高速鐵路道岔精調技術與標準化管理

顧秋來

(鐵道部 工程管理中心，北京 100845)

1 高速鐵路道岔精調概況

高速鐵路道岔是高速鐵路軌道的關鍵設備，結構復雜，制造和鋪設要求高，調整和維修難度大，高速鐵路建設和運營實踐表明，道岔精調是高速鐵路軌道施工的關鍵環(huán)節(jié)，要保證高速動車組安全、平穩(wěn)運行的要求，必須在聯調聯試之前，以及聯調聯試期間進行系統(tǒng)的軌道檢測和精細調整。

1.1 道岔精調含義

道岔精調分為靜態(tài)精調和動態(tài)精調。靜態(tài)精調是根據對道岔結構和軌道幾何狀態(tài)的測量、計算和分析，通過起道、撥道和調換部件等方法，將道岔及其兩端線路狀態(tài)調整至規(guī)范允許的范圍內，滿足設計要求。在聯調聯試階段，綜合檢測車可以檢測道岔安全性指標、平穩(wěn)性指標及車體加速度，軌道檢查車可以檢測道岔區(qū)動態(tài)幾何不平順、軌道添乘檢測儀可以檢測道岔的車體加速度。根據綜合檢測車和軌道檢查車的檢測結果，對道岔局部缺陷進行修復，微調道岔幾何尺寸，對軌道線型進一步優(yōu)化，使輪軌關系匹配良好，進一步提高高速行車的安全性、平穩(wěn)性和乘座舒適度，這種對軌道狀態(tài)和精度進一步完善和提高的過程稱之為動態(tài)調整。

1.2 道岔精調的內容和目的

道岔精調的主要內容有道岔構造尺寸、岔區(qū)軌道幾何平順性以及轉換鎖閉設備性能的調整。其中，道岔構造尺寸包括軌距、支距、各部件間及間隙尺寸、部件匹配尺寸等。軌道平順性包括軌向、高低、水平、扭曲等。轉換鎖閉設備性能包括鎖閉設備適應尖軌伸縮的能力、各牽引點同步性、轉換鎖閉設備的鎖閉和探測能力等。

道岔精調主要目的如下:①消除或改善由道岔制造、運輸造成的變形與缺陷。②消除或改善由于測量造成的誤差積累，施工工藝引起的道岔狀態(tài)變化(如焊軌、鎖定)。③彌補由于道岔施工工藝、方法不當，過程質量控制不嚴造成的軌道狀態(tài)劣化。④及時調整道岔臨時使用過程中出現的軌道狀態(tài)變化。⑤和區(qū)間軌道順接，消除長波不平順。

1.3 精調的主要特點

與區(qū)間無砟軌道相比，高速道岔精調存在以下特點:①零部件繁多，道岔構造尺寸、岔區(qū)軌道幾何尺寸相互間有制約關系，精調技術含量更高。②除鋼軌件之外，還有轉換設備，存在著大量的工電接口。③精度要求更高，除軌道幾何外，密貼、間隙等精度要求達到0.5 mm級。④動態(tài)調整量相對較大，由于構造不平順和剛度不平順等原因，影響高速道岔動力學性能的檢測的因素較多，動態(tài)精調工作量比區(qū)間無砟軌道要大得多。

2 道岔靜態(tài)精調技術

2.1 施工準備

1)人員和設備準備。應根據無砟軌道和道岔的技術特點、工況條件和施組安排，合理配置精調施工所需的測量人員和現場其他作業(yè)人員。作業(yè)人員應具備相應的理論知識、豐富的施工經驗和現場組織管理能力。

2)CPⅢ復測。對 CPⅢ控制點進行全面檢查，對損壞、缺失的重新埋設，并統(tǒng)一編號;合理劃分CPⅢ控制區(qū)段長度，一般不宜短于4 km。按照《高速鐵路工程測量規(guī)范》的有關要求，對CPⅢ控制網進行復測。

3)軌道檢查及處理。采集軌道幾何數據前，必須清除軌道表面雜質與灰塵，逐枕對扣件組裝質量進行檢查與扭矩復擰，對每處鋼軌焊縫平直度進行檢查。

2.2 檢測

采用全站儀、軌道幾何狀態(tài)測量儀等設備對道岔構造尺寸、岔區(qū)軌道及前后過渡段范圍的軌道幾何平順性進行系統(tǒng)測量并采集數據。使用弦繩、板尺、塞尺、軌距尺、支距尺和游標卡尺進行核對測量。

1)設站。將全站儀架設于軌道中心，精確整平后進行自由設站觀測。全站儀自由設站時，至少后視8個CPⅢ控制點，如果現場條件不滿足，至少后視6個CPⅢ控制點。全站儀后視時與最近控制點之間的距離＞15 m。為減少誤差，提高精調效率，應對棱鏡和連接桿進行編號。每一次測量時，同一組道岔、同一個CPⅢ點盡量使用固定編號的棱鏡和連接桿。

