李先明，王基全，張先軍，朱海城，孫玉蘭

(哈大鐵路客運專線有限公司，沈陽 110002)

道岔作為線路的三大薄弱環(huán)節(jié)之一，直接影響列車的行車速度和安全，在高速鐵路中占有十分重要的特殊地位。

我國高速無砟道岔主要是18號及以上道岔，近年來通過秦沈客專、京津城際、武廣、鄭西、滬寧客專、京滬高鐵等線路的實踐，我國無砟道岔也經(jīng)歷了消化、吸收、創(chuàng)新和自主研發(fā)的過程，形成了一整套先進、成熟、經(jīng)濟、適用、可靠的技術(shù)和經(jīng)驗，截止目前國產(chǎn)無砟道岔使用情況良好并已在全路推廣運用。

1 哈大客運專線無砟道岔工程概況

哈大鐵路客運專線縱貫東北三省，區(qū)間正線采用CRTSⅠ型板式無砟軌道，車站兩端咽喉區(qū)及線路所采用軌枕埋入式及雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)。哈大客運專線正線全長904 km，設(shè)計時速350 km，其中新建16個中間站房，鋪設(shè)無砟道岔166組，是目前我國乃至世界嚴(yán)寒地區(qū)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)最高、設(shè)計運營速度最快的無砟軌道結(jié)構(gòu)。

2 無砟道岔總體施工方案

哈大客運專線無砟道岔主要采取“長枕埋入式無砟道岔工廠預(yù)組裝，公路整體運輸，現(xiàn)場精調(diào)并灌注混凝土”的施工方法，并使用了道岔平移臺車、精調(diào)支架系統(tǒng)、GRP1000軌道狀態(tài)測量儀和斯密特鋁熱焊等先進的工裝和設(shè)備，施工中著重解決了無砟道岔施工過程的運輸、組裝、測量、精調(diào)、混凝土澆筑、鋼軌焊接、鎖定等關(guān)鍵技術(shù)難題。

哈大客運專線無砟道岔施工流程如下:施工準(zhǔn)備—測量定位—組裝平臺—轉(zhuǎn)轍器、轍叉軌排就位—剩余岔枕鋪設(shè)—擺放彈性鐵墊板、扣件—安裝其他鋼軌件—豎向支持螺桿安裝—高程調(diào)整—地錨或側(cè)向支撐安裝、橫向調(diào)整—綁扎鋼筋、立模板—檢查與精調(diào)—轉(zhuǎn)換設(shè)備預(yù)安裝—工電聯(lián)調(diào)—拆除轉(zhuǎn)換設(shè)備—檢查、精調(diào)、固定—混凝土澆筑、養(yǎng)生、拆除支撐系統(tǒng)、拆模—檢查、精調(diào)—焊聯(lián)道岔—安裝轉(zhuǎn)換設(shè)備、工電聯(lián)調(diào)—檢查調(diào)整、維護驗收。施工流程詳見圖1。

圖1 哈大客運專線無砟道岔施工流程

3 工電聯(lián)調(diào)有關(guān)要求、常見問題分析及過程控制

3.1 道岔工電聯(lián)調(diào)情況說明

根據(jù)相關(guān)規(guī)范文件的要求，道岔電務(wù)轉(zhuǎn)換設(shè)備安裝調(diào)試完成后，線路聯(lián)調(diào)聯(lián)試前要組織進行道岔工電聯(lián)調(diào)工作。工務(wù)和電務(wù)技術(shù)人員相互配合對各項檢測項點進行系統(tǒng)調(diào)整，保證道岔軌距、方向、密貼和間隔等幾何尺寸檢測值;轉(zhuǎn)換裝置、鎖閉裝置等電務(wù)設(shè)備工作性能達到驗標(biāo)要求。國產(chǎn)無砟道岔設(shè)計理論和制造工藝和進口道岔都存在一定區(qū)別，道岔在工電聯(lián)調(diào)過程中會出現(xiàn)一些影響質(zhì)量和安全的問題。

3.2 常見問題分析和驗收要求

3.2.1 道岔幾何尺寸超限問題

原因分析:高速無砟道岔不同于普速道岔，各項鋪設(shè)要求極為嚴(yán)格，作為一個系統(tǒng)工程，在道岔的運輸、組裝、調(diào)試等過程中，任何一個細(xì)節(jié)疏忽都會影響道岔的鋪設(shè)效果。哈大客運專線無砟道岔鋪設(shè)定位偏差及驗收幾何尺寸靜態(tài)驗收標(biāo)準(zhǔn)詳見表1。

