客運(yùn)專線基礎(chǔ)設(shè)施維修基地探傷試驗(yàn)線設(shè)計(jì)研究

彭方進(jìn)

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，武漢 430063)

為適應(yīng)快速客運(yùn)路網(wǎng)規(guī)劃的擴(kuò)展，滿足快速客運(yùn)鐵路基礎(chǔ)設(shè)施及其配屬檢測、檢修等車輛的養(yǎng)護(hù)維修、檢測和信息化需要，保障運(yùn)輸和行車安全，鐵道部啟動了北京、武漢、上海、廣州、成都、西安6個客運(yùn)專線基礎(chǔ)設(shè)施維修基地(以下簡稱“維修基地”)的建設(shè)項(xiàng)目。維修基地很重要的一項(xiàng)工作就是負(fù)責(zé)各種維修作業(yè)用車輛的停放、檢測及檢修。

鋼軌探傷車是用于探測鋼軌內(nèi)部各種傷損的專用探測車輛。隨著鐵路運(yùn)量、行車密度、速度的不斷增長，鋼軌損傷成為鐵路線路重大的安全隱患，為提高工務(wù)線路養(yǎng)護(hù)的質(zhì)量和效率，世界上許多發(fā)達(dá)國家均已大量使用鋼軌探傷車。我國使用的鋼軌探傷車檢測速度有40 km/h和60 km/h，目前正向80 km/h發(fā)展。

基地內(nèi)鋼軌探傷車經(jīng)過檢修后，需進(jìn)行整車性能試驗(yàn)，以保證良好的設(shè)備狀態(tài)。因此，探傷試驗(yàn)線是基地的必要組成部分，其設(shè)置具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

目前，基地內(nèi)探傷試驗(yàn)線的設(shè)計(jì)還沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，關(guān)于鋼軌探傷車探傷試驗(yàn)線的研究文獻(xiàn)尚未見發(fā)表。主要研究基地內(nèi)鋼軌探傷車整車性能試驗(yàn)的內(nèi)容，分析鋼軌探傷車的試驗(yàn)需求，提出探傷試驗(yàn)線的設(shè)計(jì)原則和技術(shù)要求。

1 鋼軌探傷車整車試驗(yàn)需求分析

大機(jī)的整機(jī)試驗(yàn)主要有整機(jī)結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)和運(yùn)行性能試驗(yàn)［1]。目前，我國還沒有專門針對鋼軌探傷車試驗(yàn)的相關(guān)規(guī)定。根據(jù)《線路機(jī)械通用試驗(yàn)方法整機(jī)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行性能試驗(yàn)》，結(jié)合鋼軌探傷車的特點(diǎn)，鋼軌探傷車主要有以下試驗(yàn)檢查內(nèi)容。

1.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)

鋼軌探傷車整機(jī)結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)主要檢查內(nèi)容見表1。

表1 鋼軌探傷車整機(jī)結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)檢查項(xiàng)目

其中，與試驗(yàn)線的設(shè)置密切相關(guān)的檢查項(xiàng)目主要是探傷車的曲線和道岔通過性能。

1.2 運(yùn)行性能試驗(yàn)

鋼軌探傷車整機(jī)結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)主要檢查內(nèi)容見表2。

表2 鋼軌探傷車運(yùn)行性能試驗(yàn)檢查項(xiàng)目

以上運(yùn)行性能試驗(yàn)項(xiàng)目中，對探傷試驗(yàn)線的設(shè)置影響較大的有牽引性能試驗(yàn)、緊急制動距離試驗(yàn)以及探傷檢測裝置試驗(yàn)。

2 探傷試驗(yàn)線設(shè)計(jì)

探傷試驗(yàn)線的設(shè)計(jì)主要有以下2項(xiàng)內(nèi)容:試驗(yàn)線建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及其他要求;試驗(yàn)線長度計(jì)算。

2.1 試驗(yàn)線建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及其他要求

(1)線路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

試驗(yàn)線的設(shè)置應(yīng)以能盡量反映客運(yùn)專線的現(xiàn)場實(shí)際條件為要求。因此，建議探傷試驗(yàn)按客運(yùn)專線正線標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。

(2)其他要求

整機(jī)結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)中，需檢查探傷車的曲線和道岔的通過性能。因此，探傷試驗(yàn)線中如有曲線和道岔，應(yīng)能滿足探傷車的通過要求。最高檢測速度為60 km/h的鋼軌探傷車部分性能參數(shù)如下。