2)數據采集。數據采集前，復核輸入的CPⅢ數據庫、線路設計數據、精測系統(tǒng)參數等;數據采集時，軌道幾何狀態(tài)測量儀由遠及近向全站儀的方向進行測量，且與全站儀最小距離不宜小于5 m，應保證工作的連續(xù)性;第一站采集完成后，下一測站與上一站最后一個測點距離約50 m，且兩站后視至少有4個CPⅢ點相重疊，采集數據重疊至少10根岔枕，下站依此類推;數據采集時，應隨時觀察屏幕的顯示數據，遇到數據突變時停止采集，查明原因后重新采集。

2.3 調整量模擬分析及調整方案制訂

軌道幾何狀態(tài)測量儀數據報表主要有1～8項，包括軌枕號、里程、豎曲線和平曲線絕對精度、水平、軌距、豎曲線和平曲線相對精度(高低和方向)。將采集的數據以Excel方式導入精調軟件，即可得到道岔在水平、軌距、高低、方向等方面的缺陷，并自動給出每根岔枕位置處鋼軌的左右和高低位置調整量。

根據分析數據并結合道岔結構特點制訂調整方案，包括以下幾個方面。

1)根據測量數據制訂鋼軌左右和高低位置調整量及備件數量，備齊包括調高墊板、軌距調整備件及頂鐵調整片等精調件。

2)配備照明設備、電動扳手、350 N·m扭力扳手、撬棍、手搖式起道機、塞尺、軌距尺、支距尺、弦線、板尺、平尺等儀器和機具。

3)根據現場情況合理安排現場指揮員、精調技術人員、安全人員及施工配合人員。

2.4 現場調整施工順序

道岔精調原則為先直股后曲股、先水平后方向、先整體后局部、直曲兼顧。

1)水平和高低調整。根據報表中豎曲線整體數據分析，對超限處所更換調高墊板進行水平和高低精調。

2)軌距和方向調整。根據報表中平曲線數據分析，對超限處所更換調距備件進行軌距和方向調整。固定好弦線架，用板尺逐個測量岔枕與弦線的距離并記錄，通過更換軌距調整備件調節(jié)軌距和鋼軌的方向。

3)鋼軌件間密貼、鋼軌件與頂鐵間密貼。用塞尺逐一檢查鋼軌件間密貼、鋼軌件與頂鐵間密貼，間隙超過1 mm時要予以調整。調整的方法一般為:①頂鐵不標準，更換頂鐵或者對頂鐵進行處理;②首先確保直、曲基本軌的高低和方向正確;③在精調時，如密貼精調反復出現超標時，要對直基本軌與曲基本軌的框架尺寸進行檢查;④結合工電聯調，調整牽引點處軌件間密貼。

4)尖軌和心軌軌底與輥輪滑床板密貼。用塞尺檢查軌底與滑床板的密貼，當尖軌和心軌鎖閉時，且軌底與與滑床板的間隙超過1 mm時要予以調整。調整方法一般為:①將滑床板滑床臺上表面調整到同一高程;②調整輥輪使之符合技術條件要求。③尖軌和心軌弓腰時及時維修或更換。

5)降低值調整。尖軌相對于基本軌的降低值偏差超過1 mm且影響行車穩(wěn)定性時，可通過更換不同厚度基本軌軌下橡膠墊板，調整尖軌相對于基本軌的降低值。調整方法一般為:①降低值調整量＞1 mm，且＜2 mm時，應設置兩級過渡。②降低值調整量≥2 mm時，應更換尖軌與基本軌組件。

2.5 工電聯調

道岔的線型調整到位后，對密貼、間隙及轉換設備狀態(tài)和性能進行工電調整。工電聯調內容包括轉換桿件沿線路縱向偏移量，轉轍機安裝螺栓孔與基本軌直線距離偏差，各牽引點兩側鎖閉框中心位置偏差，各牽引點心軌外鎖閉兩側鎖閉量相差，尖軌、心軌轉換阻力，轉換設備在牽引點和牽引點間的探測能力。

3 道岔動態(tài)精調技術

3.1 動態(tài)檢測手段與數據分析

動態(tài)監(jiān)測手段包括綜合檢測車、軌道檢查車、軌道添乘檢測儀等，主要檢測道岔安全性指標、平穩(wěn)性指標、車體加速度及動態(tài)幾何不平順等指標。

軌道動態(tài)精調前，應全面細致地分析動態(tài)檢測相關報表和波形圖。軌道檢測資料有軌道Ⅰ級～Ⅳ級超限報告表、公里小結報告表、TQI指數、波形圖以及動力學報告等。缺陷類型主要有高低、水平、三角坑、軌向、軌距、垂向加速度、水平加速度以及動力學指標超限。

導致減載率超標的主要原因是軌面高低短波不平順(波長0.1～3.0 m，波幅 0.5～1.0 mm)，主要表現為接頭平直度超限、扣件缺陷或軌下支撐剛度突變等，應重點檢查焊縫平直度，扣件、墊板完好情況等。

導致橫向力偏大的主要原因是軌向連續(xù)多波不平順、軌向與水平的復合不平順、接頭工作邊平直度超限等，現場核查時應重點檢查軌向、水平，可以結合波形圖一并檢查分析，同時檢查扣件、墊板密貼狀況。

