高速鐵路無砟軌道精調(diào)應(yīng)注意的幾個問題

李傳勇 上海鐵路局工務(wù)處

無砟軌道是近年來我國高速鐵路采用的主要軌道結(jié)構(gòu)形式。軌道精調(diào)方法是否得當(dāng)，將直接影響高速鐵路的軌道平順性，關(guān)系到高速鐵路能否安全、平穩(wěn)、高品質(zhì)地按期開通運(yùn)營。通過滬寧城際、滬杭高鐵、京滬高鐵無砟軌道精調(diào)實踐，高速鐵路無砟軌道精調(diào)應(yīng)注意以下幾個方面的問題。

1 傳統(tǒng)作業(yè)與精確測量相結(jié)合的方法，消除可能產(chǎn)生的周期性不平順

關(guān)于高速鐵路軌道平順性指標(biāo)。以設(shè)計速度300～350km/h無砟軌道為例，鐵道部《鐵路客運(yùn)專線技術(shù)管理辦法》（鐵科技[2009]212號文）對軌道靜態(tài)幾何尺寸允許偏差管理值進(jìn)行了規(guī)定，其中無砟軌道靜態(tài)幾何尺寸允許偏差見表1，道岔（直向）靜態(tài)幾何尺寸允許偏差見表2。

表1 無砟軌道靜態(tài)幾何尺寸允許偏差

表2 道岔（直向）靜態(tài)幾何尺寸允許偏差

按表1標(biāo)準(zhǔn)，控制高速鐵路短波（通常指30 m及以下弦長，對應(yīng)表1中的基長48 a）不平順可按公式1和圖1表示；控制長波（通常指30 m以上至300 m弦長，對應(yīng)表1中的480 a）不平順，可按公式2和圖2表示。圖中數(shù)字為扣件節(jié)點編號。

圖1 短波不平順檢核圖示

圖2 長波不平順檢核圖示

若完全按上述公式進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，制定精調(diào)方案，有可能出現(xiàn)平順性指標(biāo)達(dá)到了靜態(tài)驗收標(biāo)準(zhǔn)，但軌道仍存在周期性的連續(xù)不平順缺陷。以30弦長檢核5 m短波平順性為例，按表3中例舉的數(shù)值，5m相鄰點均不超過2mm，但間隔20m絕對相差可達(dá)8 mm（如圖3所示）。工務(wù)段現(xiàn)場采用弦線、軌距道尺等傳統(tǒng)工具，對施工單位按此方法已經(jīng)完成精調(diào)的軌道進(jìn)行抽查、復(fù)核，直線段20～30 m范圍內(nèi)普遍存在+2～-2 mm的“S”彎軌向，圓曲線段用20 m弦長檢查10 m點正矢，有的正矢連續(xù)差達(dá)4～6 mm；聯(lián)調(diào)聯(lián)試時動車組綜合檢測車動態(tài)檢測，橫向加速度出現(xiàn)Ⅱ級或甚至Ⅲ級偏差，也證實了這種缺陷的客觀存在。

表3 滿足30 m弦5 m點檢核短波平順性指標(biāo)實例

圖3 滿足30 m弦5 m點檢核短波平順性指標(biāo)示意圖

為避免軌道精調(diào)出現(xiàn)上述缺陷，精調(diào)時應(yīng)采用精確測量與傳統(tǒng)檢查、作業(yè)相結(jié)合的方法。即首先采用精確測量小車對準(zhǔn)備精調(diào)的區(qū)段進(jìn)行精確測量、數(shù)據(jù)分析、編制調(diào)整方案作為作業(yè)的參考依據(jù)；開始作業(yè)前，作業(yè)人員還要使用弦線、軌距道尺等工具對調(diào)整方案中的調(diào)整量和地點進(jìn)行檢查、確認(rèn)，確定最終作業(yè)方案。以線路平面調(diào)整為例：首先選擇好基準(zhǔn)軌（平面調(diào)整時曲線段以上股為基準(zhǔn)），根據(jù)調(diào)整方案，把調(diào)整量標(biāo)注在對應(yīng)的承軌臺上；其次使用軌距道尺檢查每個承軌臺軌距、水平，再選擇調(diào)整方案里不需要調(diào)整的兩點（俗稱“零點”）拉20～30 m長弦（弦長過長會影響精度），校核每個承軌臺調(diào)整量，以弦線和道尺實際檢查數(shù)據(jù)為主，確定最終調(diào)整量，調(diào)整基準(zhǔn)軌；基準(zhǔn)軌調(diào)整到位，再依據(jù)軌距和軌距遞減率調(diào)整另外一股鋼軌；該處平面調(diào)整完成后，以上述選擇的“零點”為起點，采用“套袖子”拉弦的方法，逐弦向作用處所兩端延伸，結(jié)合軌距道尺檢查結(jié)果，重復(fù)上述作業(yè)流程，對軌距遞減率和水平三角坑進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整（測量方案里可能不需要調(diào)整）。

