有砟高鐵軌距精調(diào)的作業(yè)模式優(yōu)化研究

曲玉福

（武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學院，武漢 430000）

軌距精調(diào)是減少列車左右擺動，減少蛇形晃車、減少列車輪對對軌道結(jié)構(gòu)沖擊的有效手段。學者周太平等[1]認為：高速鐵路軌道精測精調(diào)作業(yè)影響因素較多，人員的操作水平和熟練程度、儀器設(shè)備的狀態(tài)以及外界均可對測量結(jié)果產(chǎn)生影響，在高速鐵路的施工和日常保養(yǎng)維護過程中，應嚴格組織作業(yè)人員進行培訓和技術(shù)交流，學習高速鐵路相關(guān)規(guī)范，嚴格按照作業(yè)流程和注意事項進行作業(yè)，以提高線路的高平順性和高穩(wěn)定性，這將直接保障列車的運行安全和提高旅客的舒適性。學者孟永福[2]認為：軌距精度提高的同時，盡量采用正軌距，減少車輪與軌道的撞擊。學者劉志森[3]認為：軌道精調(diào)是確保線路質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，軌距精調(diào)是軌道精調(diào)中不可或缺的質(zhì)量控制工序。通過對軌距進行調(diào)整，使軌距正確，扣件齊全，螺栓扭矩、扣件壓力合格，達到大機精細搗固的作業(yè)條件。軌距精調(diào)是大型搗固機作業(yè)質(zhì)量保證的重要條件。學者戴宗林[4]認為：人工軌距精調(diào)主要解決軌距不良及不平順，彌補大機搗固無法改善軌距缺陷的缺點，為避免作業(yè)互相干擾，保證各組作業(yè)安全，大機搗固與人工精調(diào)作業(yè)可分區(qū)間作業(yè)。

1 合武高鐵FC 型扣件系統(tǒng)介紹

合武高鐵FC 型軌道扣件系統(tǒng)，是我國在高速鐵路上首次引進應用成熟的有砟軌道扣件系統(tǒng)。大別山隧道內(nèi)采用無砟SFC 系統(tǒng)，其他地段采用FC 扣件系統(tǒng)。

FC 型扣件系統(tǒng)為無螺栓無擋肩扣件，具有聯(lián)結(jié)零部件少，結(jié)構(gòu)緊湊，保持軌距能力強，快速安裝和拆卸，養(yǎng)護維修成本較低。在IIIa 軌枕時預先埋設(shè)底座，彈條通過插入預埋底座直接扣壓鋼軌。預埋底座與鋼軌間設(shè)有絕緣軌距塊，通過更換絕緣軌距塊實現(xiàn)鋼軌左右位置的調(diào)整。該扣件不能通過更換軌下墊板厚度進行鋼軌高低調(diào)整[5]，只能通過搗固實現(xiàn)高低調(diào)整。

標準配置的FC 型扣件系統(tǒng)由彈條、絕緣帽、軌距擋塊、軌下墊板和預埋底座組成，如圖1 所示。

圖1 FC 型扣件系統(tǒng)[5]

預埋底座在IIIa 軌枕出廠時已經(jīng)預埋在軌枕上。標準配置時鋼軌外側(cè)安裝10 mm 軌距擋塊，鋼軌內(nèi)側(cè)安裝11 mm 軌距擋塊；通過更換不同厚度的軌距擋塊，可以實現(xiàn)-8~+8 mm 的軌距調(diào)整范圍。

2 合武高鐵軌距精調(diào)的現(xiàn)狀和難題

2.1 合武高鐵軌距精調(diào)的現(xiàn)狀

2.1.1 作業(yè)流程繁瑣

高鐵軌距精調(diào)作業(yè)流程復雜，從前期作業(yè)準備軌距精調(diào)地點的選取到精調(diào)區(qū)段測量及精調(diào)方案的制定，作業(yè)前工機具、材料準備，現(xiàn)場作業(yè)人員的分工，作業(yè)中各個環(huán)節(jié)節(jié)點的卡控，作業(yè)后軌距材料和機具的回收、清場、作業(yè)質(zhì)量回檢，確認放行列車條件以及后期動靜態(tài)質(zhì)量評定等，要求作業(yè)流程必須明確、工作細致。

