杭深線客運專線60-18號道岔輪軌關(guān)系現(xiàn)場試驗測試

劉 謙 上海鐵路局寧波工務(wù)段

1 試驗?zāi)康?/h2>

客運專線道岔的養(yǎng)護(hù)維修關(guān)系到動車組高速過岔的穩(wěn)定性和舒適性。因此，掌握動車組過岔運行狀態(tài)、分析輪軌特別是輪對橫移量、車輪運動軌跡與線型關(guān)系、尖軌和車輪的接觸關(guān)系等問題，既為高速道岔的工務(wù)養(yǎng)護(hù)維修提供了依據(jù)，又為我國高速道岔的設(shè)計和使用提供參考。本次試驗以寧波工務(wù)段杭深線客運專線常用的客專07-004(60kg/m-18號)道岔為試驗對象，分析動車組高速過岔時的輪軌關(guān)系。

2 試驗內(nèi)容

試驗內(nèi)容包括（1）動車組高速直向過岔時在道岔關(guān)鍵位置上的輪對橫移量以及車輪運動軌跡；（2）道岔尖軌降低值測量與分析。

2.1 列車直向過岔時輪對橫移量

在道岔直向基本軌外側(cè)，選擇6個測點，采用激光非接觸位移傳感器，測量道岔關(guān)鍵位置的輪對橫移量。

（1）測點位置的選擇

測點位置根據(jù)以下原則綜合確定：①在輪載過渡區(qū)段，特別是輪軌接觸點發(fā)生橫向突變位置須布設(shè)測點；②在尖軌或心軌降低值變化斷面須布設(shè)測點。用6個激光位移傳感器分別放置在轉(zhuǎn)轍區(qū)和轍叉區(qū)，分兩次測量。

測點位置如圖1、表1所示。尖軌尖端處；尖軌頂寬20 mm附近；尖軌頂寬40 mm附近；尖軌跟端；心軌尖端；心軌中部。

圖1 測點位置

表1 輪對橫移測點與岔枕編號對應(yīng)表

（2）測試原理

輪對橫移測試原理如圖2所示，在線路外側(cè)安設(shè)傳感器，測出輪對與傳感器之間的距離，根據(jù)輪對、鋼軌和傳感器之間的幾何關(guān)系，可推出輪對相對線路中心線橫移量△T，計算表達(dá)式如下：

式中，S為測點對應(yīng)位置的軌距；

Wr為鋼軌軌頭寬度；

T為輪背距；

Tw為車輪厚度；

Dw為被測輪對端面距離傳感器的距離；

Dr為鋼軌外側(cè)距離傳感器的距離。

當(dāng)△T為正時，表示輪對向遠(yuǎn)離傳感器的一側(cè)偏離；當(dāng)△T為負(fù)時，表示輪對向靠近傳感器的一側(cè)橫移。

當(dāng)測量一列動車組時，一個傳感器測量的數(shù)據(jù)可計算該列車每個輪對在同一位置的輪對橫移量；所有傳感器的數(shù)據(jù)可計算整列車在整個道岔的運行狀態(tài)。

圖2 輪對橫移測試原理圖

因此，現(xiàn)場需要測量的數(shù)據(jù)如表2。

表2 現(xiàn)場測量項目

（3）測試列車

測試列車為正常通過道岔的動車組。

2.2 P60-18號道岔鋼軌型面測量與道岔相關(guān)參數(shù)的計算

測量60-18號道岔的鋼軌型面，將測量得到的型面輸入多體動力學(xué)仿真模型中，分析輪軌靜態(tài)幾何關(guān)系、輪軌接觸關(guān)系，并計算尖軌降低值等道岔參數(shù)。

3 試驗方案

3.1 列車直向過岔時輪對橫移量

（1）測試儀器

測試儀器如表3。

表3 測試儀器

（2）傳感器布置

激光位移傳感器的量程范圍為80~300 mm，為保證測試的安全，激光傳感器從鋼軌軌頭下方以角度α設(shè)置，距離被測車輪的側(cè)邊距離約為150 mm，傳感器的大致位置如圖3所示。

圖3 傳感器的安裝位置

（3）測試時間

由于激光位移傳感器對背景光較敏感，因此應(yīng)當(dāng)選取有利于激光的觀測時間段進(jìn)行觀測。

一般晴天在日出后的1～2小時內(nèi)和下午3～4時到日落前一個小時這段時間最為適宜。夏天的觀測時間要適當(dāng)縮短。陰天幾乎全天都能獲得清晰穩(wěn)定的激光信號。避免惡劣天氣條件下如雨天、高溫30℃以上、大霧、大風(fēng)等天氣要進(jìn)行測量試驗。

3.2 P60-18號道岔鋼軌型面測量

對整個道岔的四股鋼軌型面進(jìn)行測量，測點間隔2~4根軌枕。對于儀器無法測的型面，采用在軌頭兩邊分別測量，之后數(shù)據(jù)重疊來實現(xiàn)。

4 現(xiàn)場測試情況

按照列車過岔方向，對管內(nèi)溫福段的9組客運專線18號道岔（有砟）尖軌部分進(jìn)行了型面測量，除鰲江10號道岔為逆向進(jìn)岔外（測量直尖軌），其余8組道岔均為順向出岔（測量曲尖軌）。將測量所得數(shù)據(jù)與道岔設(shè)計值比較，結(jié)果如圖4。

圖4 蒼南晃車較嚴(yán)重的2號岔測試情況

由于儀器限制，尖軌部分型面未能測量完全，僅測至第14或15號岔枕（尖軌變截面區(qū)至22號岔枕為止）。其中鰲江10號道岔不晃車，用作對比。根據(jù)以上圖表，大致可得出以下結(jié)論：

（1）除鰲江8號道岔外，測量道岔的尖軌降低值與設(shè)計值十分接近，基本符合要求。鰲江8號道岔在9、10、11號岔枕位置處的曲尖軌降低值與設(shè)計值相比偏大，之后又恢復(fù)正常，這種突變有可能使列車通過時產(chǎn)生晃車。

（2）測量道岔的尖軌頂寬與設(shè)計值相比略大（1mm左右），沿道岔縱向分布均勻，無明顯突變，基本符合要求。

5 測試結(jié)果

綜合以上情況，對于此次測量道岔來說，尖軌降低值與頂寬不是引起其晃車的主要原因。應(yīng)從其它方面入手尋找列車過岔經(jīng)過尖軌時晃車的原因，如軌距、軌向、基本軌與尖軌的密貼程度，以及道床密實度，路基塌陷等。