高速鐵路軌道精調作業技術

武孟嘗

(中鐵電氣化局西安鐵路工程公司，陜西西安 710032)

1 概述

高平順性的軌道工程施工技術是高速鐵路的核心技術之一，高平順性軌道也是列車高速安全行駛，提高旅客乘坐舒適度的必要條件［1-2］。高速鐵路土建工程完成后，底座板、軌道板、長軌鋪設等施工環節均進行了嚴格的精度控制，確保按照軌道的設計線位施工。由于施工環境的復雜及累計誤差效應等因素的影響，長軌鋪設后的軌道平順性仍不理想，需要對軌道進行精細調整以確保軌道平順。因此，軌道精調是建設高平順性軌道的最后環節，使軌道滿足高速行車要求的重要保障，具有不可替代的重要性。基于某客運專線軌道精調的實踐經驗，全面系統地總結了高速鐵路軌道精調作業技術。

2 軌道靜態調整標準

軌道精調是根據軌道檢測數據分析軌道的平順性狀態，提出精確到每個扣件位置的軌道調整量表，進而指導外業實施軌道調整的漸進過程，每經過一次調整，軌道的平順性狀態就會得到進一步改善，直到滿足要求。在這個過程中，數據分析及軌道調整所遵循的標準是核心，所有的工作都圍繞這個核心開展。《高速鐵路工程測量規范》對軌道應該達到的各項平順性指標有明確要求，但在實際工作當中，為了確保軌道精調工作被認真貫徹落實，為了確保竣工軌道的平順性質量，通常會提出一個要求更高的作業標準，而將規范標準作為驗收標準。基于目前先進的測量手段，作業標準雖然更高，但仍可以達到，某客運專線軌道精調的作業標準及驗收標準如表1所示。

表1 某客運專線軌道精調的作業標準及驗收標準

3 CPⅢ控制網復測

CPⅢ控制網直接為高速鐵路上部構造施工服務，是建設高平順性軌道的關鍵。軌道精調之前，CPⅢ控制網已用于底座板、軌道板施工控制及軌道基準網施測，受環境、施工等因素影響，可能存在點位破壞、位移等情況，為了保證軌道檢測數據的高精度及連貫性，必須對CPⅢ控制網進行復測。CPⅢ控制網復測有如下幾個要點:

(1)對復測區段內的CPⅠ、CPⅡ進行全面檢查，已破壞或由于施工原因而不通視的點要重新恢復或加密;對已破壞的CPⅢ控制點要重新布設。

(2)CPⅢ控制網復測時各作業小組成員應密切配合，使測量、倒換棱鏡等各個環節銜接流暢，如此方能提高作業效率，并盡可能縮短測量時間，從而使得作業時的外界環境趨于一致。

(3)復測成果各項精度指標均滿足規范要求時，應進行復測成果的穩定性分析。復測成果與原測成果的坐標較差及坐標增量較差滿足規范要求時，采用原測成果;不滿足規范要求時，應采用復測成果。

4 軌道靜態檢測

4.1 軌道檢查

無縫鋼軌鋪設完成，應力放散、鎖定后即可開展軌道精調作業。在應用軌檢小車采集數據之前，應先對軌道進行檢查，重點檢查鋼軌、扣件、墊板、焊縫等，確保后續軌道檢測數據不受這些因素的影響，能夠真實反映軌道的幾何狀態。

(1)鋼軌:全面查看，無污染、無低塌、無掉塊、無硬彎等缺陷。

(2)扣件:安裝正確，無缺少、無損壞、無污染，扭力矩達到設計標準，彈條中部前端下頦與軌距塊間隙≤0.5 mm，軌底外側邊緣與軌距塊間隙≤0.5 mm，軌枕擋肩與軌距塊間隙≤0.3 mm。全面查看，重點抽查，每公里連續抽查100套。

(3)墊板:安裝正確，無缺少、無損壞、無偏斜、無污染、無空吊(間隙≤0.3 mm)。全面查看，重點抽查，每公里連續抽查100處。

(4)焊縫:全部檢查，主要測量焊縫平順性，頂面0～+0.2 mm，工作邊0～－0.2 mm，圓弧面0～－0.2 mm。

(5)道床板:清理干凈扣件內部、承軌槽內混凝土殘留雜質及灰塵。

4.2 設備檢查

軌道幾何狀態數據采集屬于精密作業，所采用的數據采集設備一定要處于良好狀態，因此在正式進行軌道數據采集前，應對測量設備進行檢查，主要包括全站儀、棱鏡、棱鏡桿及軌檢小車。

(1)全站儀檢校

在穩定的區域做全站儀補償器檢校，正倒鏡相差15″以內，認為檢校合格，否則繼續校準;每隔一段時間，應對全站儀進行一次組合校準。

(2)棱鏡桿檢查

棱鏡桿是否合格，將直接影響到全站儀自由設站的精度，進而影響軌檢小車采集的軌道數據精度。通過互換測量，即保持棱鏡不變而更換棱鏡桿的方式，將吻合度好的棱鏡桿每8根一組分配，留待后用。