表1 道岔定位允許偏差 mm

表2 無砟道岔靜態(tài)(直向)平順度允許偏差 mm

驗收要求:鋪岔單位應(yīng)嚴(yán)格按照《高速鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》(TN10754—2010)等相關(guān)規(guī)范的要求，使用軌道幾何狀態(tài)測量儀進行道岔平面位置和高程的測試，認(rèn)真進行檢查和調(diào)整，確保道岔幾何尺寸等各項靜態(tài)數(shù)據(jù)滿足驗收要求。圖2、圖3為軌道幾何狀態(tài)測量儀進行檢測作業(yè)。

圖2 GRP1000軌檢車現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集

圖3 數(shù)據(jù)調(diào)整過程

3.2.2 尖軌和心軌存在2 mm左右的不足位移問題

原因分析:(1)臺板與活動軌件(尖軌、心軌)軌底存在摩擦阻力，最后牽引點至固定端距離較長，在摩擦阻力作用下變形不足是產(chǎn)生不足位移的主要原因;(2)細(xì)長軌件也存在一定彈性恢復(fù)滯后或殘余;(3)活動軌件彎折殘余應(yīng)力釋放;(4)國產(chǎn)鋼軌材質(zhì)不均變形規(guī)律性差;(5)對于心軌還存在側(cè)股后端滑移摩擦阻力對軌件產(chǎn)生的彎矩影響;(6)道岔鋪設(shè)后至運營前，長期采用鉤鎖器鎖定，造成活動軌件不能自由伸縮后導(dǎo)致軌件塑性變形，是不足位移產(chǎn)生的重要原因;(7)影響不足位移大小的其他因素還有環(huán)境溫度變化，臺板與尖軌軌底摩擦阻力變化等。

為確保道岔的密貼，考慮國產(chǎn)道岔的設(shè)計線形、鋼軌材質(zhì)、生產(chǎn)工藝等因素，道岔尖軌制造時均進行了反變形設(shè)置，這樣可較大程度減緩不足位移。

現(xiàn)場調(diào)整時主要采取活動軌件的反變形處理、活動軌件固定端方向調(diào)整、減小摩擦阻力和調(diào)整特殊部位頂鐵頂靠等措施對不足位移進行修正。但在實際操控中受軌件應(yīng)力釋放、摩擦阻力變化、環(huán)境溫度變化等諸多因素的影響，不足位移在現(xiàn)場的體現(xiàn)是不斷變化。

驗收要求:道岔廠家配合鋪岔單位對不足位移情況進行綜合整治，必須確保聯(lián)調(diào)聯(lián)試前軌檢車檢測消滅Ⅲ級扣分，并在聯(lián)調(diào)聯(lián)試期間根據(jù)動檢數(shù)據(jù)對不足位移進行調(diào)整，確保消滅Ⅰ級及以上扣分，人體添乘無明顯晃車現(xiàn)象。

3.2.3 尖軌虛開問題

原因分析:(1)為保證道岔尖軌線形和密貼要求，在道岔尖軌牽引點之間、牽引點至固定端之間，進行了反變形設(shè)置，受反變形設(shè)置的影響，尖軌虛開現(xiàn)象比較普遍;(2)尖軌在輥輪上橫移，轉(zhuǎn)換速度的慣性也會造成一定的虛開現(xiàn)象。

驗收要求:道岔廠家配合鋪岔單位對尖軌虛開進行綜合整治，在充分保證不足位移、牽引點間密貼的前提下，適當(dāng)減少反變形量，確保在自然狀態(tài)下尖軌虛開量控制在8 mm以內(nèi)，然后根據(jù)《客運專線鐵路道岔鋪設(shè)手冊》等規(guī)范文件的要求，使用防跳限位裝置將尖軌開程控制在±3 mm以內(nèi)，以避免虛開口過大損傷到轉(zhuǎn)轍器表示缺口。