2.1.2 現(xiàn)場技術(shù)標準要求嚴格

高鐵對軌距精調(diào)的技術(shù)標準要求高，作業(yè)標準嚴格，為確保動車組和旅客人員的絕對安全，作業(yè)后的幾何尺寸各項峰值必須在靜態(tài)幾何尺寸作業(yè)驗收容許偏差管理值之內(nèi)，同時現(xiàn)場精調(diào)后的軌距要達到-0.5~0 mm 的標準；現(xiàn)場負責人檢查復核幾何尺寸滿足開通條件后，才能確保線路開通后動車組安全運行。

2.1.3 夜間作業(yè)

高鐵維修天窗根據(jù)運行圖動車組開行情況確定的，一般利用00：00 至次日04：00 時間段進行維修作業(yè)，夜間作業(yè)視線條件差，時間緊，有時V 形天窗還需注意鄰線上運行的車輛，作業(yè)風險較高，同時本次天窗結(jié)束至第二個夜間天窗開始，線路要確保高密度動車組運行暢通。

2.1.4 現(xiàn)場人機物管控風險大

軌道精調(diào)作業(yè)人員分散、作業(yè)工機具、材料多，導致現(xiàn)場安全管理難度大，作業(yè)組織要求高，必須嚴格落實由作業(yè)負責人進行幾何尺寸質(zhì)量回檢，落實記名檢、記名修、舊料回收確認等工作，達到列車放行條件后，經(jīng)負責人檢查，確認所有人員、機具、材料已全部下道至封閉柵欄網(wǎng)外后，下達撤除防護作業(yè)命令，通知駐站防護員施工結(jié)束，辦理登銷記手續(xù)方可開通線路。

2.2 合武高鐵軌距精調(diào)的難點

2.2.1 傳統(tǒng)的軌距精調(diào)作業(yè)模式

長期采用綜合檢測列車波形圖分析點狀軌距不良地段調(diào)整的作業(yè)模式，通過調(diào)整單股軌距-0.3~0.3 mm 范圍內(nèi)，未調(diào)整軌向、未消除軌距塊與軌底間離縫，這種作業(yè)模式不僅效率低下，而且作業(yè)效果差，軌距TQI 變化幅值不明顯，甚至出現(xiàn)多個地段調(diào)整后軌距TQI 不降反升的情況。

2.2.2 扣件系統(tǒng)失效

合武高鐵扣件是2008 年鋪設(shè)上道使用的，到2023年已經(jīng)服役達15 年，上下行通過總重達180MT。使用年限長，扣件系統(tǒng)出現(xiàn)了不同的傷損，扣件扣壓力衰減嚴重，同時出現(xiàn)彈條斷裂、絕緣頂帽破損，彈條防銹涂層龜裂脫落，彈條金屬表面存在銹蝕凹坑，塑性變形無法恢復。隨機抽取100 件樣品送檢測試扣壓力性能，測試結(jié)果顯示，100 件彈條樣品中40 件彈條扣壓力滿足設(shè)計要求，其余60 件彈條扣壓力低于設(shè)計要求，最大偏差-8.55%。

2.2.3 人身安全管控風險較大

現(xiàn)場作業(yè)按照流程分工進行，有檢查劃撬，更換彈條，操控改道器，調(diào)整軌距塊，消除離縫，舊料回收，質(zhì)量回檢等多個環(huán)節(jié)，多小組聯(lián)合作業(yè)，人員較多，工作地點較為分散，需要對現(xiàn)場人員、作業(yè)機具嚴格管理卡控，落實“當日干、當日驗、當日清”要求才能確保作業(yè)現(xiàn)場人員的人身安全。

2.2.4 缺少作業(yè)后動靜態(tài)質(zhì)量評定

作業(yè)后對軌距的動態(tài)、靜態(tài)的評定是對軌距精調(diào)的持續(xù)改進，提升作業(yè)質(zhì)量的閉環(huán)作業(yè)管理的重要手段，以往由于受作業(yè)單位缺少專業(yè)人員、施工任務多等客觀條件限制，很難完成，缺少監(jiān)管。利用設(shè)備周期檢查結(jié)合0 級軌道檢查儀、綜合檢測列車數(shù)據(jù)對軌距精調(diào)地段的精調(diào)質(zhì)量進行復核，對軌距TQI 值上升的區(qū)段追根溯源，查找出軌距精調(diào)項目和日常維修作業(yè)造成幾何尺寸變化的原因，有效延長作業(yè)質(zhì)量，嚴控作業(yè)標準的質(zhì)量評定勢在必行。

