京滬高鐵黃渡線路所2＃道岔晃車原因分析及初步整治

王永華 上海鐵路局工務處

1 基本概況

1.1 設備現狀

黃渡線路所2#道岔位于京滬高鐵上行線黃渡線路所，尖軌尖里程K1303+438，采用新鐵德奧道岔有限公司生產的無砟軌道60 kg/m鋼軌42號道岔，圖號為CN-6142AS。該道岔鋪設在橋梁上，位于蘊藻浜特大橋黃渡區4#-10#墩（24.7 m+4×32.7 m+24.7 m）一聯6跨共180 m現澆預應力混凝土單箱雙室連續梁上，4#-10#墩梁跨里程為京滬高鐵上K1303+416～K1303+596。道岔適應的年最大軌溫差100℃，單元平面線型為直線，縱斷面為平坡，列車直向運行為順向過岔，CRH380型車實際通過速度為295 km/h左右，CRH2型車為245 km/h左右，目前該道岔側向暫無列車運行。

42號道岔設計速度直向過岔為350 km/h，側向過岔為160 km/h。道岔平面采用R10119 m緩和曲線+R4100圓曲線+R∝緩和曲線，全長157.2 m，前長60.573 m，后長96.627 m。基本軌長度為51.598 m，采用60 kg/m標準斷面型式鋼軌；尖軌采用特種斷面60E1A1（即Zu1-60）鋼軌，長度為47.248 m，通長加工1:40軌頂坡，鍛壓后跟部扭1:40斜坡；該道岔最大特性是采取軌距構造加寬，簡稱FAKOP區，最大軌距加寬15 mm，加寬范圍為2～74號枕，該區段承軌臺直基本軌外側刻槽0～15 mm。翼軌部位195～204號枕采取構造加高，抬高量為 0～2.3 mm。

1.2 晃車及應急處理情況

京滬高鐵黃渡線路所2#道岔 2011年 8月19日和9月16日分別發生司機報搖晃。司機報搖晃后，設備單位和路局工務處立即按規定辦理手續，陸續組織力量上道檢查整治。同時以加密人工添乘檢查的方式對整治效果和列車動態運行情況進行監控，通過對各次CRH2型車的動態監控發現，車載式軌道檢查儀的橫向加速度值及人體感覺搖晃程度有增大的趨勢，部分CRH2型動臥車體已產生橫向加速度Ⅳ級報警。2011年10月5日0:00時起對京滬高鐵上行線黃渡線路所2#道岔K1303+400至K1303+600處臨時限速 160 km/h。

2 設備情況初步原因分析

晃車發生后，路局、設備單位（可否改為路局工務處、上海工務段）、京滬公司、道岔生產廠家（可否刪除）新鐵德奧道岔有限公司等單位對2#道岔及前后線路利用各種手段進行了全面檢測，包括板式無砟道岔結構狀態、軌道幾何尺寸及平縱斷面線型，設備單位安排人員對2#道岔及前后線路用安博格小車、激光長弦小車、電子水準儀進行線形測量和各種測量方式的相互校核，對動態檢測資料（便攜式添乘儀、車載式軌道檢查儀、動檢車檢測數據、）進行細致分析。說明如下：

2.1 無砟道床

經檢查2#道岔底座板下蘊藻浜特大橋黃渡區4#-10#墩（24.7 m+4×32.7 m+24.7 m）一聯6跨共180 m現澆預應力混凝土單箱雙室連續梁結構健康，黃渡線路所2#道岔無砟道床目前主要存在部分側向擋塊裂紋，21#、66#、234#、241#、257#枕左股或有股側向擋塊在梁面上方有長240～380 mm、高 150～300 mm、寬 8～15 mm 左右的裂紋。

2.2 軌道幾何狀態

對2＃道岔進行靜態檢查，經檢查確認，現場軌道幾何尺寸無明顯超限，軌距最大-1 mm，水平最大0.9 mm，無水平三角坑，各類幾何尺寸均不超標。

2.3 道岔結構狀態

各類零部件緊固齊全有效，頂鐵和豎切密靠狀態良好，但直尖軌存在頂面光帶明顯異常情況。現場鋼軌光帶出現以下問題：(1)43～44號枕之間，尖軌斷面用1 m直尺量20 cm范圍內低0.4～0.6 mm，光帶異常。(2)30～32號枕尖軌表面滿光帶（應部分受力）。(3)86號枕直基本軌和直尖軌跟端焊頭光帶呈曲線，岔前焊接接頭光帶向外側偏1 mm。道岔生產廠家對FAKOP區軌距加寬范圍和尖軌降低值用簡易工具進行測量，認為測量結果符合誤差標準。設備單位因無測量工具和標準，未對尖軌降低值進行測量(見圖1)。

圖1 43-44號枕之間，尖軌斷面用1 m直尺量20 cm范圍內低0.4-0.6 mm，光帶異常

2.4 動態檢測資料分析

2.4.1 動檢車檢測數據

8月19日晃車發生后，設備單位對設備進行調整，但根據8月25日動檢資料分析，在尖軌前部15 m范圍內存在右軌向從3.78 mm到-7.58 mm的不規則鋸齒型，橫向加速度從0.05 g變化到-0.05 g(見圖 2)。

圖2 8月25日2#道岔單元動檢資料

2.4.2 便攜式添乘儀

便攜式添乘儀檢測數據反應出CRH380A型車和CRH2型車均有不同程度的橫向加速度。CRH380A型車有部分車體報警，幅值較小（平均幅值0.08 g），絕大部分車體無人體感覺晃車；CRH2型車橫加幅值較大（平均幅值0.13 g），最大達到Ⅳ級（0.22 g），且橫加平均幅值有增大的趨勢，橫加值大的動車人體感覺晃車非常明顯。