①軌距:1 435 mm。

②最大線路超高:180 mm。

③通過最小曲線半徑:180 m;工作最小曲線半徑:300 m。

④線路最大坡度:33‰。

⑤最大允許軸重:230 kN。

客運(yùn)專線正線曲線半徑不小于2 000 m［2，3]，為了更好反映現(xiàn)場實(shí)際條件鋼軌探傷車探傷試驗(yàn)的效果，探傷試驗(yàn)線最好為直線段。當(dāng)現(xiàn)場條件無法滿足要求時，試驗(yàn)線上曲線段需根據(jù)探傷車的試驗(yàn)要求配備緩和曲線;試驗(yàn)線上設(shè)置有道岔時，需對道岔設(shè)置位置和道岔類型進(jìn)行控制，以滿足鋼軌探傷車的通過要求，不同類型道岔的允許通過速度見表3。

表3 不同類型道岔允許通過速度 km/h

另外，運(yùn)行性能試驗(yàn)中，需進(jìn)行探傷檢測裝置試驗(yàn)，因此，試驗(yàn)線應(yīng)盡量模擬現(xiàn)場實(shí)際鋼軌可能存在的傷損情況，以檢驗(yàn)鋼軌探傷車探傷檢測裝置的靈敏性和準(zhǔn)確性。要求如下:試驗(yàn)線設(shè)置人工傷損，每股鋼軌包含10個人工傷損，其中模擬不同當(dāng)量和位置的鋼軌頭部傷損和鋼軌軌腰及其延伸部傷損各5個，用直徑5 mm不同深度的軌頭橫孔模擬鋼軌橫向裂紋，螺栓孔處不同取向的鋸口模擬螺孔裂紋。單根傷軌的長度不短于12.5 m，傷軌類型為50 kg/m或60 kg/m鋼軌，與線路相同。

2.2 試驗(yàn)線長度計(jì)算

確定了線路標(biāo)準(zhǔn)和其他要求后，還需對試驗(yàn)線的長度進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)上述探傷車運(yùn)行性能試驗(yàn)要求，試驗(yàn)線主要由3部分組成:起動加速段、恒速探傷試驗(yàn)段以及減速制動段。同時還需考慮探傷車車體長度和安全距離。

結(jié)合我國目前探傷車的實(shí)際技術(shù)條件，試驗(yàn)線需綜合考慮最高檢測速度分別為40 km/h、60 km/h的探傷車進(jìn)行試驗(yàn)的要求，同時也能兼容80 km/h的探傷車進(jìn)行試驗(yàn)。假定探傷車的牽引特性和車體長度、質(zhì)量均不變，牽引計(jì)算結(jié)果見表4。

表4 不同檢測速度的探傷車單向試驗(yàn)時試驗(yàn)線長度計(jì)算m

以上計(jì)算考慮的是鋼軌探傷車進(jìn)行單向試驗(yàn)的線路長度，為提高試驗(yàn)效率，可考慮鋼軌探傷車進(jìn)行雙向試驗(yàn)，線路長度計(jì)算結(jié)果見表5。

表5 不同檢測速度的探傷車雙向試驗(yàn)時試驗(yàn)線計(jì)算長度

綜上，現(xiàn)場條件允許的情況，應(yīng)考慮鋼軌探傷車進(jìn)行雙向探傷試驗(yàn)。結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)探傷車的配備情況，維修基地內(nèi)探傷試驗(yàn)線須滿足檢測速度為60 km/h鋼軌探傷車的試驗(yàn)要求，試驗(yàn)線長度不小于1 378 m，困難條件下不小于944 m?？紤]鋼軌探傷車的發(fā)展趨勢，條件允許時應(yīng)兼容檢測速度為80 km/h鋼軌探傷車的試驗(yàn)要求。此時，探傷試驗(yàn)線長度要求不小于2 222 m，困難條件下不小于1 450 m。

以成都客運(yùn)專線基礎(chǔ)設(shè)施維修基地(以下簡稱“成都維修基地”)為例。成都維修基地選址于成都北編組站北側(cè)，與新建成都和諧號大功率機(jī)車檢修段相鄰。邊界線及主要控制尺寸如圖1所示。目前，正在開展施工圖設(shè)計(jì)。