3 軌距精調(diào)難題的解決辦法

3.1 突破傳統(tǒng)的作業(yè)模式

現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的軌距精調(diào)作業(yè)模式已經(jīng)不能適應現(xiàn)階段高速鐵路對幾何尺寸平順性要求，必須突破原有固化的軌距精調(diào)模式，采取更加合理有效的方式優(yōu)化軌距精調(diào)的作業(yè)手段，采取開會討論、現(xiàn)場試點、數(shù)據(jù)對比分析的方法，找準適合合武高鐵FC 扣件的軌距精調(diào)的作業(yè)模式。

3.1.1 精調(diào)地點的選取

第一步通過對綜合檢測列車波形圖分析出軌距不平順地段，結(jié)合軌距TQI 區(qū)段表和波形圖實際情況查照，以1 km 為一個單元進行軌距精調(diào)作業(yè)，并結(jié)合TQI 計算公式，當軌距幾何偏差在單元區(qū)段中連續(xù)采樣點的幅值無突變大值時，軌距TQI 的數(shù)值才會降低，合武高鐵1 km平均軌距超出0.6 mm 的區(qū)段有172 處，占總單元數(shù)（250個單元）的68.8%，因此選取1 km 單元區(qū)段平均軌距TQI＞0.6 mm 的地段進行測量。

式中：σi為各項幾何偏差的標準差，mm。

式中：為各項幾何偏差在單元區(qū)段中連續(xù)采樣點的幅值xij的算術(shù)平均值，mm；Ν 為采用點的個數(shù)（200 m 單元區(qū)段800 個點）。

3.1.2 0 級軌道檢查儀測量

第二步采用0 級軌道檢查儀對單元區(qū)段平均軌距TQI＞0.6 mm 的地段進行靜態(tài)測量，為了使精測和精調(diào)里程一致，提前利用軌道檢查儀和CPⅢ點對線路里程進行拉鏈標定。測量前需在0 級軌道檢查儀的計算機上提前編輯出測量地段的軌枕號，現(xiàn)場每20 米在軌枕上用油漆標定具體軌枕號，結(jié)合拉鏈的里程核對一次里程誤差，現(xiàn)場使用10 m 弦長進行測量，減小0 級軌道檢查儀帶來的系統(tǒng)誤差，提高軌道檢查儀測量數(shù)據(jù)精確度，確保精調(diào)作業(yè)的信息化和標準化，提高后期作業(yè)質(zhì)量和效率。

3.1.3 軌距精調(diào)方案的制定

第三步軌距精調(diào)方案的制定，重在線型擬合，根據(jù)測量數(shù)據(jù)擬定一個精調(diào)后的軌距和軌向TQI 的靜態(tài)目標值，利用試算軟件計算出每根軌枕的調(diào)整量，按照先軌向后軌距的調(diào)整原則，結(jié)合現(xiàn)場軌距塊11 mm、12 mm 的數(shù)量制定出軌距精調(diào)方案。軌距精調(diào)方案制定后，請經(jīng)驗豐富的師傅進行現(xiàn)場復核，針對精調(diào)方案進行小范圍區(qū)段分級處理。處理的原則為軌距和軌向TQI≥±0.5 mm 的數(shù)值優(yōu)先處理，TQI＜±0.5 mm 的數(shù)值暫緩處理。

3.1.4 調(diào)整現(xiàn)場精調(diào)作業(yè)模式

第四步調(diào)整現(xiàn)場精調(diào)作業(yè)模式，方案制定是現(xiàn)場軌距精調(diào)的理論支撐，現(xiàn)場作業(yè)需按照測量地點和精調(diào)量進行實施，現(xiàn)場作業(yè)要根據(jù)實際情況，如軌距塊的使用情況、彈條的銹蝕情況、軌枕的偏斜等多方面因素進行綜合考慮后進行調(diào)整。

