一种穿越正、逆活动断层避免轨道破坏的方法

技术领域

本发明涉及铁路轨道交通技术领域，尤其是涉及一种穿越正、逆活动断层避免轨道破坏的方法。

背景技术

我国地形和地质条件极为复杂，铁路路线经常会穿越大片山区。由于剧烈的地质构造力的影响，铁路经常不可避免地需要穿越大量断层。现今铁路列车速度极快，并且经常穿越大量隧道。断层一旦发生活化，铁轨的毁坏会影响通行，需要大量的维修成本，更甚至使行驶中的列车发生脱轨造成重大人员伤亡，这里断层活化一般是指相对稳定的断层因其内在因素变化，或者在其他外在原因(如水库建设、采矿和地震等)作用下重新激活开始运动。因此，保证穿越活动断层的轨道不发生毁坏极其重要。其中所谓正断层是上盘相对下降，下盘相对上升的断层称正断层；逆断层，是上盘沿断层面向上滑动的断层。

目前铁路隧道穿越活动断层时，主要采用超挖设计、铰接设计和隔离消能设计等措施，通常是从隧道设计角度解决穿越断层问题。实际上轨道结构是直接影响行车安全的重要因素。现今的轨道结构设计思路主要是以发生缓慢变形时可微调整，发生大变形便于维修为主导思想。例如专利号CN112064425 A《一种使用于跨活动断层铁路隧道的伺服轨道及其调控方法》主要包括轨道、宽轨板、水平和垂直位移动作器、位移传感器和控制模块。在断层两边一定区域内的宽枕板下和两侧面布设垂直和水平位移动作器。当断层滑动引起的宽轨板间位移超过一级阈值时，如果宽轨板间位移与一级阈值的差值在调节范围内，驱动水平和垂直位移动作器，使轨道调整到满足一级行车要求；否则不需要调控，采用降速通行。其他级别轨道变形调整方法类推，通过位移传感器和控制模块实时精准对轨道进行微调整。但是存在以下问题(1)现有技术主要在断层两侧均布设调控装置，增加了轨道的建设和维护成本；(2)在断层发生小滑移时，可以通过轨道的微调整和列车的降速处理来保证列车的通车安全，然而实际断层活化时的滑移量一般较大，并且断层发生突发滑移时列车降速较为困难；(3)在现有技术下，当轨道变形不可调控时，断层处轨道会发生破坏，影响铁路的安全运行，导致大量人员伤亡。因此，在铁路隧道已有支护和超挖的基础上，当正/逆断层发生大型滑移时，如何保证穿越正/逆活动断层的轨道不发生毁坏，并保持列车通车速度对铁路安全和通畅运行具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种穿越正、逆活动断层避免轨道破坏的方法，该方法在断层一侧轨道下布设液压缸，根据监测的正/逆断层相对滑移量，在满足轨道许用坡度和列车通行要求工况下，通过液压缸实时从断层处依次等差减小正、逆断层的相对滑移量，将正、逆断层下盘上轨道进行放缓坡处理，从而消除正、逆断层两侧铁轨的变形。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种穿越正、逆活动断层避免轨道破坏的方法，其特征在于：对于正/断层，将所述活动断层的上盘设定固定侧，对于逆断层，将所述活动断层的下盘设为固定侧，沿轨道穿越正/逆活动断层方向，将位于断层固定侧区域内所述轨道下方固设多列液压油缸，所述轨道的钢轨铺设在轨枕上，使所述液压油缸的顶推力施力于所述轨枕与所述钢轨交点处下方位置；断层活化时，通过多列所述液压缸从断层处依次等差减小断层的相对滑移量，利用所述液压油缸的顶推力对所述断层固定侧上轨道进行放缓坡处理。

至少每三个相邻所述轨枕构成一组，固定置于一轨板上，其中将位于断层固定侧上面的所述轨板上的每组所述轨枕两端面分别通过连梁连接固定为一体结构；在位于断层固定侧的所述轨板下表面布设长导槽，所述长导槽位于所述轨枕与钢轨交点处下方位置，与液压油缸所在位置一一对应，所述长导槽沿行车方向开设。

所述液压油缸的顶杆前端采用半球体结构，所述顶杆前端顶入所述长导槽内，并与所述长导槽滑动配合；所述液压油缸被套装在液压缸固定槽内，所述液压缸固定槽固定于所述断层固定侧的岩体内。

所述液压油缸由智能驱动系统驱动控制；所述智能驱动系统由液压油缸、油泵、信号处理器和位移传感器组成，所述位移传感器布设在所述断层的两侧，用于监测正、逆断层在竖直平面内的相对滑移量Δ，所述位移传感器、所述油泵与所述信号处理器连接，所述油泵连接控制所述液压油缸之顶杆的顶升动作。

所述方法以监测的正、逆断层相对滑移量Δ为依据，设在水平平面内正、逆断层与所述轨道形成的夹角为

设所述轨枕间距为

设从断层处对所述液压缸进行排序：1、2、3、4…

本发明的优点是：(1)仅在断层一侧布设调控装置，可节省轨道的建设和维护成本；(2)在断层发生活化时，实现实时智能化自动将断层固定侧上轨道进行放缓坡处理，可适应正/逆断层的大型滑移；(3)通过轨道的放缓坡处理，满足列车通行要求，列车可不降速通行；(4)通过轨道的放缓坡处理，消除钢轨的变形，不会毁坏轨道，不仅节省维修成本，还能保证铁路的安全运行和乘客人身安全。

