寧安客專弋江4#岔消除晃點(diǎn)問題的探討

周德培 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司蕪湖工務(wù)段

1 引言

早在2010年我國武廣高速鐵路試運(yùn)行期間，就曾發(fā)生連續(xù)晃車報警動車組自動停車事件。3月初，鐵道部高速技術(shù)組在組織調(diào)研動車晃車原因分析時，發(fā)現(xiàn)除鋼軌頂面正常輪軌接觸光帶外，鋼軌內(nèi)側(cè)圓弧角處也出現(xiàn)明顯接觸光帶，形成輪軌之間在同一鋼軌斷面的兩處接觸，即“雙光帶”，其表現(xiàn)形式或連續(xù)、或間斷、或單側(cè)、或雙側(cè)。這種“雙光帶”問題是造成動車組晃車的重要原因。

寧安客專自精調(diào)至開通運(yùn)營以來，無論從人體的感覺還是便攜式添乘儀的數(shù)據(jù)顯示，弋江4#岔（42號道岔）均表現(xiàn)出不良狀態(tài)，列車在通過4#岔轉(zhuǎn)轍部位時有較大幅度的向左晃動，弋江4#岔晃車儀部分?jǐn)?shù)據(jù)如表1所示：

表1 弋江4#岔晃車儀部分?jǐn)?shù)據(jù)

從表1可以看出，4#號岔轉(zhuǎn)轍部位的水加值在0.11左右，最大水加值為0.12，且水加等級均為Ⅱ級，而要想列車平穩(wěn)地通過，水加等級應(yīng)控制在Ⅰ級，可知4#號岔出現(xiàn)了不良的狀態(tài)，使高鐵通過時出現(xiàn)較大晃動。由于存在較大晃動，使得旅客乘坐列車時會出現(xiàn)不舒適的感覺，甚至?xí){到高速鐵路的安全運(yùn)行，故消除弋江4#號岔人體不良感覺以及水加問題顯得尤為重要。

2 問題思考

針對弋江4#岔出現(xiàn)晃點(diǎn)的問題，我們首先想到的是從鋼軌的結(jié)構(gòu)方面、尺寸方面以及尖軌降低值方面予以解決。（1）結(jié)構(gòu)方面：檢查4#號道岔轉(zhuǎn)轍部位的扣件，將4#道岔轉(zhuǎn)轍部位扣件離縫過大的進(jìn)行更換，確?？奂c鋼軌接觸狀態(tài)良好；（2）尺寸方面：將4#號道岔轉(zhuǎn)轍部位有小方向的，水平、軌距等不良的處所進(jìn)行調(diào)整，保證尺寸方面沒有大的問題；（3）尖軌降低值方面：將4#號道岔轉(zhuǎn)轍部位所有尖軌降低值不良處所進(jìn)行調(diào)整，保證動車車輪與尖軌接觸位置符合標(biāo)準(zhǔn)。

通過以上結(jié)構(gòu)、尺寸以及尖軌降低值方面的調(diào)整后，發(fā)現(xiàn)弋江4#號岔人體乘坐時的不良感覺以及晃車儀水加值并沒有得到較好地改善，于是開始著手于4#號道岔光帶和鋼軌廓形的修理，即鋼軌的打磨。

3 鋼軌打磨

在鋼軌打磨前，需對道岔與線路結(jié)合地帶的焊縫平直度進(jìn)行測量，保證鋁熱焊焊縫高度在0.2 mm～0之間，以消除焊縫對晃點(diǎn)的影響。在排除焊縫影響因素外，開始著手對鋼軌進(jìn)行打磨。

3.1 打磨工機(jī)具

150mm直剛尺2把、弦繩盒1個、X-Y輪廓儀1臺、GSM打磨機(jī)1臺、石筆1只、安全木1塊、白噴漆1瓶、記錄本1本。

3.2 打磨作業(yè)過程

3.2.1 光帶調(diào)查

目測查看道岔整體光帶情況，用150 mm直鋼尺和弦繩檢查局部有問題的并記錄。具體的調(diào)查范圍如下：

針對進(jìn)入道岔、線路晃點(diǎn)位置前（判斷行車的方向，特別是進(jìn)入晃點(diǎn)范圍的判斷方法：左手在放在線路外側(cè)，右手靠近兩線間，背后就是來車方向，向進(jìn)入晃點(diǎn)前延伸,以焊縫為基準(zhǔn)）寧安69m（250km/h）（保證1Hz的平順性）至出道岔、線路晃點(diǎn)位置后約20m左右的單元范圍內(nèi)光帶進(jìn)行觀看調(diào)查。

