統

摘要：國外高速鐵路無碴軌道結構已逐步形成了兩大技術體系，即日本的柔性充填層板式無碴軌道結構和德國剛性基礎整體式無碴軌道結構，兩大技術體系基本發展成熟。我國現在還處于無碴軌道應用的初級階段，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，并運用該系統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

胡傳武1 王平2

（1.成都鐵路局成都工務段，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構已逐步形成了兩大技術體系，即日本的柔性充填層板式無碴軌道結構和德國剛性基礎整體式無碴軌道結構，兩大技術體系基本發展成熟。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)在結構設計和參數設計以及使用性方面較完善。

目前在國內秦沈客專、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種無碴軌道結構形式，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。

以優(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、軌道穩定性、可調性、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構輕、減振性好、施工方便、無維修或免維修。

(4)是否有應用經驗?(20％)使用年代、范圍、運營條件及許可證。

2、對軌下基礎的適應性(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、沉陷區等特殊地段。

(4)是否適用于道岔?(20％)道岔區受力大，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整、輔助軌的安裝等。

(6)是否適用于曲線地段?(10％)能不能設置曲線超高，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％)對結構的整體性、穩定性、可破壞性、易損性、變形性進行評價。

(2)實用性(15％)結構材料的易選性、施工的易行性、修復的可行性等評價。

(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)、發生事故后的可救援性。

(5)可修復性(10％)一旦損壞是否可盡快修復，發生斷軌是否可焊接。

(6)耐久性(10％)結構中的各種材料、整體結構是否具有較長的使用壽命。

(7)抗震性(5％)抵抗地震的能力。

4、對軌道設計技術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％)扣件系統及組合結構的抗拔能力。

(4)對下部基礎沉降的補償性(25％)是否有較大的調整量：

(5)排水條件(5％)排水設置是否方便可行，排水是否通暢。

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

(7)對有絕緣軌道電路的適應性(25％)能否滿足軌道電路的設計要求。

(8)軌道各部件受力是否合理(5％)各組合結構軌道剛度的設置是否匹配，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、經濟性(15分)

(1)建設效率(10％)

(2)軌道設計高度(15％)

(3)建設步驟的數量(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兩種板式結構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		重載無應用
3	條件 (0.05)	城市軌道交通	0.2	C	0.12	0.040	暫無應用
4	條件 (0.05)	應用經驗	0.2	C	0.12	0.040	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 (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	要求 (0.3)	安全性	0.2	A	0.2	0.243

續表l

序號	性能	分項	權重	評價	評分	合計	說明
15	運營	可修復性	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	0.243	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	軌道技術條件	下部基礎沉降的補償性	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		建設效率	0.1	B	0.08
34		軌道高度	0.15	B	0.12		476mm
35		建設步驟	0.1	B	0.08
36	經濟性	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	環保	減振	0.4	B	0.32	0．042
42	(0.05)	美觀	0.2	A	0.2	0．042
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	暫無實際應用
4	運營條件 (0.05)	應用經驗	0.2	A	0.2	0.044
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 (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

續表2

序號	性能	分項	權重	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	軌道技術條件	下部基礎沉降的補償性	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		建設效率	0.1	A	0.1
34		軌道高度	0.15	A	0.15		456mm
34		建設步驟	0.1	B	0.08
36	經濟性	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	環保	減振	0.4	B	0.32	0.042
42	(0.05)	美觀	0.2	A	0.2	0.042
43	合計			0.893

由以上兩表可知：作為無碴軌道系統的兩個典型代表， Rheda2000在道岔區和土質地基上有著更加優越的適用性，具有很好的整體性；日本板在橋梁上及隧道中有著更加優越的適用性，而且在實際應用中有著更加豐富的經驗，有較長的應用時間和較長的安全應用里程，新干線自1964年9月10日開通以來沒有發生死亡事故。

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

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[M]．北京：中國鐵道出版社，2005．

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

[7]鐵道部．鐵路技術管理規程[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絡：尚雯瀟尹維維編輯文徑審核）