徐幼成 上海鐵路局合肥工務段

合武線是我國第一條按照250km/h設計和建設的有砟快速客運專線，動車運營時速為200～250km，其位于安徽省中西部、湖北省東部，東起合肥樞紐站，向西經安徽省合肥、六安、金寨，湖北省麻城等站，終至武漢樞紐漢口站，是中國東西向干線滬漢蓉快速通道的組成部分，建成后將是我國中西部地區(qū)與東部沿海地區(qū)的一條快速通道。合武鐵路正線全長359.361km，橋隧總長為182.895km，2008年12月31日全線開通，2009年4月1日開行動車組。我段管轄正線延長353.466km，站線延長40.437km，道岔86組（其中正線69組），其中曲線有66條，累計長度130.26km，占線路總長的三分之一還多，最大半徑11950m、最小半徑5462m。貨物列車最高時速120km。如何控制好線路質量，確保動車組列車高速、安全、平穩(wěn)運行，這給我段線路養(yǎng)護維修工作提出了更高的要求，特別是長大曲線，部分曲線中還設有豎曲線，控制好曲線的動靜態(tài)幾何尺寸容許偏差成為我們養(yǎng)護維修的重點。實踐證明形成曲線病害的根源是來自于機車車輛與軌道相互作用，而曲線軌道比直線軌道受機車車輛的沖擊力更大、更復雜，加之構造特殊，因而曲線軌道是鐵路線路的薄弱環(huán)節(jié)之一，極容易產生病害。

1 影響曲線質量控制的因素

1.1 曲線頭尾反彎或“鵝頭”

曲線方向不良多發(fā)生在曲線頭尾處，曲線頭尾出現反彎或“鵝頭”的主要原因是養(yǎng)護維修作業(yè)方法不當，如目視指揮撥道過程中的人為因素影響，習慣于上挑，從而破壞了曲線頭尾的正確位置；臨時補修和經常保養(yǎng)作業(yè)時，使用簡易法撥道，由曲線中間向兩端撥道對曲線產生反壓，也會產生曲線的反彎或“鵝頭”；設置曲線緩和曲線長度、超高及軌距加寬遞減不合理，也會產生曲線“鵝頭”；曲線頭尾處道床橫向阻力不足時，在列車動力的沖擊作用下，也會產生曲線“鵝頭”。

1.2 軌道復合不平順影響

線路在同一位置上同時存在垂向和橫向不平順時，稱為軌道復合不平順。軌道復合不平順具有多種形式，當存在水平和方向逆相位復合不平順時，其對行車安全所造成的危害，較單項不平順和其他復合不平順狀態(tài)更為嚴重。水平和三角坑屬于軌道垂向不平順，正矢和軌距遞減不平順是橫向不平順。鋼軌存在硬彎或在日常保養(yǎng)作業(yè)時，如改道作業(yè)中沒有綜合考慮軌道方向、曲線圓順度，造成的局部軌距遞減不順或者軌距逆相位復合，也極易產生軌道復合不平順。因此，當軌道存在逆相位復合不平順時，更容易產生水平加速度和曲率變化率超限。

1.3 水平振動加速度影響

1.3.1 列車作用力影響

列車在通過曲線段時，機車車輛的轉向架最好以自由內接的形式通過，即機車車輛的轉向架的最前位車輪輪緣與外軌作用邊接觸，其它車輪輪緣無接觸地在軌道上自由行駛。當列車由直線段進入曲線段時，仍然會保持原有的行駛方向慣性，這時候主要是靠外軌的約束和引導方才會沿著曲線軌道行駛。而這種強制約束和引導就會產生橫向振動，主要有導向橫向振動、摩擦橫向振動、軌道幾何尺寸偏差引起的橫向振動、未被平衡的離心力引起的橫向振動等。軌道檢查車測量的水平振動加速度是上述橫向振動引起的綜合振動，它的大小和作用方向與軌道幾何狀態(tài)、車輛轉向架內接形式、輪軌接觸狀態(tài)及列車速度等因素有關，其中軌道幾何尺寸偏差和未被平衡的橫向振動是主要因素。

