高速鐵路道岔可動心軌轍叉拆分修技術(shù)研究及應用

張加奇

(中國鐵路廣州局集團有限公司， 廣州 510030)

中國鐵路廣州局集團有限公司(以下簡稱廣鐵集團)管內(nèi)京廣高速鐵路線路共鋪設有18號道岔244組，其中CN系列道岔175組、客專系列道岔69組，隨著列車高速、高密運行，道岔鋼軌病害逐漸顯現(xiàn)并不斷加劇，其中可動心軌轍叉區(qū)鋼軌部件傷損尤為嚴重、頻繁，嚴重影響列車的平穩(wěn)安全運行，需及時進行更換處理[1-3]。

1 高速鐵路18號道岔簡介

1.1 道岔種類

高速鐵路道岔均為單開道岔，可以按采用的技術(shù)系列、速度(直向或側(cè)向容許通過速度)、軌下基礎(chǔ)類型進行分類。按照技術(shù)系列，可將高速鐵路道岔分為客運專線系列、CN系列、CZ系列。目前廣鐵集團管內(nèi)京廣高速鐵路鋪設使用的18號高速道岔主要以客運專線系列以及CN系列為主，其種類、型號如表1所示[4]。

表1 18號高速道岔種類

1.2 可動心軌轍叉結(jié)構(gòu)特征

1.2.1 CN系列

CN系列18號道岔轍叉部分長15.014 m，心軌前段為整體結(jié)構(gòu)，采用與鋼軌同一材質(zhì)的鋼坯，經(jīng)機械加工后與心軌后段2根叉跟連接軌拼焊，叉跟連接軌及翼軌均采用60 kg/m標準斷面R350HT鋼軌制造，翼軌最大豎向抬高2.3 mm，叉跟尖軌由2段鋼軌焊接而成，前段為60E1F1鋼軌，后段為60 kg/m標準斷面R350HT鋼軌，道岔為單肢彈性可彎結(jié)構(gòu)，翼軌跟端與心軌采用間隔鐵結(jié)構(gòu)連接，如圖1所示[5-6]。

圖1 CN系列18號道岔轍叉圖

1.2.2 客運專線系列

客運專線系列18號道岔轍叉部分長 20.992 m，可動心軌軌轍叉為鋼軌組合型，心軌采用60D40鋼軌制造，短心軌后端為滑動端，翼軌采用軋制的特種斷面翼軌，翼軌跟端用間隔鐵分別與長心軌和岔跟軌膠接，膠接層厚度不大于1 mm，如圖2所示。

圖2 客運專線系列18號道岔轍叉圖

2 轍叉拆分更換技術(shù)可行性分析

目前，各鐵路局針對高速鐵路道岔轍叉更換一般采用整體更換方式，一次施工最少需要更換1組加長轍叉、2根趾端連接軌，焊接5個接頭，膠結(jié)1個接頭，需要同時使用16 t吊機軌道車4輛、15.5 m平板車2輛，其他工機具、材料若干。該更換方式存在道岔維修養(yǎng)護成本高、施工作業(yè)面大、對軌道車吊裝能力要求高等缺點。

通過對CN系列、客運專線系列18號道岔轍叉結(jié)構(gòu)進行分析與解構(gòu)，并在長沙動車所軌料基地進行了實物拆分與拼裝。經(jīng)試驗與方案研究，并經(jīng)新鐵德奧道岔有限公司、中國鐵建重工集團有限公司2家道岔生產(chǎn)廠家確認，認為CN系列、客運專線系列18號道岔轍叉具備拆分后單獨更換心軌、翼軌及叉跟尖軌的可行性。

3 轍叉拆分修技術(shù)實施

3.1 施工前期準備

3.1.1 確認轍叉拆分更換范圍

結(jié)合心軌(長心軌、短心軌)、翼軌、叉跟尖軌磨耗和傷損情況，確定拆分范圍，并確定引軌配置方案。

3.1.2 備用軌件型號和尺寸核對

軌件型號確認后需準確核對軌件全長、所有結(jié)構(gòu)螺栓孔距及位置(含電務轉(zhuǎn)轍設備安裝孔)。

3.1.3 施工現(xiàn)場準備工作

施工現(xiàn)場準備工作包含以下4部分：(1)結(jié)構(gòu)螺栓拆卸準備(尤其是客運專線系列轍叉跟端橫向結(jié)構(gòu)螺栓，56個螺栓中有44個為膠結(jié))；(2)電務設備提前拆卸準備；(3)確認鋼軌調(diào)運條件；(4)轍叉拆分修更換時，確保鎖定軌溫在設計鎖定軌溫范圍內(nèi)。

