有砟高速鐵路利用精測數據實施數字化搗固探討

周 濤

(中國鐵路太原局集團有限公司工務處，山西 太原 030013)

1 概述

鐵路線路整體不平順，影響列車運行安全和旅客的舒適度，所以鐵路線路整體的平順度是運行安全的重要指標，尤其是高速鐵路，對線路平順性和作業精度有更高的要求，以滿足高安全性和旅客舒適性。過去，有砟線路的日常維修主要采取兩種方式，一是靠人工維修，只能在局部范圍內采用相對參考來保證局部平順，平順性也主要靠人工肉眼觀察，利用軌距尺、弦繩等方法測量，這種方法只能是在局部范圍內粗略的檢查平順性、圓順度，但不能完全保證有砟線路的整體線形，容易造成線路的整體不平順，影響列車運行的平穩性；二是采取大型養路機械搗固車作業，由工務段通過人工測量后，在軌枕上標注起、撥道量，大機操作手作業時手動輸入數據，這種作業方法依靠搗固車的模擬檢測系統加以人工手動給定修正，作業質量主要依靠人工調整，現場操作聯控環節多，難以實現精確對點，易產生誤差，不確定因素多、作業風險系數大、作業精度與現場實際需求差別較大，無法滿足動車組高速運行平穩性的要求，更易破壞豎曲線，而且對線路整體平順性的精度控制比較困難。因此如何利用大型養路機械在有砟高速鐵路地段實現數字化精確搗固，對有砟高速鐵路高標準維護養修具有重要意義。

2 原理

有砟高速鐵路使用大型養路機械實現數字化搗固的基本原理是利用電子水準儀、全站儀、精調小車等現有成熟的測量技術由工務段按點測量出線路的高低和軌向數據，按照對比線路設計值或線路整體高平順性的原則，對測量數據進行拉坡處理，計算出每個點的起道、撥道數據，然后生成大型養路機械可識別的數據文件，由大型養路機械計算機計算出每一作業點的精確起撥道值，由計算機代替人工進行“測量點”與“測量點”之間的順接，確保起撥道順坡率更加準確，更接近線路實際需要的順坡率，充分發揮大型養路機械計算機自動控制精確搗固作業的功能。

3 組織實施

3.1 工作量調查

1)前期對有砟線路路橋過渡段、有砟無砟過渡段道床飽滿度進行工作量調查，并組織人員在施工前對計劃搗固地段進行補充石砟，確保大機搗固作業時石砟儲備充足，搗固質量能夠保持。

2)對搗固地段軌下水平墊板、超厚墊板進行全面詳細調查，進一步核實軌枕一枕一檔記錄，主要用于計算計劃起道量時，考慮撤除墊板后，墊板厚度對起道量的影響。

3.2 精測

大型養路機械實施搗固前，利用天窗對計劃搗固區段的線路高程、中線使用電子水準儀、全站儀、精調小車進行精準測量，測量完成后，按照對比線路設計值或線路整體高平順性的原則，對測量數據進行拉坡處理，計算出每個測點的起道、撥道量并進行二次復核。

為了在提高大機搗固精度的同時方便大機作業，測量采用5 m布點的方式，并在豎曲線頭尾地段加密布點測量，保證基礎數據采集全面、準確。

測量的同時按照每10 m一個點作為控制點(曲線，豎曲線數據應適度加密，可按每5 m一個點設置)，使用樁距尺在鄰線進行標注，用于精確搗固后作業質量復核。

由于采取快速測量，可在施工期間提前一個天窗點完成測量，以減少線路線形變化，影響搗固作業精度。

3.3 職責分工

3.3.1工務段

1)工務段計算出各點的起、撥道量(說明：撥道數據必須是“左負右正”，按照作業里程方向，向左撥為負，向右撥為正)。核實無誤后，轉化成Ver文件提供給工務機械段。

2)對含有曲線的作業地段，工務段還須提供曲線技術資料。

3)與工務機械段提前確定作業方向和作業起終點，作業起終點盡量選擇起撥道量較小的地段和平直線路地段。

3.3.2工務機械段

1)搗固車要選用連續式雙枕搗固車或連續式三枕搗固穩定車。

2)為保證作業質量，施工期間需固定同一組搗固車進行作業，盡量不要調整作業機組。

3)參加作業的搗固車前期要做好檢查、調試并經過標定，確保搗固車作業精度和不發生機械故障造成破壞線路的現象。

4)工務機械段將Ver數據利用U盤導入大機計算機(ALC)中。并對作業起、終點數據進行順坡處理。

3.4 作業要求

1)線路搗固施工時，應封鎖線路。大型養路機械作業需滿足不少于240 min的要求。作業地段的枕下石砟厚度不小于150 mm，不適于在整體道床地段、道岔上和道床嚴重板結地段作業。