試驗段選在合武高鐵下行K745+600 至K746+600精調(diào)前軌距TQI=0.62 mm，精調(diào)后軌距TQI=0.26 mm，下降幅值58%，實現(xiàn)了軌距TQI≤0.3 mm 的新目標。軌距精調(diào)評定后，結(jié)論為質(zhì)保期長，反彈幅度小。實踐證明，具有可行性和有效性。

3.2 整治失效扣件系統(tǒng)

高速鐵路系統(tǒng)的高安全性、可靠性、平順性對高速鐵路的扣件系統(tǒng)提出更高的要求，扣件系統(tǒng)需長期保持軌距的能力，具有更高防爬阻力，聯(lián)結(jié)零件少，養(yǎng)護工作量少的特點，同時具備更好的減振和更高的絕緣性能。

3.3 合理調(diào)整人員分工

軌距精調(diào)人員根據(jù)作業(yè)任務相對固定，按照作業(yè)地點和時間節(jié)點進行分工，利用班前會和施工專項會議進行安全風險預知訓練教育和作業(yè)風險研判。

3.4 加強現(xiàn)場工具和材料管理

設(shè)立專人對每日上道的工具和材料進行分類清點登記，在出庫前、進網(wǎng)前、出網(wǎng)前和入庫前進行清點，保證沒有工具和材料遺留在線路上，做好臺賬登記，動態(tài)更新，嚴格管理。

3.5 嚴控作業(yè)效果質(zhì)量評定

制定軌距精調(diào)專項達標標準及獎懲標準，明確獎罰標準，作業(yè)后地段軌距TQI目標管理值小于等于0.3 mm，下降幅值大于等于30%，評定為合格。優(yōu)于這個指標的進行獎勵。

4 優(yōu)化后的軌距精調(diào)模式

4.1 軌距精調(diào)調(diào)查準備工作

根據(jù)綜合檢測列車《軌道質(zhì)量指數(shù)（TQI）報告表》優(yōu)先選取單項軌距TQI≥0.6 mm 的連續(xù)地段，每單元長度原則上不少于1 km，200 m 的整倍數(shù)，提高靜態(tài)測量的效率，確保軌距精調(diào)的完整性，提高后續(xù)數(shù)據(jù)符合的追蹤性。結(jié)合設(shè)備綜合臺賬分析波形圖里程誤差的校核，減少現(xiàn)場精調(diào)作業(yè)地點的誤差，并通過綜合檢測列車的多次波形圖軌距項目變化趨勢，進行截圖保存，為后續(xù)數(shù)據(jù)追蹤做好準備，并建立臺賬。檢查工區(qū)負責綜合檢測列車波形圖圖紙里程誤差的校正工作，根據(jù)綜合檢測列車波形圖特征點（如區(qū)間的曲線要素點）和岔區(qū)的道岔尖軌臺賬里程進行校核，并提前在0 級軌道檢查儀系統(tǒng)上編輯出需測量地段的軌枕號?，F(xiàn)場校核軌道檢查儀軌距和水平項目，其中一人根據(jù)已確定后的拉鏈里程起始點逐枕測量；2 人跟隨軌道檢查儀，在兩股鋼軌上逐枕檢查軌道結(jié)構(gòu)病害并標記在軌枕上；另一人，負責每20 m 標注一處軌枕號。

