【摘 要】
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高速铁路和提速运营铁路对轨道平顺性要求严格,确保良好的轨道状态是铁路安全开通的基础与关键。近年来,普遍采用大型养路机械精确维修来改善有砟轨道线路质量,但大机易受道砟密实度、起拨量比例、钢轨硬弯等因素影响,捣固效果很难达到预期效果,尤其对中长波不平顺的控制效果仍不充分,往往需要增多作业遍数以到达期望值,捣固效率难以匹配有限的维修天窗资源,捣固效果难以满足高平顺性和可靠性的轨道几何状态控制要求。因此,
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高速铁路和提速运营铁路对轨道平顺性要求严格,确保良好的轨道状态是铁路安全开通的基础与关键。近年来,普遍采用大型养路机械精确维修来改善有砟轨道线路质量,但大机易受道砟密实度、起拨量比例、钢轨硬弯等因素影响,捣固效果很难达到预期效果,尤其对中长波不平顺的控制效果仍不充分,往往需要增多作业遍数以到达期望值,捣固效率难以匹配有限的维修天窗资源,捣固效果难以满足高平顺性和可靠性的轨道几何状态控制要求。因此,开展基于平顺性的精捣优化方案研究,并分析其对轨道不平顺的影响效果,对进一步发挥养护维修对线路质量的提升作用具有重要意义。本文主要工作及成果如下:（1）探究捣固大机的起、拨道作业原理和作业方式,针对不同检测模式下产生的残余偏差进行了分析,明确可采用精确法作业消除其影响;详细归纳轨道数据精测、大机捣固、动力稳定、配砟整道、动静态检测的具体作业内容,梳理了五捣三稳养护维修作业流程,为后续研究奠定应用基础。（2）结合动力学理论研究适于控制轨道状态的中长波平顺性管理标准,基于该标准构建轨道调整量与平顺性指标相关联的数学关系,研究精捣起拨量优化理论。研究成果表明:（1）60m/10mm管理值可有效控制轨道中长波不平顺;（2）精捣调整量优化算法对60m弦不平顺的控制效果比传统优化方法更强,可使100m波长范围内的轨向不平顺振幅和高低不平顺振幅更为平缓;（3）采用优化算法实施作业的区段,轨向和高低300m弦矢高相比精捣前降低了30%～40%,对不平顺的改善效果远高于未采用优化算法指导作业的区段。（3）从数学特征角度探究捣固作业对轨道质量指数TQI的影响效果,分析大机作业条件、轨道特点、设备精度等客观因素对捣固线路平顺性的影响规律,基于精捣起拨量优化理论研究适应大机作业特性的轨道平顺性综合控制算法,研究成果表明:（1）大机捣固可有效消除水平、三角坑、高低不平顺,却对轨向不平顺的控制能力较弱;（2）传统拨道方案缺乏对单次调整量范围、调整量顺坡率、设备精度等因素的充分考虑,容易造成方案调整量无法实现;（3）影响大机作业效果的各项因素作为约束条件纳入了基于中长波平顺性的精捣起拨量优化模型,形成轨道平顺性综合控制算法,具备了适应捣固大机作业特性的调整能力,可有效整治轨向不平顺。（4）采用本文提出的轨道平顺性综合控制算法制定精捣方案,实施于我国某有砟高铁精捣维修工程,并从时域、频域等方面评价精捣作业效果,研究成果表明:（1）小波能量法和调整量评价图法可充分挖掘不同作业阶段轨道不平顺变化规律,反映精捣调整量到位率的实际状态;（2）精捣综合作业实施区段整体TQI改善53.0%,其中,轨向改善21.0%,高低改善72.7%,可有效控制有砟高铁轨道平顺性;（3）高低不平顺改善效果整体上优于轨向不平顺,30m、60m等特定波长的轨向不平顺出现得到消除,高低不平顺能量在全波段内呈线性趋势显著降低;（4）轨向和高低的30m弦矢距差与TQI改善率相关性最强,将30m弦矢距差做为主要依据指导精捣决策方案,有利于提高精捣作业对轨道不平顺的控制效果。
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