1.3.2 曲線過、欠超高值影響

高速鐵路欠、過超高允許值詳見表1[1]，曲線欠、過超高值大于80mm時，乘客舒適度變化規(guī)律是由一般向較差。根據軌檢車數據統計分析，當曲線欠超高值大于90mm時，Ⅱ級以內的水平加速度將成倍增加。合武線設計是客貨混跑線路，為控制曲線欠超高而設置較大的的超高值是不現實的，而且由于緩和曲線長度限制，超高順坡率也不可能無限大?，F場能控制在不超過1/（10υmax）[2]規(guī)定值（最高速度200～250km/h時為0.5～0.4‰）以下是最理想的狀態(tài)。如采取降低超高的做法，來滿足超高順坡率的要求，會使曲線的欠超高更大，相對而言，水平加速度出分的可能性也將更大。

表1高速鐵路欠、過超高允許值 單位：mm

1.4 曲線圓順度影響

1.4.1 曲線曲率影響

對一條曲線來說，在圓順度理想狀態(tài)下，其半徑是一個不變的常數，而實際上，在列車荷載的不斷沖擊下，曲線的圓順度是變化的。

由公式（1）可以看出曲率△與曲線半徑R成反比關系。

由（1）、（2）公式則可推導出 f=50000×△成立，而曲率的變化也可以通過正矢來反映其變化規(guī)律，如果正矢好，則曲率就穩(wěn)定，反之正矢差則曲率變化大，曲線的圓順度就差。

根據軌檢車對超限峰值摘取的原理，當曲線不圓順時，即在一個檢測距離范圍內有多處不圓順，如出現緩和曲線現場正矢與計劃正矢差之差、圓曲線正矢連續(xù)差時，會產生偏差疊加現象，軌檢車會檢測出高一級別的超限。特別是曲線頭尾存在“鵝頭”、反彎或線路縱斷面不良時，極容易產生晃車現象。在對軌檢車檢測分析中，曲線的圓順度是造成曲率變化率扣分的主要原因。

1.4.2 養(yǎng)護方法不當影響

曲線養(yǎng)護不當也是造成曲線不平圓順的主要原因。在撥正曲線工作時，沒有結合軌道幾何尺寸偏差值的影響，而單純撥道。如鋼軌硬彎、軌距遞減不順、軌底坡不一致，造成撥道后不能鞏固方向。撥正曲線時，沒考慮道床橫向阻力的作用，撥正時強壓鋼軌，使撥道后鋼軌很快發(fā)生彈性恢復。

2 控制措施

2.1 整治曲線反彎或“鵝頭”，保持曲線頭尾的位置

在曲線整治作業(yè)前，首先要把曲線兩端直線大方向撥好，使曲線頭尾處于正確的位置上，與前后直線線路銜接順直。曲線頭尾出現反彎或“鵝頭”時，必須及時整治，以免加劇曲線方向不良。曲線頭尾的直線段必須采取激光撥道，每隔200～400m確定激光對中點，每次撥道量不宜超過30mm，超過30mm要分次撥道。

按規(guī)定合理設置好緩和曲線各點正矢，曲線頭尾直緩（ZH）或緩直（HZ）點正矢做到寧大勿小。我國高速鐵路規(guī)定，旅客乘坐舒適度要求的豎向離心加速度允許值取0.4m/s2，當超過這個值時，緩和曲線的超高順坡要做到“削頂補坑”，即以豎曲線線型連接，緩和曲線始點直緩（ZH）點為補坑（超高大點），緩和曲線終點圓緩（YH）點為削頂（超高小點）。在緩和曲線的始點和終點設置的豎曲線小長度不宜小于25m，并以曲線HY和YH點作為豎曲線的頂點，豎曲線半徑不得小于15000m。

2.2 合理設置欠、過超高

列車運行至曲線地段時，會產生離心力使乘客感覺不適，因此曲線地段應根據列車運行速度及曲線半徑進行超高設計。超高H計算公式為：（式中v為設計速度，R為曲線半徑）。對于高低速列車共線的情況，還要對曲線超高進行合理匹配，合武鐵路是按250km／h客運列車和120km／h貨物列車匹配、“欠小過大”的設計原則來設置曲線超高。其中欠超高允許值影響旅客乘坐的舒適度，在超高設置時將高速列車欠超高控制在“良好40mm”左右，過超高控制在“一般80mm”以內，使高速列車獲得較好的乘坐舒適度（見表1）。