3.2 CN系列道岔施工技術(shù)操作流程

以京廣高速鐵路株洲西站6號道岔(道岔型號為CN-6118AS，左開，可動心軌轍叉)叉跟尖軌及引軌拆分更換施工為例，介紹其具體施工操作流程。

3.2.1 人員安排及分工

現(xiàn)場包含施工負責人1人、技術(shù)負責人1人，探傷作業(yè)1人，焊軌作業(yè)10人，其他作業(yè)人員32人。其中施工負責人全面負責施工組織，全面負責施工進度、施工質(zhì)量、施工安全盯控以及開通前的全面檢查和清場確認；防護組2人負責工地防護，包括短路銅線安裝和拆卸、防護信號的設置和拆除以及平板車和工機具搬運的安全；撥軌組18人負責新、舊鋼軌吊運和進出鋼軌等；零配件拆卸組10人負責叉跟尖軌、引軌所有連接零件以及叉跟尖軌間隔鐵、螺栓的拆卸、安裝；技術(shù)組2人負責測量軌溫、幾何尺寸和確定鋸軌位置，確認待換引軌長度，跟蹤和盯控焊接質(zhì)量，確認幾何尺寸達到開通條件。

3.2.2 施工步驟

(1)確認封鎖命令下達，駐站聯(lián)絡員通知施工負責人施工封鎖開始，下達上道命令，人員開始上線。防護組設置防護并按照規(guī)定位置連接好短路銅線，短路銅線設置3處，6號岔口3號枕1處，6號岔后直向50 m處、側(cè)向50 m處各設置1處，短路銅線設置后聯(lián)系電務確認作業(yè)區(qū)段軌道短路，并向施工負責人匯報。此階段用時10 min，累計用時10 min。

(2)吊運鋼軌。撥軌組將備用叉跟尖軌吊運至待換位置擺放，25 m備用鋼軌吊運至6號岔后待換對應位置道床邊坡，架好，并做好新軌鋸軌準備。鋼軌擺放穩(wěn)定后，對叉跟尖軌尖端進行預打磨，對叉跟尖軌間隔鐵進行打磨拋光處理。

(3)零配件拆卸。先拆除6號岔叉跟尖軌、引軌連接零件，含待換叉跟尖軌所有橫向連接零件、扣件，拆除翼軌扣件，拆除長、短心軌間頂鐵，拆除待換叉跟尖軌對應位置長、短心軌所有扣件。拆除的扣件、螺栓必須統(tǒng)一放置在直股護基軌內(nèi)側(cè)對應位置。再拆除引軌零配件，鋸軌位置裝好壓機配合。拆卸的零配件須全部擺放到指定位置(相對應的右股枕木盒內(nèi))。電務作業(yè)人員拆除叉跟尖軌的轉(zhuǎn)撤機設備及其余影響換軌作業(yè)的電務設備。

(4)幾何尺寸標定、現(xiàn)場鋸軌。技術(shù)組標定叉跟尖軌及引軌幾何尺寸，確定現(xiàn)場鋸軌位置，現(xiàn)場鋸軌2處，分別為叉跟尖軌跟端鋁熱焊前后50 mm范圍1處，距鋁熱焊接頭≤22 m范圍內(nèi)軌枕盒中心位置1處，技術(shù)組須在鋸軌前對叉跟尖軌尖端位置進行標記，鋸軌后掌握軌縫拉開情況，特別注意叉跟尖軌尖端縱向位移情況；然后鋸切新叉跟尖軌跟端，計劃切軌長度為600 mm，現(xiàn)場根據(jù)叉跟尖軌跟端至間隔鐵第1處螺栓孔的長度確定；施工負責人確認鋸軌點位置正確后，安排人員進行現(xiàn)場鋸軌，技術(shù)組根據(jù)叉跟尖軌長度和位置確定岔后引軌長度，標定新軌鋸軌位置，確定新鋼軌長度時，必須根據(jù)現(xiàn)場鋼軌鋸切到位后的位置來確定。吊運鋼軌、零配件拆卸、幾何尺寸標定、現(xiàn)場鋸軌共用時40 min，累計用時50 min。