導致脫軌系數超標的主要原因是輪軌水平力偏大或輪軌垂直力偏小，現場核查時應重點檢查焊縫、扣件狀況，軌向、水平偏差及兩者復合不平順。

導致車體加速度超標的主要原因是中長波的軌向和高低不平順。應重點檢查道岔尖軌頂面光帶、道岔和區(qū)間的順接情況。

3.2 現場復查與調整

綜合匯總各種檢測報表，對軌道檢測報告中Ⅱ級～Ⅳ級偏差、軌道檢測波形圖中突變點、動力學檢測指標超限點、動車添乘明顯晃車處所等進行靜態(tài)檢查，分析靜態(tài)復測資料，確定缺陷類型。對報表缺陷里程前后各50 m范圍采用軌道幾何測量儀、軌距尺、弦線、1 m平尺、塞尺等進行檢查，必要時可適當擴大檢查范圍。

首先對區(qū)段范圍內的扣件、墊板進行全面檢查，確認無異常再開始軌道幾何尺寸檢查。軌向用10 m，20 m弦線和軌道幾何狀態(tài)測量儀檢查，逐根軌枕連續(xù)測量。軌距用軌距尺檢查，逐根軌枕連續(xù)測量。水平、高底用軌距尺、弦線和軌道幾何測量儀檢查，逐根軌枕連續(xù)測量。三角坑(基長2.5 m)根據水平測量值，每隔三根軌枕計算水平變化率。

對軌道質量指數 TQI明顯偏大(≥3.6)區(qū)段、軌道檢測幾何尺寸成區(qū)段連續(xù)多點接近Ⅱ級偏差、軌道檢測波形圖中存在連續(xù)多波不平順區(qū)段、動車添乘成區(qū)段連續(xù)晃車等地段采用軌道幾何狀態(tài)測量儀對軌道狀態(tài)進行全面、系統(tǒng)測量。查找到缺陷后，按照靜態(tài)調整方法進行調整。

動態(tài)調整往往不能一次就位，需要結合動態(tài)檢測數據進行重復調整才能消除各種動態(tài)缺陷，甚至需要調整尖軌降低值等道岔本身構造缺陷來實現道岔高平順性。

4 道岔精調的標準化管理

4.1 施工組織管理

道岔精調的施工組織原則如下:①專業(yè)化施工、信息化管理、標準化作業(yè)。②宜遵循“誰施工，誰精調”的施工原則。③一個精調區(qū)段范圍內的測量、計算及作業(yè)人員和檢測儀器配置宜相對固定。④要有足夠的工期安排。高速鐵路指導性施工組織設計應明確線路鎖定后至聯調聯試前的軌道、道岔靜態(tài)精調施工組織安排，施工時間一般不少于2～3個月。⑤試驗先行、樣板引路。至少完成1組渡線高速道岔的精調，并經充分總結經驗，完善作業(yè)指導書等作業(yè)文件后，方可全線展開。⑥專業(yè)見證、旁站、監(jiān)督和配合原則。工務與電務作業(yè)時，除正常的監(jiān)理工作外，各專業(yè)施工單位要相互見證、旁站、監(jiān)督和配合進行。

4.2 精調方法管理

①重檢慎調。重視軌道檢查，保證測量精度，加強數據分析，制訂合理方案。②嚴格執(zhí)行現行鐵路技術標準、規(guī)范，精調過程采用標準宜適當高于最終驗收標準。③無砟道岔精調范圍應包括道岔及前后各200 m區(qū)間線路。渡線道岔應同時精調，以消除長波不平順。④建立軌道狀態(tài)數據庫。從高速道岔施工開始直至開通試運營，建立高速鐵路軌道幾何狀態(tài)的統(tǒng)一數據庫。⑤靜態(tài)精調前，應逐枕對軌道狀態(tài)進行檢查與檢測，對CPⅢ進行復測。⑥動態(tài)精調應結合各種檢測資料，現場綜合分析和準確判斷軌道缺陷和問題。特別要重視扣件組裝質量、焊縫平直度和軌道長波不平順等方面的檢查和分析。

4.3 精調作業(yè)管理

①所有上道作業(yè)人員必須經培訓合格后方可上崗。②必須嚴格執(zhí)行相關規(guī)定，采用專用工具，作業(yè)完畢必須進行復檢。③調整軌道復合不平順宜一次作業(yè)完成。④聯調聯試期間的現場作業(yè)，嚴格執(zhí)行營業(yè)線施工管理規(guī)定和聯調聯試相關要求。⑤做好成品保護，不得污染或損壞線路設備。

5 結語

1)所有檢測儀器和工裝設備必須按要求進行檢驗、校定;使用道岔精調軟件輔助分析。

2)聯調聯試期間的現場作業(yè)，嚴格執(zhí)行營業(yè)線施工管理規(guī)定和聯調聯試相關要求。

［1］王志堅，劉彬.武廣鐵路客運專線無砟軌道精調關鍵技術［J］.鐵道建筑，2010(1):1-6.

［2］湯曉光，胡云凌.武廣鐵路客運專線無砟軌道精確定位施工方法要點［J］.鐵道建筑，2010(1):7-12.