4.2 軌道數(shù)據(jù)測量

在0 級軌道檢查儀上核對設(shè)計線形資料，確保輸入數(shù)據(jù)與現(xiàn)場和臺賬相符，重點核對平面直線、曲線要素點位置；縱斷面豎曲線要素和邊坡點起終點位置，通過軌道檢查儀雙輪確定測量基準股。軌距精調(diào)前安排專任對擬精調(diào)地段進行扣件系統(tǒng)調(diào)查，把彈條扣壓力不足、彈條變形、扣件銹蝕失效，鋼軌肥邊、掉塊、不均勻磨耗等情況調(diào)查出來，在扣件失效的軌距塊的軌枕上標注“--”，需要更換彈條和需要改錨的軌枕上標注“X”。按照軌道檢查儀和軌距尺測量對需要精調(diào)地點進行精確的測量，測量過程中注意核對軌道檢查儀和軌距尺檢查數(shù)據(jù)的吻合性，出現(xiàn)偏差時，及時查照原因，及時修正，測量結(jié)束后，及時導出測量數(shù)據(jù)以便調(diào)整和數(shù)據(jù)進一步分析，做好測量數(shù)據(jù)的搭接，搭接長度不少于20 m。采用線型擬合，根據(jù)綜合檢測列車、現(xiàn)場靜態(tài)測量和扣件調(diào)查情況，確定一個結(jié)合調(diào)整量的軌道精調(diào)后軌距和軌向的TQI 目標值，再對數(shù)據(jù)異常值，有突變的值結(jié)合現(xiàn)場靜態(tài)測量結(jié)果進行修正剔除，按照方案中軌距TQI 分級處理，軌距和軌向TQI≥±0.5 mm 的數(shù)值優(yōu)先處理，TQI＜±0.5 mm 的數(shù)值暫緩處理。

4.3 管理人員分工

成立軌距精測精調(diào)領(lǐng)導小組，由主管生產(chǎn)副段長任組長，負責項目的協(xié)調(diào)管理工作，保證軌距精調(diào)項目順利進行。

線路技術(shù)科主管工程師負責具體項目的實施，軌距精調(diào)項目方案制定，協(xié)調(diào)軌距調(diào)整件的計劃、落實；督辦各精調(diào)線路車間任務進度，下發(fā)精調(diào)進度表，提報段領(lǐng)導各車間軌距精調(diào)的落實情況，指導現(xiàn)場作業(yè)標準，及時反饋作業(yè)現(xiàn)場質(zhì)量，作業(yè)效率，做好驗工計價等工作。線路車間生產(chǎn)副主任負責具體軌距精調(diào)項目的實施，從任務量調(diào)查，人員組織配備，作業(yè)質(zhì)量卡控，放行列車條件確認等各環(huán)節(jié)做好卡控。段安全生產(chǎn)指揮中心負責作業(yè)天窗計劃落實，作業(yè)進出網(wǎng)工機具的入網(wǎng)、出網(wǎng)的卡控。檢查工區(qū)負責精調(diào)前后動靜態(tài)數(shù)據(jù)的對比分析，及時反饋作業(yè)后綜合檢測列車檢查數(shù)據(jù)的對比，對TQI 下降不明顯甚至反彈情況及時上報項目領(lǐng)導小組，對作業(yè)地段作業(yè)項目進行評定。

4.4 作業(yè)人員分工

合武高鐵軌距精調(diào)的人員分工明確，按照不同號位進行分工，明確每個號位崗位職責，按照1#～9#進行崗位分工，線下模式，待熟練后現(xiàn)場實施，不同號位之間進行工作補充。

1#、2#負責松卸SF 扣件，利用專用安裝拆卸工具將需要更換軌距調(diào)整件的彈條拆卸下來。3#、4#負責將需要調(diào)整的軌距調(diào)整塊更換到位，期間需要利用改道器的，必須使用改道器改道，使用橡膠錘輕敲軌距調(diào)整塊，確保軌距調(diào)整塊與預埋鐵座密貼，使用電子軌距尺測量軌距是否達標。5#、6#負責使用專用安裝工具將彈條復位。7#（負責人）負責復核綜合檢測列車檢查的波形圖和0 級軌道檢查儀檢查現(xiàn)場作業(yè)精度，結(jié)合軌距精調(diào)作業(yè)情況，復核軌向的狀態(tài)，對差別較大的，立即返工，并在鋼軌內(nèi)測標注箭頭，明確調(diào)整件狀態(tài)。8#負責現(xiàn)場防護，負責現(xiàn)場無縫線路在作業(yè)前、作業(yè)中、作業(yè)后軌溫測量，做好防護工作，確保人身安全，協(xié)助確認出網(wǎng)前的作業(yè)現(xiàn)場物遺留工機具等。9#負責駐站防護員，做好天窗命令的登銷記，與現(xiàn)場防護員3~5 min 通話一次，鄰線有列車運行時，通知作業(yè)人員下道避車。