(5)撥出舊叉跟尖軌、引軌。由撥軌組負責撥出叉跟尖軌、引軌，先撥出引軌，撥叉跟尖軌時，必須先撥開翼軌及叉跟尖軌對應位置的短心軌，如叉跟尖軌不能定位撥出時，采用縱向移動抽出叉跟尖軌。此階段用時20 min，累計用時70 min。

(6)新叉跟尖軌及引軌落槽。由撥軌組負責抬入新叉跟尖軌，當叉跟尖軌不能落槽時，先撥入翼軌并上好扣件，松開墊板螺栓，用壓機起高翼軌(保證滑床板傾斜便于叉跟尖軌落槽剛性扣壓一側(cè))，零配件拆卸組確認叉跟尖軌軌下膠墊情況，補充缺失或者失效軌下膠墊。由技術(shù)負責人、施工負責人共同確認叉跟尖軌位置是否正確。叉跟尖軌落位后，對叉跟尖軌間隔鐵及對應翼軌軌腰進行打磨以及進行膠結(jié)處理。叉跟尖軌膠結(jié)和鎖定后，技術(shù)組測量叉跟尖軌后引軌待換長度，確定新鋼軌上道長度，鋸切新鋼軌。叉跟尖軌鎖定后，恢復所有轍叉部位連接零件和扣件，技術(shù)組復核焊縫無誤后，組織鋼軌焊接。此階段用時40 min，累計用時110 min。

(7)鋼軌焊接、電務設備安裝、處理舊軌、幾何尺寸整正。此階段用時60 min，累計用時170 min。

(8)拆除短路銅線，電務設備調(diào)試，焊縫打磨、探傷。此階段用時30 min，累計用時200 min。

(9)確認開通條件，現(xiàn)場清場。施工負責人確認電務調(diào)試完畢，技術(shù)組負責確認幾何尺寸、各部分間隔尺寸達到開通條件并向施工負責人匯報，施工負責人確認后，檢查施工現(xiàn)場，確認扣件狀態(tài)良好，工機具撤除，現(xiàn)場無遺留物，通知人員撤離。此階段用時10 min，累計用時210 min。

3.3 客運專線系列道岔施工技術(shù)操作流程

以京廣高速鐵路長沙南站62號道岔(道岔型號為客專(07)001，左開，可動心軌轍叉)短心軌及叉跟尖軌拆分更換施工為例，介紹其具體施工操作流程。

3.3.1 人員安排及分工

施工負責人1人，質(zhì)量監(jiān)控及技術(shù)組2人，防護組3人，扣件組21人，吊撥軌組13人，焊軌組5人，探傷組1人，電務配合組12人。其中施工負責人全面負責施工組織，全面負責施工進度、施工質(zhì)量、施工安全盯控以及開通前的全面檢查和清場確認；質(zhì)量監(jiān)控及技術(shù)組負責上下道鋼軌的確認，切軌位置的確定，負責鎖定軌溫、換軌長度、焊縫拉開長度及預留軌縫等數(shù)據(jù)的記錄，對焊接質(zhì)量、焊縫平直度、打磨質(zhì)量、探傷進行驗收；防護組負責施工登銷記及與施工現(xiàn)場的聯(lián)絡工作，施工過程中隨時與施工負責人通話，掌握施工進度，通報封鎖剩余時間，施工結(jié)束后必須在接到施工負責人通知后方可登記開通；扣件組負責換軌地段扣件松取及安裝，組織扣件和幾何尺寸整治、工電結(jié)合部密貼整治、鋼軌除銹、焊縫降溫等工作；吊撥軌組負責新軌的運送，出入舊新軌和舊軌回收，舊心軌、叉跟尖軌的下道擺放及應急備用軌吊運等工作；焊軌組負責鋸軌、配軌及焊縫鋁熱焊接，包括對軌、打磨、焊接等工作；探傷組負責焊頭的探傷檢查工作；電務配合組負責拆除所有影響換軌地段的電務設備，確認短路銅線連接良好，確認鋸軌條件以及焊軌后安裝所有電務相關(guān)設備并調(diào)試及測試軌道分路等工作。