(3)棱鏡檢查

棱鏡是否有松動、破損等情況，也將直接影響到全站儀自由設站精度及軌檢小車的測量精度，因此應進行檢查。通過互換測量，即保持棱鏡桿不變而更換棱鏡的方式，將吻合度好的棱鏡每8個一組分配，留待后用。

(4)軌檢小車檢查

軌檢小車是軌道檢測的核心裝備，必須進行檢查。首先檢查能否工作，各個傳感器是否正常;其次檢查軌檢小車的走行輪是否清潔，清除其上的污物、小顆粒物等，以免影響軌檢小車的超高測量精度;然后還需檢查軌檢小車的重復性測量精度及一致性測量精度，軌距及超高的重復性測量精度應在0.2 mm以內，軌距及超高與零級軌距尺的一致性應在0.3 mm以內，同時平面位置及高程的重復性也應檢測。另一方面，不同小車之間也應進行數據比對，軌距及超高應用一致性測量精度進行檢核，平面位置及高程不強求一致，但差值應呈現系統性而不是隨機偏差。如軌檢小車檢測不合格，應重新進行小車參數標定。

4.3 軌道靜態數據采集

軌道靜態數據采集是軌道精調的關鍵步驟，采集數據將直接用于指導后續的鋼軌精調。軌檢小車數據采集的作業流程如圖1所示。

首先由智能型全站儀自動觀測8個CPⅢ控制點，根據后方交會測量的數據解算得到全站儀的站心三維坐標并對全站儀定向;然后使用智能型全站儀的棱鏡鎖定功能，使其鎖定在軌檢小車的棱鏡上;每當軌檢小車停留在數據采集位置，即由遠程控制終端控制全站儀測量目標棱鏡并將測量數據通過無線數據鏈路發送到控制終端，由此完成對該點的數據采集。為了更好地完成軌道數據采集工作，應注意如下事項:

(1)軌枕編號。這是能夠精確到每個扣件進行軌道調整的前提，因此應該做好軌枕編號工作。

(2)作業過程中，棱鏡置放到位，確保棱鏡與棱鏡桿、棱鏡桿與CPⅢ孔位插入牢固。

(3)全站儀自由設站的位置應靠近軌道中線，每次聯測4對CPⅢ控制點，并且測站位于聯測的CPⅢ控制點中間，每個測站的距離不應大于70 m，最短測量距離不應小于5 m。自由設站的精度要求滿足表2［3］，極端情況下也不應大于 1 mm。

圖1 軌檢小車作業示意

表2 全站儀自由設站精度

(4)軌道幾何數據采集過程中，保證軌檢小車勻速推進，待小車停穩后才可采集數據，嚴禁猛推猛停。作業過程中，軌檢小車操作員負責測量數據的質量回檢，對于兩個連續測量點，軌距、超高變化大于0.5 mm處，須及時復測，確保數據準確、可靠。同時，記錄每測站起終止板號、測量環境及測量過程(尤其是測量異常情況)形成作業記要，并在作業完成后與采集數據一同交予數據分析人員。

(5)相鄰測站應有一定的重疊測量區域，一般不少于一塊軌道板的距離(10 m)，重疊測量的平面與高程精度應小于2 mm，軌距及超高的精度按重復性測量精度執行。相鄰精調作業區間之間應至少重疊測量一站。

(6)測量道岔直股時應向兩端各延長至少150 m的正線長度，以保證道岔直股與正線的平順性連接。

5 軌道平順性分析

軌道數據采集完成后，即可按照作業標準，在內業進行數據分析并得出軌道調整量，數據分析及調整如圖2所示。

圖2 軌道平順性分析及調整示意

軌道平順性分析及調整是技術性很強的工作，不同的技術人員所提出的模擬軌道調整量表會有較大的差異，而模擬軌道調整量直接關系到外業軌道調整的工作量、材料用量、工期等，也直接關系到軌道精調的作業成本，應引起足夠的重視，加強對技術人員的培訓，在滿足規范要求的前提下，使得軌道調整量最小。軌道平順性分析及模擬調整的技術要點如下:

(1)軌檢小車作業完成并上交數據與作業記要時，數據分析人員須及時詢問當天的作業情況，掌握數據采集的現場信息。在數據調整前，作業員須核查當天作業設站及搭接精度、有無遺漏測量點等情況，保證參與方案分析的軌道集合數據真實、可靠。對于質量未達要求的區段，及時安排復測工作。

(2)模擬調整應堅持“先整體、后局部”，“先軌向、后軌距;先高低、后水平”的基本原則。

“先整體、后局部”:主要是針對長波不平順區段，根據采集數據的整體趨勢圖生成的波形，大致標出期望的線路走向和起伏狀態，再分析局部線形，以“削峰填谷”的方式細化調整方案，確定軌道調整量，如圖3所示。

“先軌向、后軌距;先高低、后水平”:先調整基準軌軌向，后調整非基準軌以控制軌距;先調整基準軌高低，后調整非基準軌以控制水平。高低調整以低軌(內軌)為基準軌，軌向調整以高軌(外軌)為基準軌。