2)嚴禁將搗固車作業起點、作業終點安排在緩和曲線上。

3)搗固車一次起道量不宜超過50 mm，起道量超過50 mm時應分兩次起道搗固；一次撥道量不宜超過80 mm。每次作業應進行道床動力穩定。

4)作業中應嚴格執行對鋼軌的測溫制度，作業軌溫應符合《高速鐵路有砟軌道線路維修規則》的有關規定。一次起道量小于30 mm，一次撥道量小于10 mm時，作業軌溫不得超過實際鎖定軌溫±20 ℃。一次起道量在31 mm～50 mm，一次撥道量在11 mm～20 mm時，作業軌溫不得超過實際鎖定軌溫-20 ℃～+15 ℃。

高溫季節作業時，作業中機組人員應監視作業前后線路狀況，發現脹軌跡象應立即停止作業。

5)為保證搗固作業質量，對薄弱處所應增加搗固次數或采用兩次插鎬搗固。

6)動力穩定車在橋上作業時，穩定裝置應盡可能在橋臺或橋墩處起振或停振，并且應先行卸壓。

3.5 作業流程

1)工務段根據當日施工作業組織方案，各組人員按照要求到達對應作業通道門外等候，嚴格執行作業通道門管理制度，對每件工機具進行編號登記并責任到人，做好清點工作，保證作業完畢后現場無遺留工機具。

工務機械段出車前一小時機長組織作業人員點名，明確作業范圍，封鎖時間、作業要求、作業質量控制、監控要求、運行及分解連掛要求等安全注意事項，并組織各號位分工檢查各作業裝置的鎖閉，外露部件，保證運行安全。

2)接到封鎖命令并完成核對后，進入作業通道門。工務段按照方案安排人員對搗固地段進行撤板作業，如搗固地段墊板數量較多時，要提前根據搗固車作業里程，合理分組安排撤板人員，確保撤板作業不影響大機搗固作業進度。

3)搗固車從站內運行進入施工地段后，首先要核對線路里程與大機計算機(ALC)位置里程，確保作業起點位置與制定的方案一致，然后開始作業。

4)搗固開始后，工務機械段作業過程中，二號位核對ALC上顯示的脈沖輪位置是否與實際作業位置一致，一號位加強作業過程控制，確保作業質量，避免返工。

5)工務段重點安排專人對搗固后地段起、撥道量按測點利用控制樁測量尺進行逐一核對，確定是否達到計劃起撥道量。具體做法：

a.在第一臺大機搗固作業后采用控制樁測量尺每10 m布點進行起撥道量數據采集，回檢對比后第一時間得出實際起撥道數據，然后通知大機機長，通過實時調整基本起撥道量的方式，為第二臺搗固車的作業提供可靠的數據支持；

b.在第二臺搗固車作業后進行第二次質量回檢，確認本次搗固起道量的最終數據。

3.6 注意事項

1)作業過程中如因返工等原因退出數字化搗固作業時，再次進入后，中斷前設置的基本起道量會清零。此時二號位復核總起道量后利用起道電位計補充，確保起道量相同。

2)涉及兩車搭茬段順坡作業時，二號位與五號位做好順坡起止點的復核，確保搭茬段作業質量。

3)影響數字化搗固作業質量的主要因素地面測量數據的里程要和ALC控制作業里程一致，減小誤差。

4 效果

通過數字化搗固，可大幅消除動檢車Ⅱ級偏差、減少Ⅰ級偏差處所，特別是路橋過渡段和路基段不均勻沉降造成的高低不良、路基段長波不平順以及頑固性晃車的問題得到了有效的解決，提高了高速線路平順性。

5 結語

1)在數字化大機搗固作業過程中，最突出的問題為現場起道量難以達到計劃起道量的要求，難以確定基本起道量，為了解決計劃與現場起道量差異的問題，在作業過程中要實時對線路起撥道量進行測量，根據大機起撥道量差值，協助大機合理設置基本起道量，提高大機起撥道的精準度，為大機搗固作業方案制定打好基礎。2)有砟無砟結合部是重點搗固地段，由于有砟、無砟段軌道剛度不同，且無砟地段無法進行搗固作業，一般要:a.提前降低結合部扣壓力，防止撥道作業損壞無砟地段預埋套管；b.選取無砟軌道第四根軌枕處作為撥道零點，保證了曲線的圓順性。