4.5 作業(yè)節(jié)點卡控

為保證高鐵維修質(zhì)量和不影響高鐵運行，對從事高鐵維修的各個作業(yè)都必須做到各個環(huán)節(jié)的時間節(jié)點卡控，也是提高工作效率的必經(jīng)之路。軌距精調(diào)項目的軌距測量、現(xiàn)場工作量的調(diào)查，材料分發(fā)、扣件拆卸、作業(yè)地點劃撬、舊料回收和作業(yè)回檢等流程必須考慮周全，結(jié)合作業(yè)通道門位置，合理安排時間，作業(yè)效率最大化。

前期準備階段工作時間分配。前期準備階段，由檢查工區(qū)對軌距TQI≥0.6 mm 單元區(qū)段篩選，并結(jié)合臺賬進行綜合分析。組織測量人員對該地段的扣減狀態(tài)進行調(diào)查，一并調(diào)查工作量，并在現(xiàn)場軌枕上進行標記軌枕號和結(jié)構(gòu)病害。利用0 級軌道檢查儀和電子軌距尺測量數(shù)據(jù)，制定方案。該階段在軌距精調(diào)前3 天內(nèi)完成。作業(yè)前時間分配。作業(yè)前2 小時召開分工對接會，作業(yè)前1 小時，作業(yè)人員準時到達作業(yè)現(xiàn)場封閉柵欄門外集合，清點工機具材料，列隊做好安全風險預知訓練（KYT）和任務分工，交代現(xiàn)場作業(yè)注意事項，核對防護用品、作業(yè)機具是否齊全有效。防護員拍照上傳至安全生產(chǎn)指揮中心，等待入網(wǎng)命令。作業(yè)中時間分配。天窗命令下達后，現(xiàn)場防護員先入網(wǎng)，做好天窗命令登記，確認現(xiàn)場安全后，生產(chǎn)人員、機具、材料有序入網(wǎng)，到達作業(yè)地點后布置好照明燈具，按照作業(yè)分工各號位有條不紊進行工作，作業(yè)負責人核對作業(yè)起始地點，作業(yè)方案內(nèi)容，確定好作業(yè)基準股，標注作業(yè)改道方向。作業(yè)時間控制180 min 內(nèi)完成，最后3 分鐘做好收尾，人員機具撤出往外，防護員最后出網(wǎng)并拍照上傳，通知駐站防護員銷記，開通線路。作業(yè)后時間分配。按照區(qū)段作業(yè)要求，一般完成軌距精調(diào)1 km 作業(yè)需要10~12 d，作業(yè)結(jié)束后盡快在2 d 內(nèi)完成精調(diào)段的質(zhì)量評定，檢查工區(qū)分析人員結(jié)合最近一次綜合檢測列車的數(shù)據(jù)進行動態(tài)評定，并將結(jié)果上報給段主管人員及段領(lǐng)導，下發(fā)軌距精調(diào)簡報，總結(jié)經(jīng)驗，發(fā)揚優(yōu)點，為后續(xù)精調(diào)做好指導。

4.6 工具清點

高鐵作業(yè)嚴格落實工機具三清點制度，數(shù)量、類型、狀態(tài)，出庫、進網(wǎng)、出網(wǎng)及入庫制度，及時拍照存檔，杜絕工機具無計劃入網(wǎng)。

5 結(jié)束語

目前，已經(jīng)形成了一套適合合武高鐵軌距精調(diào)的作業(yè)模式和完整的作業(yè)流程，經(jīng)過在現(xiàn)場試用、檢驗、流程明確和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，證明其可實施性和科學可行性。此項軌距精調(diào)方案應用前景廣闊，可以廣泛應用到其他有砟高鐵軌距精調(diào)作業(yè)，同構(gòu)綜合檢測列車檢查結(jié)果表明，此成果能有效減低軌距和軌向TQI 值，結(jié)合大機搗固作業(yè)，能有效提高舒適度，延長有砟高鐵軌道使用壽命。

我國高鐵開行數(shù)量的增加和運營年限增加，對線路高平順性、高可靠性有著更高的要求，人工軌距精調(diào)作業(yè)結(jié)合大型機械搗固，發(fā)揮各自優(yōu)勢，提高大型養(yǎng)路機械作業(yè)效率，克服人工整治長波病害的難題，提升高鐵線路質(zhì)量和勞動效率。