一看光帶是否呈一條直線，有無方向或者是隨線型設(shè)計保持一致變化，對于明顯光帶偏移地段要現(xiàn)場在鋼軌做好測點(diǎn)標(biāo)記并拍照留存便于分析驗(yàn)證，同時做好書面文字記錄，并合理地加密前后廓形測量（加密測量原則上不超過三根枕木設(shè)一測量帶點(diǎn)，光帶異常點(diǎn)必測）；二看光帶是否存在粗細(xì)（光帶寬度是否突變、明顯變化，如果存在突變現(xiàn)象，要現(xiàn)場在鋼軌做好測點(diǎn)標(biāo)記并拍照留存便于分析驗(yàn)證，同時做好書面文字記錄，并在突變前后各測量2個軌枕廓形，并合理的加密前后廓形測量（原則上不超過三根枕木一測量，光帶異常點(diǎn)必測）；三看光帶是否存在側(cè)向光帶（偏向指作用邊側(cè)），光帶是否嚴(yán)重偏向R角側(cè)（構(gòu)架報警常見因素），這也可以輔助判別晃車的原因，驗(yàn)證添乘結(jié)果，對與出現(xiàn)側(cè)向光帶或者嚴(yán)重偏向R角側(cè)的地段要現(xiàn)場在鋼軌做好測點(diǎn)標(biāo)記并拍照留存便于分析驗(yàn)證，同時做好書面文字記錄，并合理地加密前后廓形測量（原則上不超過三根枕木一測量，光帶異常點(diǎn)必測）。如果岔口前后曲基本股、直線地段R角側(cè)有光帶需要引起注意。

光帶標(biāo)準(zhǔn)：光帶寬度一般20 mm～30 mm，光帶內(nèi)側(cè)一般距作用邊是20 mm,光帶內(nèi)側(cè)邊緣呈現(xiàn)一條直線或有規(guī)則的曲線，光帶寬度均勻前后一致。

3.2.2 x-y輪廓儀測量

用x-y輪廓儀對鋼軌輪廓進(jìn)行測量，要求輪廓儀要與鋼軌垂直，不得傾斜，同時保證測量“操作盒”頂面保持水平，保證測量廓形數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

具體的測量位置：每隔3根枕一測點(diǎn)，P60-42#系列道岔主要測量枕號為 1、4、7、10、14、16、19、22、25、28...內(nèi)直股 4～30 號枕為尖軌無法測量，所以現(xiàn)場測量對應(yīng)的曲股鋼軌廓型。

3.2.3 打磨工作量分析及方案確定

（1）綜合現(xiàn)場光帶情況：通過以上光帶調(diào)查，得到光帶現(xiàn)場的具體情況，再綜合現(xiàn)場光帶情況作出工作量分析；（2）用x-y廓型查看軟件分析廓型情況并摘取數(shù)據(jù)對比，主要對比前后廓型、左右股廓型、與標(biāo)準(zhǔn)軌對比；整理數(shù)據(jù)生成折線圖。

通過對以上工作量的分析，確定出打磨的具體方案，即打磨的長度（具體幾號枕至幾號枕）、打磨的部位以及具體的打磨量。

3.2.4 GSM打磨機(jī)現(xiàn)場打磨

（1）人員：帶班1人、打磨手1人、現(xiàn)場防護(hù)1人、測量1人，共4人；（2）作業(yè):由帶班負(fù)責(zé)人和測量人員用石筆劃出打磨區(qū)段及打磨量，確定打磨先后順序；（3）GSM打磨機(jī)打磨：打磨手要控制火花適中，控制打磨量防止打壞鋼軌，打磨每遍都要收起砂輪，使結(jié)合部前后平順過渡,每遍打磨量要均勻；（4）廓型復(fù)測：打磨完后用x-y輪廓儀對打磨處所進(jìn)行測量。分析控制打磨量及廓型打磨效果，每次打磨量最好在0.2mm左右。

3.3 弋江4#岔打磨數(shù)據(jù)分析

3.3.1 左右股輪廓分析

首先對弋江4#道岔前方線路地段和進(jìn)入道岔的轉(zhuǎn)轍地段的左右股廓形進(jìn)行測量和分析。結(jié)合現(xiàn)場光帶的觀察以及前期數(shù)據(jù)的測量分析，我們對道岔前方線路地段選擇的是岔前 20#、15#、10#、5#號枕，得到的數(shù)據(jù)如圖 1所示；對進(jìn)入道岔的轉(zhuǎn)轍地段選擇的是 5#、7#、9#、11#、13# 以及 15# 號枕，得到的數(shù)據(jù)如圖2所示。