附图说明

图1是本发明智能轨道示意图；

图2是本发明智能轨道连梁构成的一体结构示意图；

图3是本发明智能轨道A-A剖面示意图；

图4是本发明智能轨道B-B剖面示意图；

图5是本发明智能轨道C-C剖面示意图；

图6是本发明智能轨道信号控制电路示意图；

图7是本发明智能轨道断层处轨道放缓坡示意图；

图8是本发明智能轨道在隧道内位移传感器布置示意图；

如图1-8所示，图中标记分别表示为:

轨道1、钢轨11、轨枕12、盖板13、螺栓14、螺母15、连梁16、轨板一17、轨板二18、长导槽19、原始轨道110、调节后轨道111、轨道调节段112；

智能驱动系统2、液压油缸21、油泵22、半球形结构23、信号处理器24、位移传感器25、监测墩26；

正、逆断层3、下盘31、上盘32、液压缸固定槽33；

隧道边墙4。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解（这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成）：

实施例1：以单线铁路为例说明穿越正/逆活动断层避免轨道破坏的方法，如图1~7所示；

所述轨道1由钢轨11、轨枕12、盖板13、螺栓14、螺母15、连梁16、轨板一17、轨板二18和长导槽19组成，如图1、2、3和4所示；

对于正断层，将活动断层的上盘32设定固定侧，对于逆断层，将活动断层的下盘31设为固定侧，以逆断层为例子，将逆断层3的下盘31选定做为固定侧，作为逆断层3滑移量的参考点，另外一侧上盘32为移动侧，当逆断层3发生滑移时，逆断层3的相对滑移量即为下盘31的总滑移量。

将钢轨11铺设在轨枕12上；盖板13为之字形薄板钢材，将盖板13盖压在钢轨11下缘翼板和轨枕12上表面；通过螺栓14将盖板13与钢轨11下缘两翼、轨枕12连接，紧固成整体。

每三个轨枕12构成一组，分别铺设在轨板一17、轨板二18上，并将轨枕一17两端面分别与连梁16焊接连接，构成一体结构，增加逆断层3下盘31上铺设轨道1的整体性；

轨板一17和轨板二18采用矩形薄板钢材，等间距依次铺设在逆断层3的两侧；轨板一17位于下盘31上，轨板一17和轨板二18上铺设的钢轨11在逆断层处应保持连续。

沿行车方向，在轨板一17下表面布置开设有四个长导槽19，长导槽19位于轨枕12与钢轨11交点处下方位置；导槽19便于调整液压油缸21顶杆与轨道1的竖向错动；导槽19还用于液压油缸21顶杆的竖向定位，以及防止轨板一17与液压油缸21顶杆的脱开，如图3和4所示；

液压油缸21的顶杆前端采用半球体结构23，便于液压油缸21的顶杆顶入轨板一17的长导槽19内，也便于液压油缸21顶杆在长导槽19内滑动；当轨道1变形时，液压油缸21顶杆前端的半球形结构23和导槽19可确保液压油缸21与轨板一17不会脱开，保证其之间的传力性能稳定；

轨板一17和轨板二18上铺设的钢轨11在逆断层3处应保持连续。

在逆断层3下盘31内布设多列液压缸固定槽33，液压缸固定槽33位置与轨板一17下表面长导槽19一一对应；液压缸固定槽33采用圆筒形钢材；液压缸固定槽33固定在断层3下盘31的岩体内，如图5所示。

液压油缸21套装在液压缸固定槽33内，液压缸固定槽33为液压油缸21的固定提供支撑，用于轨道1的竖向调整。

智能驱动系统2由液压油缸21、油泵22、半球形结构23、信号处理器24、位移传感器25和监测墩26组成，如图6所示，将位移传感器25布设在逆断层3的两侧，并将位移传感器25、油泵22与信号处理器24连接。

对于平坦地区，可在逆断层3两侧浇筑监测墩26，作为位移传感器25布设的可靠平台；位移传感器25用于监测逆断层3在竖直平面内的相对滑移量Δ，通过实时监测的逆断层3相对滑移量为依据，在满足轨道1许用坡度和列车通行要求工况下，实时的通过多列液压缸21从逆断层3处依次等差减小逆断层3的相对滑移量，智能化自动对逆断层3下盘31上轨道1进行放缓坡处理，从而消除逆断层3两侧钢轨11的变形，解决逆断层3滑移造成的轨道1毁坏，如图7所示。

对三维空间中的任意逆断层3，设在水平平面内逆断层3与轨道1形成的夹角为

在竖直平面内，逆断层3的相对水平和竖向滑移量分别为Δ

当逆断层3滑动时，在竖直平面内轨道1应满足许用坡度要求，设轨道1的许用坡度为[

在轨道1满足许用坡度[

设轨枕12间距为

在逆断层3下盘31上，每m个轨枕12共用

为消除逆断层3相对滑移量Δ或竖直平面内竖向滑移量Δ

设从逆断层3处为下盘31上所述液压缸21进行排序：1、2、3、4…

当逆断层3发生滑动时，则序号为

通过监测逆断层3的相对滑移量和滑移速度，实现实时的预警预报，乘务人员和铁路相关工作者可采取必要的紧急措施。

实施例2：以铁路隧道为例，可将：位移传感器25布设在正、逆断层3处的隧道边墙4上，如图8所示。

其他结构设置及其控制方法与实施例1相同，不再赘述。

本实施例的有益技术效果为：根据实时监测的断层相对滑移量，实时智能化自动将断层下盘上轨道进行放缓坡处理，可适应正、逆断层的大型滑移，满足列车不降速通行要求，消除钢轨的变形。

虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和修改，故在此不一一赘述。