2.4.3 車載式軌道檢查儀

車載式軌道檢查儀檢測數據與便攜式添乘儀檢測發現規律類似。

2.4.4 道岔單元線形

設備單位在晃車前后安排安伯格小車對道岔單元進行測量，并對測量的線形進行分析(見圖3)。

圖3 8月20日安伯格測量平面示意圖（基準股：直尖軌）

2.5 初步原因分析

(1)直尖軌存在頂面光帶明顯異常情況。

(2)根據8月15日動檢資料分析，在尖軌前部13 m范圍內存在右軌向從3.17 mm到-4.01 mm的標準S型方向 ，橫向加速度從0.10 g變化到-0.11 g。

3 前期處理方案和實施情況

3.1 前期處理方案

根據對現場軌道幾何狀態、線形、軌道結構（特別是尖軌光帶異常情況）、動檢資料仔細分析的基礎上制定初步處理方案：

(1)對尖軌頂面異常光帶進行人工打磨。

(2)對尖軌前部從1#-76#岔枕間線路進行改道作業，其中：5#枕-13#枕向線路外側改道最大2.1 mm，其余枕向兩線間改道最大2.6 mm。

(3)對道岔前從R96114到R96122軌道板線路進行軌向（向線路外側改道最大2.3mm）和軌面的調整(抬道最大3.5 mm)。

3.2 前期方案組織實施情況

8月22日利用天窗點組織相關人員實施制定的方案：

(1)安排人員對直尖軌跟部焊接接頭用精磨機進行劃線打磨。

(2)對尖軌20 cm范圍內低0.4～0.6 mm和30～32號枕尖軌表面滿光帶地段進行人工打磨。

(3)安排12人改道隊伍對對尖軌前部從1#～76#岔枕間線路進行改道作業。

8月23日利用天窗點組織人員對道岔前從R96114到R96122軌道板線路進行軌向和軌面的調整。

至9月26日，根據電子水準儀及安博格小車復測結果，設備單位先后對道岔單元進行三次平面調整和一次縱斷面調整(見圖 4)。

圖4 9月20日與9月27日 安伯格測量平面作業前后示意圖（基準股：直尖軌）

11月2日，廠家提供每根枕的尖軌降低值和相關部件誤差標準，滑床板厚度標準值50.9 mm，誤差0，-1 mm；尖軌高度誤差±0.6 mm；尖軌降低值±0.5 mm(見表 1)。

4 后期原因分析

4.1 設備初步整治后情況

10月6日以后，經過前期整治及整治后的檢查測量，黃渡線路所2#道岔平面通過安博格、激光長弦兩種測量方式得到的道岔單元平面線型比較平順，縱斷面通過電子水準儀測量得到的道岔單元縱斷面比較平順(見圖5)。

表1 CN-6142AS道岔尖軌降低值

圖5 10月5日電子水準儀縱斷面示意圖

鋼軌光帶道岔轉轍部位鋼軌左右股頂面光帶明顯異常，光帶呈現扭曲、不均勻、突變等多種不良(見圖6)。

圖6 43#-44#枕尖軌光帶（11月17日）

采用鐵科院研制的尖軌降低值測量儀對黃渡2#道岔直尖軌降低情況進行測量，尖軌降低值較設計普遍偏低。38#枕～44#枕較設計值低0.5 mm左右，頂面低凹，44#枕與43#枕尖軌高度相差1 mm左右，形成"臺階"尖軌高度存在誤差。尖軌降低值按廠家提供的標準為±0.5 mm，尖軌降低值存在超標情況。

4.2 原因分析

根據上述情況初步分析，在平縱斷面整治平順，線位調整到位情況下，仍然存在晃車現象，可見平縱斷面線形不是引起晃車的主要因素。引起晃車的是軌道結構問題。

根據對動態檢測資料研究分析和人體感覺，造成CRH2型車在通過黃渡線路所2#道岔時晃車的直接原因是在尖軌中前部（FAKOP）有兩處相反方向的橫向擺動，產生明顯晃車感覺。

造成尖軌中前部相反方向的橫向擺動的主要原因是38#-44#枕尖軌頂面低凹及尖軌組裝降低值偏大疊加造成（尖軌減低值不達標）。部專家組意見支持上述觀點。

5 后期整治和效果

在確認晃車由尖軌減低值不達標造成后，確定了針對尖軌組裝降低值普遍較設計偏低的情況對尖軌組裝降低值進行調整的試驗方案。即根據測量的尖軌組裝降低值情況，在尖軌底與滑床臺之間墊入一定厚度的特制鐵墊片，使尖軌降低值達到設計標準。

根據確定的試驗方案，組織進行現場調查，設計并加工特制鐵墊片，召開試驗工作協調會，進行了試驗。

為驗證試驗效果，對所有經過該組道岔的CRH2型車及部分CRH380車進行添乘檢查。從添乘情況看，試驗效果明顯，所有車次均無添乘儀橫加報警及人體感覺晃車，同時車載式線路檢查儀無Ⅰ級及以上報警。

6 建議和后續工作

廠家已生產不同規格厚度（0.5-1.0-1.5和2.0）的調整尖軌與基本軌頂面偏差的墊片：一種用于基本軌內側，另一種安裝在中間墊片和滑床板之間的滑床板外側。

建議優先選擇調整整體滑床臺厚度方案，如選擇墊片方案，應對該墊片先進行試驗，特別注意墊片在過車震動滑落影響行車安全，在試驗安全有效的基礎上逐級提速至300km/h。