圖1 岔前地段枕木左右股數(shù)據(jù)分析

圖1 中的四張圖分別是岔前20#、15#、10#、5#號枕左右股的測量數(shù)據(jù)，其中Q20就是指岔前20#枕。各圖中均以軌頭中心點(diǎn)的位置為原點(diǎn)，橫坐標(biāo)x的數(shù)值表示該點(diǎn)距離軌頭中心點(diǎn)的水平距離，+號表示在軌頭中心點(diǎn)的右側(cè)，-號表示在軌頭中心點(diǎn)的左側(cè)，縱坐標(biāo)y的數(shù)值則表示該點(diǎn)距離軌頭中心點(diǎn)的垂直距離，+號表示在軌頭中心點(diǎn)的上部，-號表示在軌頭中心點(diǎn)的下部，曲線上的數(shù)值為該點(diǎn)的實(shí)際輪廓與標(biāo)準(zhǔn)輪廓的差值，這個差值就是我們在進(jìn)行廓型測量時所需的重要數(shù)據(jù)。軌頭左半部分為非作用邊，列車在行駛過程中車輪不接觸此部分，故這部分不做重點(diǎn)考慮，主要考慮右半部分的作用邊。

從岔前20#號枕左右股的數(shù)據(jù)來看，實(shí)際輪廓與標(biāo)準(zhǔn)輪廓較大的差值出現(xiàn)在x=23～x=33處，差值在0.2左右，其中最大的差值為0.28，出現(xiàn)在x=32附近；岔前15#號枕左右股數(shù)據(jù)顯示，實(shí)際輪廓與標(biāo)準(zhǔn)輪廓較大的差值出現(xiàn)在x=23～x=33處，差值在0.35左右，最大差值為0.42，出現(xiàn)在x=28附近；岔前10#號枕左右股數(shù)據(jù)表明，實(shí)際輪廓與標(biāo)準(zhǔn)輪廓較大的差值出現(xiàn)在x=23～x=33處，差值在0.3左右，最大差值為0.32，出現(xiàn)在x=30左右；岔前5#號枕左右股數(shù)據(jù)顯示，實(shí)際輪廓與標(biāo)準(zhǔn)輪廓較大的差值出現(xiàn)在x=23～x=33處，差值在0.25左右，最大差值為0.29，出現(xiàn)在x=31左右。

根據(jù)以上的分析可知，對于岔前1#～25#枕木來說，軌頭實(shí)際輪廓與標(biāo)準(zhǔn)輪廓的最大差值出現(xiàn)在x=23～x=33處，差值為0.2～0.35，且通過現(xiàn)場觀察可知右股有明顯的邊緣光帶，會造成行車時的水平晃動，即水加。因此，我們對岔前右股1#～25#枕木在x=23～x=33處進(jìn)行打磨，打磨量在0.3 mm左右

圖2 岔內(nèi)地段枕木左右股數(shù)據(jù)分析

圖2 中的六張圖分別是岔內(nèi) 5#、7#、9#、11#、13#、15# 號枕左右股的測量數(shù)據(jù)，其中5就是指岔內(nèi)5#枕。

從岔內(nèi)5#號枕左右股的數(shù)據(jù)來看，實(shí)際輪廓與標(biāo)準(zhǔn)輪廓較大的差值出現(xiàn)在x=25～x=32處，其中最大的差值為0.81，出現(xiàn)在x=31附近；岔內(nèi)7#號枕左右股的數(shù)據(jù)表明，實(shí)際輪廓與標(biāo)準(zhǔn)輪廓較大的差值出現(xiàn)在x=30～x=33處，其中最大的差值為0.20，出現(xiàn)在x=30附近；岔內(nèi)9#號枕左右股的數(shù)據(jù)顯示，實(shí)際輪廓與標(biāo)準(zhǔn)輪廓較大的差值出現(xiàn)在x=19～x=33處，其中最大的差值為0.45，出現(xiàn)在x=28附近；岔內(nèi)11#號枕左右股的數(shù)據(jù)表明，實(shí)際輪廓與標(biāo)準(zhǔn)輪廓較大的差值出現(xiàn)在x=13～x=32處，其中最大的差值為0.63，出現(xiàn)在x=25附近；岔內(nèi)13#號枕左右股的數(shù)據(jù)顯示，實(shí)際輪廓與標(biāo)準(zhǔn)輪廓較大的差值出現(xiàn)在x=15～x=32處，其中最大的差值為0.65，出現(xiàn)在x=24附近；岔內(nèi)5#號枕左右股的數(shù)據(jù)表明，實(shí)際輪廓與標(biāo)準(zhǔn)輪廓較大的差值出現(xiàn)在x=11～x=30處，其中最大的差值為0.68，出現(xiàn)在x=21附近。

