人工精調與大機精搗對有砟高鐵線路TQI的影響分析

馬先坤 中國鐵路上海局集團有限公司上海工務段

1 前言

2020年，國鐵集團在鐵路建設方面取得新的成效。《統計公報》顯示，全國鐵路建設再創新高，全國鐵路營業里程14.63 萬km，其中高鐵3.8 萬km。鐵路及高速鐵路的運營里程已達到世界首位，相關技術也居世界前列。鐵路尤其是高速鐵路對軌道平順性有著很高的要求，但由于工后沉降、零部件精度及施工質量等原因，鋼軌鋪設完成后仍需要對軌道進行反復精調。因此有必要對軌道精調措施進行更深的研究，以減少后期調整的工作量。

目前，我國對于軌道動態質量的評價方法常為峰值扣分法和軌道質量指數（TQI）法。峰值扣分法為通過測量軌道各測點每個參數峰值大小來判斷測量值是否超過規定的限界。該方法能準確給出病害的種類、具體位置及損傷程度，因此在鐵路工程中被廣泛應用。但由于此方法在反應軌道的質量情況時不能全面反映出軌道的平均質量狀態，又提出了TQI 方法。它常以200 m 軌道區段作為單元區段，分別計算單元區段上左高低、右高低、左軌向、右軌向、軌距、水平和三角坑七項軌道幾何不平順幅值的標準差之和，來描述區段軌道整體質量狀態。此方法克服了分值扣分法的上述缺點，能有效反映出軌道不平順變化率、周期連續不平順等情況，常用于評定軌道動態質量。因此，本文也采用TQI 作為評判軌道平順性的指標。

有砟高鐵的軌道精調降低TQI 主要有兩方面，一是人工精調，是在大機搗固前或搗固兩遍之間安排人工對于軌距和扣件離縫及狀態的調整，二是基于精測網數據的搗固車對線路方向和高低的調整，也就是對線路平面及高程的調整，使線位達標。人工精調的主要工作是對利用非標軌距塊調整軌距以及軌距的變化率、扣件離縫整治為大機搗固作業提供良好的軌道基礎，同時有效的降低線路的TQI值，若在沒有進行人工精調的線路上進行線形的測量并進行大機的搗固，搗固作業質量降低很有限，軌距的不良、不順以及離縫會使搗固質量明顯的降低。

1.1 軌道不平順質量指數

TQI 是指軌道不平順質量指數，是一種采用數學統計的方法描述區段軌道整體質量狀態的綜合指標和評價方法。也以此為參考合理編制區段綜合維修計劃，指導軌道維修和大機作業以提高軌道狀態的科學性、經濟性、合理性，使維修管理更加科學。TQI 常以200 m 軌道區段作為單元區段，分別計算單元區段上左高低、右高低、左軌向、右軌向、軌距、水平和三角坑七項軌道幾何不平順幅值的標準差之和，其計算公如式（1）所示。

式中，σi為各項幾何偏差的標準差，i=1、2……7，分別為左高低、有高低、左軌向、右軌向、軌距、水平、三角坑，如式（2）所示。

xij是在200 m 單元區段中各項幾何偏差的幅值，其中j=1、2……n；i=1、2……7；n是采樣點的個數，式中200 m 的單元區段中每隔0.25 m 采集一個點，共800 個，即n=800。的均值，如式（3）所示。

xij是在200 m 單元區段中各項幾何偏差的幅值，其中j=1、2……n；i=1、2……7；n是采樣點的個數，式中200 m 的單元區段中每隔0.25 m采集一個點，共800個，即n=800。

1.2 軌道質量指數目標

某有砟高鐵線路設計時速200 km，其動態管理值如表1所示。根據聯調聯試試驗大綱要求，綜合檢測列車在線路上逐步提升運行試驗速度，直至按線路設計速度的110%標準進行最高測試速度運行試驗。因此，在聯調練試期間TQI 檢測標準速度為200 km/h-250 km/h，其檢測標準如表2所示。

表1 軌道動態質量容許偏差管理值

表2 200m區段TQI管理標準

該有砟高速鐵路聯調聯試的TQI目標值為不大于2.5，新線介入時全區段TQI普遍在5.0以上。由于工期緊，人力及大機資源緊張，為了快速有效的降低線路TQI值，提高軌道線路質量，根據現場實際，在軌道經過一遍人工精調及四搗四穩后，對部分地段進行了摸索和實踐，分別采用單一人工精調或單一大機精搗，以及兩者結合的方式進行作業。

人工精調的目的在于補齊線路軌道扣配件、矯正膠墊、消滅鋼軌、軌枕、扣件等加工產生的誤差。人工精調時需消除離縫，保證軌道在車輛通過時減少軌距的變化，避免線路軌道承重時軌距成段發生不良。作業要求其軌距單項調整標準為TQI不大于0.3，軌距精調標準為1 435±0.1 mm，軌距變化率控制在1/3000（表3）。