2.3 制定曲線靜態(tài)幾何尺寸容許偏差管理值規(guī)定

為實現對高速線路養(yǎng)護和質量的有效控制，我段根據軌道檢查車對峰值管理項目內容，即軌道動態(tài)局部不平順十個檢查項目（軌距、水平、高低、軌向、三角坑、車體垂向振動加速度、橫向振動加速度、加速度的變化率、軌距變化率和曲率變化率），制定曲線靜態(tài)幾何尺寸容許偏差管理值規(guī)定。軌道靜態(tài)幾何尺寸容許偏差管理值、曲線正矢容許偏差管理值分別見表2和表3。

表2線路軌道靜態(tài)幾何尺寸容許偏差管理值 單位：mm

表3曲線正矢容許偏差管理值 單位：mm

2.4 建立曲線橫距精確定位系統

建立曲線橫距（精確定位系統），采用控制樁進行三維控制，曲線地段每20m埋設一處，自曲線起始里程埋起，至曲線終點不足20m按實際長度埋設，保證最后一根樁對準曲線終點。每半年刷新一次曲線的各種標志，包括曲線要素、超高、正矢以及線下的反光標牌等，要求正確清晰，對反光標牌損壞的要及時更換新標牌。曲線橫距容許偏差管理值分別按表4規(guī)定。

表4曲線橫距容許偏差管理值 單位：mm

2.5 檢查與偏差處置

2.5.1 動態(tài)檢測與偏差處置

客運專線以動態(tài)檢查為主，靜態(tài)檢查為輔。目前動態(tài)檢測主要有四種方式：一是鐵道部動檢車；二是部、局軌道檢查車；三是車載式線路檢查儀；四是便攜式線路檢查儀。

動檢車是同速檢測（250km/h）每月三次，上、中、下旬各一次；軌檢車是低速檢測（200km/h以下）每月一次。除此之外，動車組機車上還裝有晃車儀，以及日常添乘檢查。對動態(tài)檢查出現的Ⅱ級及以上報警處所，及時傳至相關車間和工區(qū)，以便工區(qū)派員現場進行復核，對于確實存在的病害則利用當日的維修天窗進行消滅。同時根據軌道實際狀態(tài)制定維修計劃，進行日常保養(yǎng)、預防性計劃維修和緊急補修。

2.5.2 靜態(tài)檢查與偏差處置

線路車間每季度用手推式軌道檢查儀對曲線全面檢查一遍。對靜態(tài)檢查出的Ⅱ級及以上偏差，工區(qū)應及時消滅。軌距、水平檢查時要做到逐根檢查。作業(yè)驗收時，軌距遞減率控制在0.3‰以內，水平連續(xù)2mm范圍內，遞減率也控制在0.3‰以內。正矢用20m弦繩測量時，每5m點逐點檢查，正矢標定精確到小數點后一位，現場檢查目估到小數點后一位。2.5.3晃車點檢查與偏差處置

(1)晃車點正矢檢查與偏差處置。對動檢車、添乘機車等檢查出來的不良處所，檢查時找準晃點對應的現場地點，在前后各延長30m范圍內，用20m弦線按2.5m加密逐點檢查，記錄下現場量測各點的實際正矢，以平均值為該段曲線的設計正矢，算出現場正矢和該平均值的差值，同時用簡易撥道法計算出各點的撥量(詳見圖1)。

圖1 晃點加密2.5m檢查圖

平均正矢計算公式為：F=（f1+f2+f3+f4+f5+f6+…+fn）/N，偏差處置時，按照計算出的撥量，對點依次進行撥道。對局部存在反向彎曲的地點，宜采用四臺撥道器對向撥道。撥道后及時回填道碴，平整道床。撥道完畢后，全面復查一遍該區(qū)段正矢，偏差大的再重復上一流程，直到所有正矢差滿足表3規(guī)定限值，本次作業(yè)完畢。