3.3.2 施工步驟

(1)確認封鎖命令，駐站聯(lián)絡員通知施工負責人施工封鎖開始，下達上道命令，人員開始上線。防護組設置防護并按照規(guī)定位置連接好短路銅線，短路銅線設置3處，62號岔口3號枕1處，62號岔后直向50 m處、側(cè)向50 m處分別設置1處，短路銅線設置后聯(lián)系電務配合組確認作業(yè)區(qū)段軌道短路，并向施工負責人匯報。此階段用時10 min，累計用時10 min。

(2)吊運鋼軌。吊軌組將備用短心軌吊至62號岔對應待換位置曲股道心擺放；備用叉跟尖軌吊運至待換位置曲股道心擺放。

(3)零配件拆卸?？奂M先沿心軌至叉跟尖軌尖端方向依次拆卸長、短心軌間間隔鐵、心軌頂鐵及翼軌頂鐵，再依次拆除叉跟尖軌4組間隔鐵、兩側(cè)翼軌扣件螺栓及軌距卡。零配件全部拆卸完畢后，撥開短心軌一側(cè)翼軌，使用起道機(安裝在翼軌跟端)將叉跟尖軌、長心軌抬起(超過擋肩)。電務作業(yè)人員拆除心軌、叉跟尖軌的轉(zhuǎn)撤機設備及其余影響換軌作業(yè)的電務設備。

(4)幾何尺寸標定、現(xiàn)場鋸軌。技術(shù)組標定短心軌、叉跟尖軌幾何尺寸，確定現(xiàn)場鋸軌位置，現(xiàn)場鋸軌1處，具體為叉跟尖軌跟端焊縫后端50 mm范圍。必須在鋸軌前對短心軌及叉跟尖軌尖端位置進行標記，鋸軌后掌握軌縫拉開情況，特別注意叉跟尖軌縱向位移情況。施工負責人確認鋸軌點位置正確后，安排人員進行現(xiàn)場鋸軌。吊運鋼軌、零配件拆卸、幾何尺寸標定、現(xiàn)場鋸軌、電務設備拆卸共用時50 min，累計用時60 min。

(5)撥出舊短心軌、叉跟尖軌。由撥軌組負責依次撥出舊短心軌、叉跟尖軌。短心軌原位抬出，然后把叉跟尖軌縱向移出滑床臺扣壓范圍后抬出。當?shù)跹b舊心軌時，吊軌車安裝在右側(cè)翼軌上，側(cè)向轍叉道心內(nèi)設置軌枕3處以保護電務心軌轉(zhuǎn)轍器設備，舊心軌吊出后從軌枕上撥出線路外側(cè)。此階段用時10 min，累計用時70 min。

(6)新短心軌、叉跟尖軌落槽。由撥軌組負責吊入備用心軌、叉跟尖軌沿導曲線內(nèi)吊運至待換位置，平行落槽，心軌落槽以后根據(jù)心軌實際尖端與轍叉咽喉間隔鐵距離進行定位，心軌定位后抬入叉跟尖軌。叉跟尖軌落槽后，技術(shù)組第一時間要對叉跟尖軌焊縫距離進行確認。心軌落槽后，技術(shù)組需第一時間聯(lián)系電務配合組共同確認短心軌縱向位置，復核電務設備安裝要求，確認無誤后，扣件組迅速對短心軌進行鎖定，優(yōu)先安裝長短心軌間5處間隔鐵，其次是叉跟尖軌3處間隔鐵以及心軌、叉跟尖軌跟端扣件螺栓(焊縫處2根軌枕不安裝)，最后安裝心軌頂鐵。此階段用時40 min，累計用時110 min。

