滬杭高鐵道岔養修與維護的探討

張力夫 中國鐵路上海局集團有限公司上海高鐵基礎設施段

安全是鐵路運輸的永恒主題。在鐵路這個大聯動機中，鐵路道岔系統是技術含量高、安全風險大的設備之一。滬杭高鐵自2020年10月建成通車至今已有11年。因建設起步早、施工周期短、日?？土髅芏却?，線路逐年的高負荷運轉已給道岔穩定帶來了越來越大的壓力。因此在日常養修與維護作業中，需要我們以“創新實干，精益卓越”的上鐵精神，踏踏實實地做好高鐵道岔的維修養護工作，確保高鐵列車安全正點。

1 滬杭高鐵道岔的類型與特點

1.1 滬杭高鐵道岔為我國自主研發類型

高鐵道岔均為單開道岔，其種類可以按采用的技術系列、速度、軌下基礎類型進行分類。而相應的道岔號數，也即產品型號，則是轍叉直股與曲股夾角的余切值。道岔號數越大，道岔的全長也越長。18號道岔為60多米，30號道岔為100多米。

從技術系列上，當前我國客運專線上的道岔可分為自主研發、德國技術和法國技術三種類型（見表1）。滬杭高鐵道岔均為自主研發的高鐵系列道岔。

表1 我國高鐵常用三種技術類型的道岔參數

道岔的軌下基礎部分可分有砟與無砟道床，而且道床的類型與道岔結構設計相關，故按軌下基礎的類型又分有砟和無砟道岔。當前，時速350 km/h的客運專線均采用無砟軌道，時速250 km/h的有一部分采用了有砟軌道。滬杭高鐵時速350 km/h，道岔類型均為無砟道岔。

1.2 滬杭高鐵18號道岔特點

時速350 km/h的滬杭高鐵大量采用了18號道岔，其主要特點如下：

（1）優化輪軌關系，采用了心軌水平藏尖式結構，可提前和縮短直尖軌輪載轉移過渡區域，提高列車直向通過道岔時的平順性。

（2）尖軌、心軌臺板表面設置減摩涂層，以減少扳動阻力。

（3）強化了轍叉跟端結構，可提高無縫線路在溫度力作用下抵抗橫向變形的能力。

（4）扣件系統具有高彈性，可適用于無砟軌道的調距、調高。

（5）各部連接螺栓均采用了防松設計，鋼軌、墊板、螺栓及扣件均進行了防銹處理。

（6）道岔鋼軌接頭由20個縮減為16個，優化了配軌設計。

（7）確定了無砟軌道道岔合理軌道剛度（25±10）kN/mm。通過對岔區軌道剛度均勻化設計，彈性墊板采用分塊式結構及兩級剛度處理（見圖1），實現了等厚度不等剛度、低剛度條件下鋼軌高抗傾翻能力；岔區扣件采用全硫化設計，硫化墊板最長1 452 mm，大大提高了墊板及硫化工藝質量，表面平整度達0.2 mm；采用原位炭黑改性接枝技術，動靜剛度比低于1.5，扣件疲勞試驗后剛度變化小，軌距擴大量小于1 mm。

圖1 彈性墊板

（8）采用特種斷面翼軌，取消了翼軌熱鍛及焊接，提高了翼軌頂面平順度（見圖2、圖3）。

圖2 翼軌特種斷面

圖3 翼軌平面

2 滬杭高鐵常見的道岔幾何尺寸病害

2.1 道岔方向

在道岔平順性維護過程中，若忽視對道岔的整體維修，容易造成道岔及其前后線路方向不順；道岔鋪設位置不準確，遇外力易彎曲；基本軌彎折點位置不對，會致使轉轍器轉向不良；鋼軌及其聯結螺栓不符合要求，也會造成道岔方向不平順。為此，我們金山北車間海寧西工區在日常維護中特別注意對軌道線路的全面檢查，即便及時地調整道岔的方向，確保道岔前后一定區域內線路的穩定性。