（2）晃車點軌道不平順檢查與偏差處置。曲線軌道不平順處所起道作業(yè)時，在作業(yè)點前后軌枕頭外側應有足夠的道砟。起道量控制在30mm左右，搗固前先放正枕木，一律用電動搗固棒搗固，要注意搗固均勻，消滅暗坑吊板。搗固作業(yè)時，做到夯拍道床邊坡和砟肩同步進行。對小方向和軌距變化率超過0.3‰的的部位，通過細撥細改矯直鋼軌硬彎，達到方向良好。改道時以調整軌距塊為主，及時消滅扣板離縫現象。

2.6 制定曲線地段大機作業(yè)標準

合武線養(yǎng)護維修作業(yè)采用機械化，它不僅提高了養(yǎng)護維修的工作效率，而且提高了養(yǎng)護維修的質量。人工作業(yè)只是在檢測車檢測出現個別晃車點時，才由養(yǎng)路工區(qū)上道作業(yè)。大型養(yǎng)路機械組合主要由搗固機（D）、穩(wěn)定車（W）、配碴車（P）組成，每2D1W1P為1個作業(yè)組進行實施（3X搗固機按2D1P配置）。前面一臺搗固機按精確法起撥道，后面一臺搗固機順平，隨后穩(wěn)定、配碴。

2.6.1 大機作業(yè)準備

(1)大機作業(yè)前，車間安排人員對曲線頭尾直線段的大方向進行預撥。

(2)軌距、膠墊必須整正到位。軌距控制在（0，-1.5）之間，軌距變化率嚴格控制在0.3‰以內，且連續(xù)10塊板無交替變化；橡膠墊板無缺少、損壞、歪斜。

(3)零配件齊全有效。軌距擋板位置準確，平貼軌底，頂緊擋肩；彈條扣件螺栓扭矩達到80～150Nm，彈條中部前端下顎貼緊軌距擋板（離縫不大于1mm）；螺桿除銹涂油。

(4)預卸預拉石砟。搗固作業(yè)前預拉石砟，根據起道量提前預卸石砟，保證搗固區(qū)域和砟肩堆滿石砟；穩(wěn)定作業(yè)前及時回填鎬窩，保證左右股道床石砟均衡；不得破壞搗固車夯拍成形的砟肩面。

(5)軌枕狀態(tài)良好。大機作業(yè)前更換失效軌枕；軌枕間距達標，不得歪斜。

(6)提供技術資料和起撥道量。準確提供曲線要素等技術資料。作業(yè)前應利用精測樁復核曲線正矢，線形不良曲線必須重新精測，確定曲線要素并計算撥道量，個別正矢點偏差也應提供撥量，每隔5根軌枕標注；直線段每隔200～400m提供激光對中撥道量；作業(yè)前利用精測樁，組織縱斷面測量，拉坡設計計算起道量，豎曲線地段起道量進行修正，每隔5根軌枕標注起道量。

2.6.2 大機作業(yè)方法

(1)大機起道。采取精確法起道，起道量原則上控制在30mm以下。實際起道量超過40mm時分層起道。遇有線橋結合部、橋涵過渡段、大抬道等薄弱地段視具體情況安排補強搗穩(wěn)。

(2)大機撥道。直線地段采取激光撥道，無激光或激光不能正常使用時，禁止作業(yè)；曲線必須按提供的撥量精確撥道。

(3)大機起撥道應在直線上順坡，嚴禁在緩和曲線順坡，順坡長度不小于起道高度的1600倍，嚴格控制并確認起止點起道量、撥道量全部歸零。

(4)大機搗固。線路搗固必須按“2X”自動作業(yè)模式作業(yè)，全部兩次插鎬逐孔連續(xù)搗固，鋼軌接頭（包括絕緣接頭）等薄弱處所插鎬4次加強，插鎬深度設置416mm（Ⅲ型枕），夾持時間0.6s或以上，搗鎬下插深度須達到枕底以下15mm，夾持壓力和夾持幅度必須達到規(guī)定要求。穩(wěn)定車橋上作業(yè)時，要求道砟厚度不小于150mm，振動頻率不小于30Hz，并不得在橋梁范圍內起停振。