成都維修基地設(shè)置探傷試驗(yàn)線1條，按速度250 km/h的客運(yùn)專線正線標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，要求能滿足檢測速度為60 km/h鋼軌探傷車進(jìn)行雙向試驗(yàn)，同時兼容檢測速度為80 km/h鋼軌探傷車的試驗(yàn)要求。根據(jù)表4、表5可知，成都維修基地內(nèi)探傷試驗(yàn)線長度應(yīng)不小于2 222 m，困難條件下不小于1 450 m。根據(jù)圖1所示成都維修基地選址條件，在不考慮其他功能要求和條件限制下，探傷試驗(yàn)線最大長度不大于1 930 m。因此，現(xiàn)場條件決定了成都維修基地檢測速度為80 km/h鋼軌探傷車只能進(jìn)行單向試驗(yàn)，檢測速度為60 km/h鋼軌探傷車可進(jìn)行雙向試驗(yàn)。探傷試驗(yàn)線設(shè)置情況如圖2所示，滿足檢測速度為80 km/h鋼軌探傷車單向試驗(yàn)時，試驗(yàn)方向?yàn)閺挠抑磷螅囼?yàn)線由800 m加速段、300 m試驗(yàn)段及436 m緊急制動段組成，試驗(yàn)線總長為1 536 m。

圖1 成都維修基地選址示意(單位:m)

圖2 成都客運(yùn)專線基礎(chǔ)設(shè)施維修基地探傷試驗(yàn)線設(shè)置情況示意(單位:m)

3 結(jié)論

根據(jù)成都客運(yùn)專線基礎(chǔ)設(shè)施維修基地探傷試驗(yàn)線的設(shè)計(jì)實(shí)踐，總結(jié)出以下設(shè)計(jì)原則和技術(shù)要求。

3.1 設(shè)計(jì)原則

(1)探傷試驗(yàn)線是客運(yùn)專線基礎(chǔ)設(shè)施維修基地的必要組成部分;

(2)探傷試驗(yàn)線建議按客運(yùn)專線正線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)線上設(shè)置人工傷軌。

3.2 技術(shù)要求

(1)試驗(yàn)線盡量為直線段，現(xiàn)場條件無法滿足時，傷軌試驗(yàn)段必須為直線段，起動加速段和制動段可設(shè)置曲線，曲線段兩端按探傷車通過要求配備緩和曲線，試驗(yàn)線上道岔需滿足鋼軌探傷車通過要求。

(2)按照檢測速度為60 km/h鋼軌探傷車的試驗(yàn)要求，試驗(yàn)線長度不小于1 378 m，困難條件下不小于944 m?？紤]鋼軌探傷車的發(fā)展趨勢，條件允許時應(yīng)兼容檢測速度為80 km/h鋼軌探傷車的試驗(yàn)要求。此時，探傷試驗(yàn)線長度要求不小于2 222 m，困難條件下不小于1 450 m。

4 展望

客運(yùn)專線基礎(chǔ)設(shè)施維修基地國內(nèi)外無經(jīng)驗(yàn)可循，維修基地檢修工藝復(fù)雜、難度大，完全依靠自主創(chuàng)新。除廣州基地已建成投入運(yùn)營外其余幾個還處于建設(shè)和設(shè)計(jì)階段，探傷試驗(yàn)線等工程設(shè)計(jì)內(nèi)容還處于不斷摸索和總結(jié)中。廣州維修基地的建成可為探傷試驗(yàn)研究提供平臺，后續(xù)可根據(jù)廣州基地的鋼軌探傷車的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步優(yōu)化試驗(yàn)線的設(shè)計(jì)，為其他工程設(shè)計(jì)和建設(shè)提供重要指導(dǎo)。

［1]中華人民共和國鐵道部.TB/T2479—93 線路機(jī)械通用試驗(yàn)方法［S].北京:中華人民共和國鐵道部，1993.

［2]中華人民共和國鐵道部.鐵建設(shè)［2005]140號 新建時速200～250 km客運(yùn)專線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定［S].北京:中國鐵道出版社，2005.

［3]中華人民共和國鐵道部.鐵建設(shè)［2007]47號 新建時速300～350 km客運(yùn)專線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定［S].北京:中國鐵道出版社，2007.