2.2 尖軌、可動心軌降低值超限

降低值是影響列車高速直向通過道岔平穩性的關鍵技術參數。若在制造、鋪設以及運營中出現偏差，或是由于鋼軌長期磨耗導致降低值超限，都會出現晃車現象。做好降低值的維護是確保動車組通過高速道岔時安全、平穩的重要指標，也是高速道岔區別于普通道岔的重點。在日常維護中不僅要控制降低值平穩過渡，而且控制點的實際值與設計值偏差不得大于1 mm。

當發現降低值偏差時，需綜合分析原因，再采取相應措施（見圖4）。若降低值偏差超過1 mm且影響行車穩定時，可先更換不同厚度基本軌軌下橡膠墊板或滑床臺，調整尖軌相對于基本軌降低值；當降低值調整量在1 mm-2 mm時，要設置兩級過渡；降低值調整量大于2 mm時，需更換尖軌與基本軌組件。

圖4 客專線道岔尖軌降低值

2.3 幾何尺寸超限

幾何尺寸超限所導致的軌道動態不平順，主要表現在高低、扭曲、軌距、軌向、水平、復合不平順，以及車體垂向加速度、車體橫向加速度、軌距變化率等方面，可通過每月一次的道岔幾何尺寸檢查及側磨檢查發現這些問題。當列車高速運行時，幾何尺寸病害是引起噪音、輪軌強烈的作用力的主要因素。長波不平順是影響動車組平穩性、舒適性的直接指標，而短波不平順直接影響行車的安全。其調整的原則為：先水平，后方向；先整體，后局部；先直股，后曲股；先長波，后短波，直曲兼顧。主要調整參數見表2。

表2 高速鐵路正線道岔靜態幾何尺寸容許偏差管理值

（1）長波不平順

導致長波病害的原因主要有兩種：①前期道岔鋪設和精調時與前后直線均為兩個單位施工，從此在道岔前、后不可避免的形成了軌向及高低的“搭接”偏差。②后期路基不均勻沉降所導致。該病害既可通過高鐵動檢車以120 m弦長檢測，也可依靠道尺、0級小車等精測儀器進行靜態檢查，并制定精調方案。

精測作業時，需以道岔為基準，將道岔前、后線路和道岔納入一個單元進行管理，并按“道岔少動，直線順道岔”的精調原則，逐步提高岔區高低、軌向的長波平順性。

（2）短波不平順

道岔不密貼包括道岔尖軌、心軌扳不到位；道岔尖軌、心軌道岔密貼不良；鋼軌磨耗、廓形不符合標準；軌道結構不良；焊縫平直度超限，以及絕緣接頭空吊、光帶不良等病害，且都通過短波不平順來集中表現。

當道岔扳不到位時，工務專業應先確認是否存在卡阻現象，幾何結構是否滿足要求，如未發現缺陷，則該故障可讓電務部門去解決。對于道岔不密貼，在各牽引點尖軌與基本軌或心軌與翼軌不密貼，都需電務部門進行密貼調整。

2.4 轉轍器、轍叉部位離縫

道岔離縫主要集中在轉轍器和轍叉部位，且分為導致高低和水平不良的尖軌、心軌與滑床臺離縫，以及導致軌距和軌距變化率不良的頂鐵離縫兩類病害。前者整治時，可在岔枕與滑床板之間墊調高墊片將滑床板墊高，消除離縫。后者通常在頂鐵螺栓下以增減鐵墊片的方式，由工務、電務部門聯合作業或讓專門的道岔整治組來完成。

3 道岔軌件及聯結零件病害

高速鐵路的高安全性、高平順性，要求高速道岔應首先保持組件的穩定性能、防爬性能、調整性能、減震性能、絕緣性能。而轉轍器和轍叉又是高速道岔最薄弱的環節，影響聯結零件主要安全性能的主要是螺栓失效和剛性不均勻，日常維修的重點須放在確保轉轍器和轍叉軌件良好上面。

3.1 尖軌跟端光帶不良

道岔鋼軌的魚鱗紋傷表現在軌頭踏面壓寬、肥邊、垂直磨耗和側面磨耗上，且主要是由于輪對與鋼軌頻繁接觸形成的疲勞裂紋，以及鋼軌頂層表面的擦傷變形而導致的鋼軌廓形改變，或因道岔軌距與水平的改變所造成的。魚鱗傷長久不治，不僅干擾探傷、形成掉塊，甚至會發生斷軌事件。平時可通過打磨車或小機打磨作業進行整治，或通過更高標準的精磨作業，由打磨專修小組進行預防性、修理性打磨來維護。