表3 軌距精調標準

大機精搗主要解決道床快速密實穩定、軌道幾何尺寸滿足設計規范的問題。軌道線路道床進入初穩后，按照穩定+穩定+搗固+穩定+搗固+穩定+搗固+穩定+搗固+穩定的分遍分層的順序進行作業。利用精測網數據對綜合TQI≥2.4的區段進行加強精確搗固，其搗固參數如表4所示。

表4 大機精搗參數

2 動軌檢車數據對比分析

在人工精調及大機精搗作業后，取2020 年5 月4 日至2020 年 5 月 25 日動檢車 和 2020 年 5 月 8 日 至 2020 年 5 月 12日軌檢車的TQI指標及動態II級超限數據進行分析如下：

圖1 動檢TQI趨勢圖

圖2 動檢II級超限數量趨勢圖

由圖1 可知，自 5 月 4 日至 5 月 25 日，由動檢車測得的TQI 數據整體呈下降的趨勢，其上下行TQI 由5 月4 日的2.92、2.79逐步下降至5月25日的2.52、2.53，線路的平順性逐步提高。5月13日動檢車測得的上行TQI突然增加至2.85是由于動檢車側向通過道岔所致。

由圖2 可知，自 5 月 4 日至 5 月 25 日，由動檢車測得的 II級超限數量逐漸下降，其上下行的II級超限數量分別由5月4日的100個、88個逐漸降低至5月25日的0個。

圖3 軌檢TQI趨勢圖

圖4 軌檢II級超限數量趨勢圖

由圖3 可知，由軌檢車測得的TQI 數據整體呈下降的趨勢，其有上下行的 2.86、2.86 下降至2.76、2.79；自 5 月8 日至 5月12日軌檢車測得的上下行TQI逐步增大至3.01、4.00，隨后至 5 月 25 日軌檢車測得的 TQI 又逐步下降至 2.43、2.41，線路的平順性逐步提高，達到聯調聯試要求。5 月12 日動檢車測得的上行TQI突然增大是由于軌檢車側向通過道岔所致。

由圖4可知，自4月27日至5月25日，經人工精調和大機精搗，軌檢車測得的II級超限數量逐漸下降，其上下行的II級超限數量分別由4月27日的199個、168個逐漸降低至5月25日的5個、9個。

3 TQI數據對比分析

從 2020 年 5 月 13 日至 2020 年 5 月 20 日，線路軌距精調與大機精搗共同作業地段、僅軌距精調作業而無大機精搗作業地段，僅大機精搗作業而無軌距精調作業地段分別取30km 分析。其作業前后TQI 值變化情況分別如表5、表6、表7所示。

表5 人工精調與大機精搗結合前后TQI數據對比

表6 線路僅軌距精調后TQI數據對比

表7 僅大機精搗TQI數據對比

由表5可知，當線路軌距精調與大機精搗同時作業時，線路右軌向、左高低、右高低、軌距平順性指標的提升較為顯著，水平、三角坑次之，左軌向提升不明顯，這是因為大機精搗作業設置的方向基準股為增里程方向的左軌。

由表6可知，當線路僅進行軌距精調作業時，對軌距的平順性指標影響最大，TQI 下降率達28.65%，對軌向、高低的影響次之，而對高低、三角坑基本沒有影響。

由表7 可知，當線路僅進行大機精搗作業時，對高低、軌向的平順性指標都有顯著的影響，作業前后其左高低、右軌向、右高低的TQI 下降了32.4%、26.14%及22.25%；大機精搗對水平、三角坑也有較為明顯的影響，作業前后其水平、三角坑的TQI 值分別下降了17.14%、15.89%；大機精搗對軌距基本沒有影響。

由表5、表6 與表7 對比可知，當線路軌距精調與大機精搗共同作業時，線路總體TQI 下降率（20.73%）與僅進行軌距精調作業（7.42%）或僅進行大機精搗作業（16.60%）相比更大，對軌向、高低、水平、軌距、三角坑的影響也更加均衡。因此，人工精調疊加大機精搗能顯著提升線路的平順性。

4 結論

通過此次深度介入某有砟高鐵的線路后期精調工作，實踐大機精確搗固作業疊加人工精調作業降低有砟高鐵TQI的模式，主要有以下結論：

（1）人工精調必須和大機精搗作業相結合，才能快速有效的降低線路的TQI 值。左軌作為大機搗固作業的基準股，降低了標準股的TQI值，加上人工精調對軌距的調整控制，非標準股的軌距TQI值可以同步降低。

（2）大量的動態數據分析表明，“先軌距調整、后大機整道、再扣件調整”的有砟高鐵精調流程對降低TQI值的方法行之有效，且在人工精調后安排大機精確搗固作業對高低、水平、軌向、三角坑的TQI 值改善更為明顯，平均下降幅度在15%以上。

（3）后期在人工精調上盡量安排兩遍以上的精調作業，而且時機很重要。在第一遍軌距精調結束后，及時對軌道線形測量并依據線形數據進行大機精確搗固，第二遍大機精搗后需再次進行人工精調作業，若條件允許可利用線形測量成果對第三遍大機精搗作業后的地段再次進行人工精調作業，對軌距等TQI值較大地段進行重點整治。