2 加密曲線正矢測點，提高曲線圓順度和動態(tài)舒適度

為避免在曲線段出現(xiàn)上述“S”形周期性不平順，列車高速運(yùn)行時發(fā)生“晃車”，無砟軌道曲線段的調(diào)整還要采取特殊的控制措施：一是對曲線進(jìn)行單元管理，即曲線頭尾各200 m直線段從測量數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)分析作為一個精調(diào)作業(yè)單元管理，保證曲線頭尾平順性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，提高高速列車進(jìn)出曲線的舒適度；緩和曲線超高、正矢嚴(yán)格按理論計算均勻遞減，并加工部分0.5 mm級的調(diào)高墊板和軌距塊，按“零缺陷”調(diào)整。二是基于目前我國高速鐵路運(yùn)營動車組軸距一般在2.5～2.7 m（軌道動態(tài)不平順管理值中三角坑的基長即依此定為2.4 m），將高速鐵路無砟軌道曲線由每10 m設(shè)一個測點，加密到每2.5 m設(shè)一個測點，精確計算每2.5 m測點的正矢、超高，對超過控制標(biāo)準(zhǔn)的曲線正矢，按“簡易撥道法”進(jìn)行改道作業(yè)調(diào)整，保證曲線圓順度以及正矢、超高的均勻遞減和合理匹配，根據(jù)滬寧城際、滬杭、京滬高鐵精調(diào)實踐，時速300～350 km無砟軌道曲線正矢允許偏差作業(yè)驗收標(biāo)準(zhǔn)建議按表4規(guī)定執(zhí)行。

表4 300～350 km/h無砟軌道曲線正矢允許偏差作業(yè)驗收管理值

3 逐個承軌臺檢查、作業(yè)，全面平推精調(diào)，提高軌道精調(diào)質(zhì)量的均衡性

由于精確測量作業(yè)大多在夜間進(jìn)行，測量人員難以發(fā)現(xiàn)鋼軌表面粘連的異物或膠墊缺損等結(jié)構(gòu)缺陷，影響測量精度，據(jù)此制定的精調(diào)方案具有一定的片面性，甚至出現(xiàn)錯誤。精調(diào)作業(yè)時，作業(yè)人員應(yīng)逐弦逐枕檢查軌距、軌向、水平等幾何尺寸，并全面檢查鋼軌、無砟道床和扣件系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)狀態(tài)，對超標(biāo)處所逐處進(jìn)行精調(diào)作業(yè)（俗稱平推精調(diào)）。平推精調(diào)有兩大優(yōu)點：一是對軌距遞減率和水平扭曲（三角坑）進(jìn)行全面調(diào)整，進(jìn)一步提高和優(yōu)化了軌道平順性；二是通過平推檢查可以發(fā)現(xiàn)扣件安裝錯誤、缺少等導(dǎo)致的測量問題，避免錯誤調(diào)整或重復(fù)調(diào)整；三是通過全面檢查結(jié)構(gòu)狀態(tài)等，可以發(fā)現(xiàn)鋼軌表面不正常傷損等隱患，以便提前決策處理，把安全隱患消滅在聯(lián)調(diào)聯(lián)試之前。

由于受扣件安裝狀態(tài)、工程遺留的各類異物等影響，無砟軌道只進(jìn)行一遍平推精調(diào)難以達(dá)到較高的平順性，建議在聯(lián)調(diào)聯(lián)試前至少進(jìn)行兩遍及以上平推精調(diào)。

4 道岔、豎曲線等關(guān)鍵地段精調(diào)作業(yè)應(yīng)注意的問題

（1）道岔精調(diào)作業(yè)實行單元管理。即道岔兩端各200 m直線段從測量數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)分析納入道岔區(qū)管理，保證線岔結(jié)合部平順性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，若一端正線有多組道岔，應(yīng)將一個行別全部道岔納入一個單元進(jìn)行測量、精調(diào)作業(yè)。

（2）在道岔區(qū)進(jìn)行精確測量、制定調(diào)整方案時應(yīng)綜合考慮基本軌刨切、軌距加寬（主要指CNTT系列道岔）等綜合因素，因為目前我國高速鐵路鋪設(shè)的高速道岔，無論是從國外引進(jìn)系列，還是自主研發(fā)系列，其直尖軌作用邊均為直線，所以道岔精調(diào)時，應(yīng)選擇直尖軌一側(cè)為基準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、調(diào)整，防止道岔中線與線路出現(xiàn)偏差。