3.2 螺栓失效

螺栓安裝按形式可劃分為水平螺栓和豎向螺栓兩類。螺栓失效，主要包括間隔鐵螺栓、護軌螺栓、頂鐵螺栓等聯結螺栓松動或折斷，以及錨固螺栓預埋套管失效等問題（見圖5、圖6、圖7）。其中水平聯結螺栓失效所導致道岔故障的概率，遠大于豎向螺栓失效，而且還容易導致道岔定反位無表示、不能變更道岔位置等后果，直接影響行車。一旦發現道岔護軌螺栓、可動心軌咽喉與叉后間隔鐵螺栓、長短心軌聯結螺栓、咽喉鋼枕立柱螺栓或可動心軌凸緣與接頭鐵聯結螺栓的任何異常，都必須立即申請上道處理。若同一部位有兩根螺栓失去效力時，即禁止使用道岔。

圖5 道岔間隔鐵螺栓折斷

圖6 道岔護軌螺栓折斷

圖7 錨固螺栓折斷

從滬杭高鐵的日常維修來看，主要以支距扣板螺栓、間隔鐵螺栓折斷為多，而且多數是因鋼軌空吊，列車通過速度快所造成，可調整軌下調高墊板來解決此類問題。至于預埋套管失效的整治，通常先用水鉆鉆出失效的預埋套管后再更新，并注入防護油脂。各類螺栓的維護，均需使用檢查錘逐一敲擊檢查，而且綜合維修工區的材料間還要備齊各種型號的聯結螺栓，才能確保萬無一失。

3.3 墊片剛性不均勻

無砟軌道的彈性主要來自于墊片，故墊片的剛性均勻與否對行車的舒適性有直接的影響。導致墊片剛性不均勻的主要原因：①墊片不標準導致空吊。分布在轍叉心軌尖附近的雙孔長墊片，其墊板最長1 377 mm，僅靠兩端螺栓錨固，中間極易空吊。②電務專業長期在轍叉滑床板涂油，容易導致橡膠墊板污染而改變剛度。

第一種病害,遇動檢車檢測時會因水平過大或三角坑而被發現，但在日常仍需加強對長墊板與道床板間空吊、接頭空吊的檢查，以及重點地段的人工檢查。第二種病害，則需要工、電部門協調，通過涂抹專用潤滑劑來減少對橡膠墊板的化學損害。另外，日常還要嚴格按照道岔鋪設圖紙進行聯結零件的安裝，嚴禁使用非標聯結零件。

4 軌道結構病害

滬杭高鐵系列道岔多采用無砟軌道結構，由軌道板、CA砂漿層、底座板、滑動層、高強度擠塑板、側向擋塊及彈性限位板等部分組成，因此在運行中極易出現CA砂漿層與軌道板和支承層之間的離縫。離縫多發于高溫期間，當連續5天超過35℃時，即需進行全線軌道板普查，并對超限位置作詳細記錄。若發現離縫，一般采取注膠措施對無砟軌道離縫進行封閉。施工時可借助鋰電吹風機將水分烘干，以免雨水被封閉在內部，導致病害反復（見圖8）。

圖8 軌道板離縫病害

5 結論

高速鐵路的發展深刻地改變了中國人的出行方式，縮短了東南西北人們時空觀念。為了能夠更好地服務于人民群眾安全出行，還需要我們檢修養修工區的干部職工都對高鐵道岔的養修維護工作傾注更多心血。滬杭高鐵建成通車以來，歷經了11年四季不同氣候、溫度、濕度變化和不同載荷、不同扳動頻次的考驗，我們也對道岔幾何結構尺寸、道岔結構、聯結零件、鋼軌軌件等方面的養護積累了大量的第一手資料，在此對實踐中遇到的道岔故障原因及維修方法略作歸納整理，希望對集團公司建立健全的高鐵線路病害問題庫，幫助大家共同減少高速鐵路道岔故障問題發生概率，起到舉一反三，未雨綢繆作用。