杭深線客運專線60-18號道岔輪軌關系現場試驗測試

劉 謙 上海鐵路局寧波工務段

1 試驗目的

客運專線道岔的養護維修關系到動車組高速過岔的穩定性和舒適性。因此，掌握動車組過岔運行狀態、分析輪軌特別是輪對橫移量、車輪運動軌跡與線型關系、尖軌和車輪的接觸關系等問題，既為高速道岔的工務養護維修提供了依據，又為我國高速道岔的設計和使用提供參考。本次試驗以寧波工務段杭深線客運專線常用的客專07-004(60kg/m-18號)道岔為試驗對象，分析動車組高速過岔時的輪軌關系。

2 試驗內容

試驗內容包括（1）動車組高速直向過岔時在道岔關鍵位置上的輪對橫移量以及車輪運動軌跡；（2）道岔尖軌降低值測量與分析。

2.1 列車直向過岔時輪對橫移量

在道岔直向基本軌外側，選擇6個測點，采用激光非接觸位移傳感器，測量道岔關鍵位置的輪對橫移量。

（1）測點位置的選擇

測點位置根據以下原則綜合確定：①在輪載過渡區段，特別是輪軌接觸點發生橫向突變位置須布設測點；②在尖軌或心軌降低值變化斷面須布設測點。用6個激光位移傳感器分別放置在轉轍區和轍叉區，分兩次測量。

測點位置如圖1、表1所示。尖軌尖端處；尖軌頂寬20 mm附近；尖軌頂寬40 mm附近；尖軌跟端；心軌尖端；心軌中部。

圖1 測點位置

表1 輪對橫移測點與岔枕編號對應表

（2）測試原理

輪對橫移測試原理如圖2所示，在線路外側安設傳感器，測出輪對與傳感器之間的距離，根據輪對、鋼軌和傳感器之間的幾何關系，可推出輪對相對線路中心線橫移量△T，計算表達式如下：

式中，S為測點對應位置的軌距；

Wr為鋼軌軌頭寬度；

T為輪背距；

Tw為車輪厚度；

Dw為被測輪對端面距離傳感器的距離；

Dr為鋼軌外側距離傳感器的距離。

當△T為正時，表示輪對向遠離傳感器的一側偏離；當△T為負時，表示輪對向靠近傳感器的一側橫移。

當測量一列動車組時，一個傳感器測量的數據可計算該列車每個輪對在同一位置的輪對橫移量；所有傳感器的數據可計算整列車在整個道岔的運行狀態。

圖2 輪對橫移測試原理圖

因此，現場需要測量的數據如表2。

表2 現場測量項目

（3）測試列車

測試列車為正常通過道岔的動車組。

2.2 P60-18號道岔鋼軌型面測量與道岔相關參數的計算

測量60-18號道岔的鋼軌型面，將測量得到的型面輸入多體動力學仿真模型中，分析輪軌靜態幾何關系、輪軌接觸關系，并計算尖軌降低值等道岔參數。

3 試驗方案

3.1 列車直向過岔時輪對橫移量

（1）測試儀器

測試儀器如表3。

表3 測試儀器

（2）傳感器布置

激光位移傳感器的量程范圍為80~300 mm，為保證測試的安全，激光傳感器從鋼軌軌頭下方以角度α設置，距離被測車輪的側邊距離約為150 mm，傳感器的大致位置如圖3所示。

圖3 傳感器的安裝位置

（3）測試時間

由于激光位移傳感器對背景光較敏感，因此應當選取有利于激光的觀測時間段進行觀測。

一般晴天在日出后的1～2小時內和下午3～4時到日落前一個小時這段時間最為適宜。夏天的觀測時間要適當縮短。陰天幾乎全天都能獲得清晰穩定的激光信號。避免惡劣天氣條件下如雨天、高溫30℃以上、大霧、大風等天氣要進行測量試驗。

3.2 P60-18號道岔鋼軌型面測量

對整個道岔的四股鋼軌型面進行測量，測點間隔2~4根軌枕。對于儀器無法測的型面，采用在軌頭兩邊分別測量，之后數據重疊來實現。

4 現場測試情況

按照列車過岔方向，對管內溫福段的9組客運專線18號道岔（有砟）尖軌部分進行了型面測量，除鰲江10號道岔為逆向進岔外（測量直尖軌），其余8組道岔均為順向出岔（測量曲尖軌）。將測量所得數據與道岔設計值比較，結果如圖4。

圖4 蒼南晃車較嚴重的2號岔測試情況

由于儀器限制，尖軌部分型面未能測量完全，僅測至第14或15號岔枕（尖軌變截面區至22號岔枕為止）。其中鰲江10號道岔不晃車，用作對比。根據以上圖表，大致可得出以下結論：

（1）除鰲江8號道岔外，測量道岔的尖軌降低值與設計值十分接近，基本符合要求。鰲江8號道岔在9、10、11號岔枕位置處的曲尖軌降低值與設計值相比偏大，之后又恢復正常，這種突變有可能使列車通過時產生晃車。

（2）測量道岔的尖軌頂寬與設計值相比略大（1mm左右），沿道岔縱向分布均勻，無明顯突變，基本符合要求。

5 測試結果

綜合以上情況，對于此次測量道岔來說，尖軌降低值與頂寬不是引起其晃車的主要原因。應從其它方面入手尋找列車過岔經過尖軌時晃車的原因，如軌距、軌向、基本軌與尖軌的密貼程度，以及道床密實度，路基塌陷等。