(5)砟肩夯拍。與搗固同步全程振動夯拍道床砟肩，夯拍激振器必須打開，增強搗固密實效果。

(6)動力穩(wěn)定：中低速穩(wěn)定，垂直預加載8.0～10.0MPa，預置下沉量 5～12(mm)，振動頻率 28～35Hz，作業(yè)速度 0.8～1.5km/h。當天搗固應同步、連續(xù)、勻速穩(wěn)定，穩(wěn)定作業(yè)嚴禁出現脫節(jié)現象。

(7)檢測記錄。搗固車、穩(wěn)定車作業(yè)時同步使用記錄儀，全程檢測作業(yè)后線路水平、軌向和曲線超高、正矢，監(jiān)控作業(yè)質量。記錄數據作為驗收依據，并保存一年備查。

(8)配砟整形。搗前配砟搗后整形，配砟整形車來回作業(yè)，保證搗固前搗固區(qū)域配足道砟，搗固后砟肩堆高、道床斷面符合標準。

2.6.3 大機作業(yè)驗收標準

(1)搗固作業(yè)標準。搗鎬下插后與軌枕面平齊的位置必須在鎬掌上沿248mm以上；夾持油缸的伸出量必須達到50mm以上；作業(yè)后軌枕沒有插痕。

(2)線路定位系統質量標準。線路定位系統采用垂距控制縱斷面，采用橫距控制平面。允許偏差為：垂距差10mm，垂距變化值0.2mm/m。

(3)作業(yè)質量標準執(zhí)行表2、表3中的第一項作業(yè)驗收標準。

3 結束語

合武線開通運營一年多來，特別是2009年4月1日動車組正式開行以來，我段安全優(yōu)質地完成了線路質量的動靜態(tài)幾何尺寸容許偏差控制，特別是對曲線軌道靜態(tài)幾何尺寸容許偏差做到了有序可控，乘客舒適度良好，實現了動車組安全、平穩(wěn)運行。鐵道部0#動檢車優(yōu)良率達100%，均km扣分小于0.6。

高速鐵路在我國的發(fā)展仍處起步階段，養(yǎng)護維修標準仍在處在逐步完善過程中，特別是對于高速線路曲線的養(yǎng)護和質量控制更是處在研究與應用相互論證的階段。對于普通鐵路（120km/h以下），我們的養(yǎng)護維修工作積累了幾十年的經驗，形成了較完整的養(yǎng)護維修體系，但高速鐵路不同于普通鐵路，更何況曲線病害的形成原因錯綜復雜，要實現對高速鐵路的有效控制，應加強軌道動態(tài)檢測力度，及時掌握軌道質量狀態(tài)，指導線路養(yǎng)護維修，確保鐵路運輸安全。對此筆者有以下幾點體會：

(1)國外軌檢車技術已向著無移動部件、檢測項目齊全、故障判斷高智能化、檢測系統網絡化、檢測數據處理科學化的方向發(fā)展。加快引進并消化國外高速檢測新技術，研制適合我國高速鐵路的動檢車，加強對長波的檢測。

(2)高速鐵路的養(yǎng)護工作仍然要認真貫徹“預防為主，防治結合，修養(yǎng)并重”原則，嚴格執(zhí)行綜合維修、經常保養(yǎng)和臨時補修標準化作業(yè)程序，把軌道不平順管理作為工務部門的重要工作來抓，綜合提高線路的安全性和穩(wěn)定性。

(3)合理地實施“天窗修”和“狀態(tài)修”，各項檢查及作業(yè)應盡可能地全部安排在天窗點內進行，避免行車干擾。有條件時，天窗點盡量安排在白天進行，這樣能夠提高作業(yè)質量，降低養(yǎng)修成本，消除夜間施工作業(yè)的不利因素。

(4)建立全路和地區(qū)性地面綜合數據處理中心，并建設相應信息系統，負責所轄范圍內固定設備、設施檢測和維修信息的數據處理，進行惡化趨勢分析。根據處理、分析結果，制定工務設備、設施養(yǎng)護維修計劃建議，提供對養(yǎng)護維修的決策支持。