根據(jù)以上的分析可知，對于岔內(nèi)5#～15#枕木來說，軌頭實(shí)際輪廓與標(biāo)準(zhǔn)輪廓的最大差值出現(xiàn)在x=13～x=33處，差值為0.2～0.81。

圖3 岔內(nèi)5～7#枕現(xiàn)場光帶

圖4 岔內(nèi)9～13#枕現(xiàn)場光帶

通過圖3岔內(nèi)5#～7#枕木現(xiàn)場光帶可知右股有明顯的邊緣光帶，會造成行車時的水平晃動，即水加；通過圖4可知，現(xiàn)場光帶在9#～13#枕木偏內(nèi)，車輪在此處會有向左偏移的趨勢，也是造成車體水平晃動的原因。因此，我們對岔內(nèi)右股5#～13#枕木在x=13～x=33處進(jìn)行打磨，打磨量在0.3mm～0.5mm。

經(jīng)過幾次的打磨后，現(xiàn)場已無邊緣光帶，左右股廓形基本一致。通過添乘機(jī)車，人體感覺相比之前有所好轉(zhuǎn)，但晃車儀依然有水加的數(shù)據(jù)。

3.3.2 進(jìn)一步猜想

對于晃車儀依然有水加數(shù)據(jù)我們給出大膽的猜想：由于42#岔轉(zhuǎn)轍部分較長，動車在通過轉(zhuǎn)轍部位時，在30#號枕之前車輪主要還是與曲下股接觸，而與尖軌并未有較大接觸。于是猜想曲下股光帶的偏移可能也是造成水加問題的原因之一。通過對現(xiàn)場曲下股光帶的測量，發(fā)現(xiàn)光帶確實(shí)有向左偏離的趨勢（與人體感覺向左晃車方向一致）。

圖5是岔內(nèi)5#～30#枕近端與遠(yuǎn)端的光帶，圖中測量起點(diǎn)都是曲下股非作用邊，且近端光帶多有虛光帶，測量時有誤差，無法作為標(biāo)準(zhǔn)。因此以5#枕遠(yuǎn)端光帶為50作為基準(zhǔn)，可以看出5#～30#枕遠(yuǎn)端的光帶線在逐漸的外偏，猜想可能是造成車體左晃的原因，所以對此段光帶進(jìn)行往內(nèi)修理。修理后如圖6所示。

圖6 修理后5#～30#枕近端與遠(yuǎn)端的光帶

通過圖6可以明顯看出，經(jīng)過修理后，5#～30#枕遠(yuǎn)端光帶線已經(jīng)趨于一條接近于50的直線。經(jīng)過曲下股光帶內(nèi)修后，人體乘坐時的不良感覺已基本消失，同時水加也徹底消除。

2017年5月1日至7月12日對弋江4#岔水加的查詢，結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有5月9日的水加值為Ⅱ級，具體數(shù)值為0.11。在最后一次（5月10日凌晨的點(diǎn)）修理后，水加查詢結(jié)果均為Ⅰ級，人體乘坐時的不良感覺已消失。

4 結(jié)束語

面對弋江4#岔出現(xiàn)的晃點(diǎn)問題，我們首先想到的解決方法是從鋼軌的結(jié)構(gòu)、尺寸以及尖軌降低值方面予以解決，結(jié)果發(fā)現(xiàn)弋江4#號岔人體乘坐時的不良感覺以及晃車儀水加值并沒有得到較好的改善。接下來我們開始著手于4#號道岔光帶和鋼軌廓形的修理，即鋼軌的打磨。在鋼軌打磨前，先對道岔與線路結(jié)合地帶的焊縫平直度進(jìn)行測量，以消除焊縫對晃點(diǎn)的影響。通過對岔前、岔內(nèi)軌枕左右股廓型的分析，確定了最終的打磨方案，打磨過后，人體感覺相比之前有所好轉(zhuǎn)，但晃車儀依然有水加的數(shù)據(jù)。最后，我們猜想曲下股光帶的偏移是否也是造成水加問題的原因之一，通過對現(xiàn)場曲下股光帶的測量，發(fā)現(xiàn)光帶確實(shí)有向左偏離的趨勢（與人體感覺向左晃車方向一致）。經(jīng)過曲下股光帶內(nèi)修后，人體乘坐時的不良感覺已基本消失，同時水加也徹底消除。