(7)鋼軌焊接、電務設備安裝、處理舊軌、幾何尺寸整正。此階段用時60 min，累計用時170 min。

(8)拆除短路銅線，電務設備調(diào)試，焊縫打磨、探傷。此階段用時30 min，累計用時200 min。

(9)確認開通條件，現(xiàn)場清場。施工負責人確認電務調(diào)試完畢，技術(shù)組負責確認幾何尺寸、各部分間隔尺寸達到開通條件并向施工負責人匯報，施工負責人確認后，檢查施工現(xiàn)場，確認扣件狀態(tài)良好，工機具撤除，現(xiàn)場無遺留物，通知人員撤離。此階段用時10 min，累計用時210 min。

3.4 應急處置預案

3.4.1 焊軌“漏鐵水”

鋁熱焊施工過程中一旦發(fā)生“漏鐵水”現(xiàn)象，如時間充足，施工負責人馬上組織作業(yè)人員鋸掉鋁熱焊縫后50 mm鋼軌，重新插入1根長度不短于20 m的鋼軌進行重新焊復；如時間緊迫，則由漏鐵水焊縫兩端鋸開50 mm的軌縫，插入50 mm的短軌頭，鉆孔并安裝夾板和保護器，限速45 km/h以下開通線路，并派人看守，且鄰線限速不超過160 km/h。第二天再利用封鎖點更換短軌并焊復。

3.4.2 焊縫存在傷損

如果在探傷時發(fā)現(xiàn)焊縫存在重傷時，則立即組織人員對傷損焊縫進行無損加固處理并限速160 km/h以下開通線路，第二天再利用封鎖點更換短軌并焊復。發(fā)現(xiàn)輕傷時也應無損加固處理并常速開通線路。

3.4.3 天氣及突發(fā)情況

施工前及施工中密切留意天氣情況?，F(xiàn)場鋸軌前若出現(xiàn)雨水天氣，應立即停止作業(yè)，撤出機具材料，施工改期進行。焊接過程中突然下雨，應立即在焊縫位置打開雨傘，避免雨水沾濕焊縫影響焊接質(zhì)量。若出現(xiàn)其他突發(fā)情況無法按正點開通線路，由施工負責人向調(diào)度員申請延長天窗。

3.5 拆分修技術(shù)操作關(guān)鍵點

3.5.1 CN系列道岔叉跟尖軌更換

CN系列道岔叉跟尖軌的單獨更換較為簡單，需拆卸一側(cè)翼軌及叉跟尖軌94～107號枕的T型扣件、軌撐、間隔鐵，待翼軌撥開后將叉跟尖軌落位。目前一般選擇加長叉跟尖軌，不使用引軌。因叉跟尖軌與間隔鐵為固定整體，需注意的是鎖定軌溫和預留焊縫的關(guān)系，其次是105號枕橫向螺栓間隔位置的控制。同時，單獨更換叉跟尖軌，要注意尖軌尖端與心軌匹配情況，上道之前做好預打磨工作。

3.5.2 CN系列道岔叉跟尖軌、心軌同時更換

需拆卸左右翼軌、叉跟尖軌及心軌91號枕至岔后20 m范圍內(nèi)的T型扣件、軌撐、間隔鐵，依次取出舊心軌、叉跟尖軌，待兩側(cè)翼軌同時往兩邊撥開后，依次將新心軌、叉跟尖軌落位。由于目前心軌沒有加長備用件，實施更換時一般含心軌、叉跟尖軌及2根引軌。先拆除心軌，然后拆除叉跟尖軌，受翼軌限制，舊心軌撥出宜采用簡易龍門吊平行吊起橫移。上道心軌的定位需考慮電務轉(zhuǎn)轍桿件的安裝，心軌、叉跟尖軌定位以后，經(jīng)電務組共同確認再現(xiàn)場配置引軌。正線道岔單獨更換心軌后，要重點注意心軌降低值的控制，宜在更換后第二天安排降低值及廓形打磨，確保心軌、翼軌過渡段輪軌關(guān)系平順。

3.5.3 CN系列道岔叉跟尖軌、心軌、翼軌同時更換

需更換翼軌的CN系列道岔主要為側(cè)向行車密度較大的道岔，因轍叉咽喉位置側(cè)磨嚴重，更換翼軌時需同步更換導曲線上股鋼軌。拆分更換一般分為兩個天窗組織實施，第一個天窗從導曲線上股鋼軌和對應連接的翼軌更換開始，第二個天窗再更換心軌和叉跟尖軌。單獨更換翼軌的施工組織也較為簡單，沒有受限條件，重點注意轍叉咽喉間隔鐵和心軌間隔鐵相互連接是否錯位，其次是確保橫向螺栓扭矩不超限，確保轍叉整體強度。