圖3 軌道長坡不平順示意

(3)根據采集的數據對軌道線形進行綜合分析和評價，生成各參數波形圖，確定需要調整的區段。對于搭接段小于20 m的情況，宜與下一段合并，綜合考慮調整量。

(4)制定模擬軌道調整方案，將軌道幾何參數調整到允許范圍之內，再對模擬調整后波形圖進一步檢查和優化，確保直線順直，曲線圓順，過渡順暢。一種較為極端的情況是多波不平順［4］，此時僅從數據來看將會得出軌道平順性良好的虛假結論，從而背離真實情況，因此軌道波形圖的檢查非常重要。多波不平順情況如圖4所示。

圖4 軌道多波不平順示意

(5)在制定模擬調整方案時，軌距偏差宜按照1～0 mm進行控制;在緩直、直緩點處不得出現反超高;相鄰精調作業單元之間重疊區的模擬調整方案應保持一致。

(6)根據模擬調整方案，確定調整部位和扣件規格，形成調整量表。

6 軌道調整及復測

6.1 軌道調整

內業提出軌道模擬調整量表以后，即可開展外業軌道精調工作。軌道調整應遵循以下流程及原則進行。

(1)方案交底:方案制定人員須對精調方案進行詳細備注說明，尤其是針對某些困難調整地段及測站間搭接區段的調整方案必須向軌道調整人員解釋說明。

(2)校準軌距尺:軌道精調工作，必須確立依靠軌檢小車測量軌道幾何狀態，依靠零級道尺現場作業的指導思想。對于所用到的軌距尺，應進行相互校核，統一基準。對于測量數據不準確的軌距尺，應及時送檢。

(3)軌道調整前應先進行調整量的現場標識，然后根據標識情況及每個軌枕處扣件的配件現狀確定需要用到的調整件并進行散件。為了保證調整工作的正確進行，還應配置專人對調整量標識及散件情況進行復核。

(4)軌道調整時，一次性松開扣件個數直線段不得大于6個，曲線段不得大于5個。此外在調整平面位置時，將前后各一個扣件松開，以起到鋼軌平順的作用;在調整高程時，將需調整的扣件處前后各兩個松開，防止起道機抬起時，鋼軌發生硬彎。平面(軌距、軌向)通過更換軌距擋板或絕緣軌距塊進行調整，高程(水平、高低)通過更換調高墊片進行調整。

(5)調整完成后，按規定扭力值緊固扣件，然后利用軌距尺進行整改復核。對于調整不到位的扣件，以軌距尺為指導重新調整。

6.2 軌道復測

軌道調整完成后，采用軌檢小車對軌道進行復測，復測前同樣應先對軌道進行檢查，確認扣件安裝正確，扣壓立力達到設計值。根據復測結果再次進行軌道平順性分析，對于不滿足規范要求的地段，再次進行軌道調整。

7 軌道動態調整

軌道經過靜態調整，參考標準各項平順性指標的合格率達到98%以后，可以進行高速動檢。軌道動態檢測的手段有:低速軌道檢測(≤160 km/h)、高速軌道檢測(250～350 km/h)、高速軌道動力學檢測(250～350 km/h)。動檢車每次檢測完畢，均會形成檢測報告，包括“軌道三/四級超限報告表”、“軌道二級超限報告表”、“整公里TQI值報告表”、“區段總結報告表”等，根據這些報告表并結合添乘的感受，可以判斷出晃車點、軌道平順性較差的地段。動態檢測軌道不平順性波形圖如圖5所示。

圖5 軌道動檢不順性波形

軌道動態檢測及時根據動檢結果，對明顯晃車、平順性較差的地段進行重點檢測調整，對軌道局部缺陷進行修復。在進行數據采集時，應對異常地段前后各延伸一段距離，以此保證軌道調整的延續性。可以看出，軌道動態調整的針對性更強，是軌道線形進一步優化、輪軌關系得到改善的過程，不可缺少。

8 結束語

軌道精調是建設高平順性軌道的關鍵環節，技術性強、難度大、要求高。在實施過程中，應當加強對技術人員的培訓，使之掌握軌道精調的各個技術環節，吃透技術標準，才能對軌道精調作業流程進行更好的控制;另一方面，軌道精調過程中，已經有運料列車運行，因此還應加強安全防護。高速鐵路軌道精調是一個不斷探索與學習的過程，本文針對某高速鐵路軌道精調的具體實踐，較為系統全面地總結了軌道精調的技術要點，給出了一些操作性強的針對措施，值得相關工作者借鑒。

［1］ 何華武．無砟軌道技術［M］．北京:中國鐵道出版社，2005

［2］ 朱穎．客運專線無砟軌道鐵路工程測量技術［M］．北京:中國鐵道出版社，2008

［3］ TB10601—2009 高速鐵路工程測量規范［S］

［4］ 王國民，馬文靜．高速鐵路軌道靜態精密檢測若干技術問題探討［J］．鐵道勘察，2010(6):7-10