（3）尖軌、心軌降低值的調(diào)整。尖軌、心軌的降低值若超出允許范圍，高速列車走行軌跡發(fā)生變化，直接影響尖軌與基本軌、心軌與翼軌受力的合理過渡，甚至影響高速列車的運(yùn)行平穩(wěn)和安全。因此高速道岔軌道幾何尺寸精調(diào)時，應(yīng)對尖軌、心軌降低值進(jìn)行同步檢查，對降低值超出允許范圍的（理論計算值增減0.5 mm以內(nèi)）應(yīng)及時調(diào)整。

（4）道岔工電聯(lián)整。高速道岔精調(diào)作業(yè)不僅要使道岔處于定位時幾何尺寸達(dá)到高平順性，同時還要滿足道岔轉(zhuǎn)換后工電結(jié)合部保持良好狀態(tài)，因此，高速道岔精調(diào)時，工務(wù)、電務(wù)應(yīng)組成聯(lián)合整治組，共同整治結(jié)合部缺陷。

（5）豎曲線。為節(jié)約建設(shè)投資，高速鐵路豎曲線與圓曲線重疊設(shè)置較多，動態(tài)時便攜式線路檢查儀在豎曲線易出現(xiàn)垂直加速度報警。豎曲線區(qū)段的調(diào)整，應(yīng)使用電子水準(zhǔn)儀全面測量、拉坡，嚴(yán)格按設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整豎曲線線形。

5 聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段的軌道精調(diào)

即使按上述方法完成兩遍以上軌道精調(diào)，但由于動靜態(tài)的差異和輪軌作用關(guān)系的復(fù)雜性，在聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段，仍要結(jié)合軌道檢查車、動車組綜合檢查車等動態(tài)檢測資料，適時進(jìn)行針對性的軌道精調(diào)作業(yè)。

（1）聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段，工務(wù)專業(yè)應(yīng)成立聯(lián)調(diào)聯(lián)試技術(shù)組，一是固定人員、固定儀器每天添乘軌檢車、動檢車，二是有專人根據(jù)人體感覺、動態(tài)偏差和動力學(xué)不良處所所等動態(tài)檢測信息，分析檢測波形圖，判定需要進(jìn)一步精調(diào)的地點，安排精調(diào)作業(yè)計劃。為去除大風(fēng)對高速列車舒適度的影響而引發(fā)的添乘儀報警，在聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段，除添乘高速列車外，工務(wù)添乘人員還應(yīng)定期添乘受風(fēng)速影響相對較小的內(nèi)燃機(jī)車。

（2）聯(lián)調(diào)聯(lián)試逐級提速試驗階段，工務(wù)專業(yè)因幾何尺寸偏差導(dǎo)致限速的不到5%，影響速度級試驗的主要原因是車輛動力學(xué)超標(biāo)。動力學(xué)超標(biāo)按地點分析，主要分布在道岔區(qū)、豎曲線、或鋼軌焊縫處；結(jié)構(gòu)上主要因素是鐵墊板安裝錯誤，膠墊缺少，尖軌、心軌空吊或鋼軌表面異物影響等。

因此聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段軌道精調(diào)，應(yīng)在綜合分析各類動靜態(tài)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，以結(jié)構(gòu)檢查和鋼軌打磨為主，避免反復(fù)松緊扣件系統(tǒng)，影響剛度的均勻性，甚至損壞扣件。

6 建議

（1）由于無砟軌道結(jié)構(gòu)的整體性，缺陷整治的復(fù)雜性，甚至是不可逆性，為保證高速鐵路的高平順性，建議高速鐵路無砟軌道的靜態(tài)驗收應(yīng)分步進(jìn)行，即：按路橋隧、無砟道床、無縫線路（含道岔）順序驗收，上一道工序驗收的問題沒整改，不得進(jìn)行下一步施工，以避免因施工控制不當(dāng)，平面或高程超出扣件系統(tǒng)調(diào)整范圍，精調(diào)作業(yè)階段無法徹底處理等問題的出現(xiàn)。

（2）建議增加中短波不平順控制條件，即在既有高速鐵路靜態(tài)驗收的標(biāo)準(zhǔn)里，增加50 m弦長范圍內(nèi)，任意兩點相對偏差不得超過3 mm，以消除現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)可能產(chǎn)生的周期性不平順。

（3）目前我國高速鐵路無砟軌道使用的扣件主要為WJ-7、WJ-8或300型扣件系統(tǒng)，均無0.5 mm級調(diào)整件，不能滿足豎曲線、緩和曲線、道岔區(qū)的平順性的調(diào)整需求，建議在確保安全的前提下，加工更多規(guī)格的調(diào)整件。