3.5.4 客運專線系列道岔叉跟尖軌更換

客運專線系列道岔轍叉拆分更換較為復雜，主要包括兩點：一是叉跟尖軌、長心軌與翼軌之間的橫向螺栓和間隔鐵均進行了膠結(jié)處理，拆解較為困難；二是叉跟尖軌、長心軌之間設置了橫向間隔鐵，翼軌、叉跟尖軌、長心軌之間交叉相連，結(jié)構(gòu)復雜。

叉跟尖軌拆分更換的重點是要完全分解兩側(cè)翼軌的結(jié)構(gòu)關(guān)系(除間隔鐵外，還包括所有翼軌扣件)，分解叉跟尖軌與長心軌的結(jié)構(gòu)關(guān)系，分解長心軌、短心軌跟端結(jié)構(gòu)關(guān)系，撥開叉跟尖軌一側(cè)翼軌，取出翼軌間隔鐵和心軌間隔鐵，才能實現(xiàn)叉跟尖軌的單獨更換。

3.5.5 客運專線系列道岔短心軌更換

拆分短心軌的前期準備很關(guān)鍵，必須認真檢查備用軌件型號和尺寸，確保長、短心軌匹配良好。長、短心軌的橫向連接螺栓建議更換后使用膠結(jié)方式保證整體性和強度。為保證匹配關(guān)系，短心軌上道前的預打磨也很關(guān)鍵。

3.5.6 客運專線系列道岔長心軌更換

客運專線系列道岔長心軌的病害相對較少，更換時，結(jié)構(gòu)關(guān)系分解工作量與單獨更換叉跟尖軌相似，以施工前期準備和軌件調(diào)運把控為主。由于結(jié)構(gòu)螺栓集中，施工范圍限制，客運專線系列道岔拆分更換過程中需組織精干力量進行施工，且每一個步驟需詳細明確。

4 轍叉拆分修技術(shù)跟蹤驗證

一是通過對首次采用拆分修技術(shù)更換的長沙南站48號道岔(客專)叉跟尖軌的跟蹤檢查發(fā)現(xiàn)，因經(jīng)驗不足施工時未同步更換短心軌，造成導向面順接不良、叉跟尖軌尖端側(cè)磨發(fā)展迅速。因此轍叉拆分修更換范圍需認真調(diào)查確定，需綜合考慮轍叉三大軌件匹配關(guān)系。二是跟蹤檢查長沙南站8號道岔(客專)同時更換短心軌、叉跟尖軌3個月后發(fā)現(xiàn)，軌面出現(xiàn)魚鱗傷，輕微掉塊，通過小機打磨后狀態(tài)穩(wěn)定。因此廓形打磨也應一并納入拆分修施工中，作為一個重要步驟進行管理，以保證轍叉整體廓形匹配。

在不斷積累和豐富轍叉拆分修經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，目前廣鐵集團管內(nèi)京廣高速鐵路采用轍叉拆分修技術(shù)，已更換18號道岔可動心軌轍叉19組，其中拆分更換叉跟尖軌11根，更換翼軌9根，更換心軌3根，更換短心軌3根，型號包括客專(07)001、客專(07)004、CN-6118AS等。轍叉拆分修后各軌件狀態(tài)良好，取得了預期效果。

5 結(jié)束語

本文依托相關(guān)工程案例，介紹了轍叉拆分修技術(shù)的施工準備工作、技術(shù)操作流程、應急處置預案和關(guān)鍵操作步驟等。高速鐵路可動心軌轍叉拆分修技術(shù)解決了軌道車吊裝能力不足的問題，及時消除了線路設備病害，保證了設備安全，同時也節(jié)約了道岔更換成本。隨著轍叉拆分修技術(shù)的不斷完善，必將在高速鐵路道岔轍叉更換施工中，發(fā)揮越來越重要的作用。