3.2.4 轉(zhuǎn)轍機鎖閉框兩側(cè)墊片調(diào)整厚度不均問題

原因分析:(1)尖軌由于道岔在設(shè)計時直、曲股的尖軌軌腰至非工作邊尺寸不一致，且轉(zhuǎn)換設(shè)備為滿足現(xiàn)場便于更換而設(shè)計成尺寸一致的通用件，導(dǎo)致鎖閉鐵與鎖閉框間調(diào)整片出現(xiàn)厚度不均現(xiàn)象，尖軌第二牽引點處理論上內(nèi)、外側(cè)的調(diào)整片厚度分別為10 mm、3 mm，但考慮道岔尖軌、鎖閉框等組件制造公差累積的影響，個別道岔在該處的加片不均現(xiàn)象尤為明顯，甚至出現(xiàn)尖軌外側(cè)不能預(yù)置調(diào)整片的現(xiàn)象;(2)心軌二動轉(zhuǎn)換設(shè)備與心軌為間接連接，影響因素多，且處于翼軌最大彎折角度之間，工電尺寸保證困難;為減小轉(zhuǎn)換力，多數(shù)心軌反位時轉(zhuǎn)換不到位，也是造成心軌二動范圍調(diào)整片厚度偏少的重要原因。

驗收要求:預(yù)置調(diào)整片的數(shù)量，現(xiàn)有規(guī)范沒有明確要求，為確保道岔運營過程中轉(zhuǎn)換設(shè)備的調(diào)整和維修，以及尖軌密貼調(diào)整的需要，根據(jù)現(xiàn)場實際情況和其他客專的驗收經(jīng)驗，鎖閉框應(yīng)能至少預(yù)置1 mm厚調(diào)整片，驗收過程中，道岔廠家要對不能預(yù)置調(diào)整片的組件進行整改，詳見圖4。待相關(guān)規(guī)范完善后，建設(shè)單位應(yīng)根據(jù)最終確定預(yù)置調(diào)整片的最少數(shù)量和整改方案，組織相關(guān)單位對轉(zhuǎn)轍機鎖閉框兩側(cè)墊片調(diào)整厚度不均的現(xiàn)象進行徹底整治。

圖4 鎖閉框調(diào)整片預(yù)置

3.2.5 尖軌、心軌密貼段(牽引點間)夾異物檢測超標(biāo)問題

原因分析:根據(jù)《道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備安裝技術(shù)條件(暫行)》的要求，尖軌的密貼段，在牽引點間設(shè)密貼檢查器，有5 mm及以上水平間隙時，不應(yīng)接通道岔表示?，F(xiàn)場尖軌夾異物超標(biāo)的現(xiàn)象為道岔密貼檢查器調(diào)整不到位引起的。

心軌牽引點間的夾異物也是影響安全的重要因素，但是受可動心軌轍叉結(jié)構(gòu)影響，在道岔設(shè)計中還未形成心軌牽引點間的夾異物檢測設(shè)備。因此該項未納入道岔檢查項目。

驗收要求:尖軌夾異物檢測超標(biāo)的現(xiàn)象，在現(xiàn)場工電聯(lián)調(diào)中，對密檢器進行調(diào)整，使其達到相關(guān)驗收要求。

鑒于心軌密貼段(牽引點間)夾異物檢測在設(shè)計過程中未進行考慮，道岔驗收時只對心軌牽引點處進行夾異物檢測，密貼段夾異物檢測不作為驗收項點進行驗收。由于心軌密貼段(牽引點間)夾異物確實存在安全隱患，驗收單位驗收時可將該問題作為靜態(tài)驗收遺留問題進行記錄。建設(shè)單位、鐵路局應(yīng)配合鐵道部有關(guān)部門進行科研攻關(guān)，盡可能消除安全隱患。圖5為心軌牽引點處4 mm檢測。

3.2.6 道岔靜態(tài)宏觀密貼問題

原因分析:《道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備安裝技術(shù)條件(暫行)》(運基信號［2010］386號文)等規(guī)范對道岔密貼進行了詳細(xì)的闡述?！凹廛壟c基本軌、心軌與翼軌應(yīng)達到靜態(tài)宏觀密貼，尖軌與基本軌，心軌與翼軌間牽引點中心處允許有不大于0.5 mm的間隙”，在道岔工電聯(lián)調(diào)過程中，部分單位將“靜態(tài)宏觀密貼”理解為“自然密貼”作為道岔電務(wù)轉(zhuǎn)換設(shè)備前驗收的依據(jù)，這樣會直接導(dǎo)致道岔鋪設(shè)狀態(tài)達不到驗收要求。

圖5 心軌牽引點處4 mm檢測

(1)尖軌與基本軌:在理論上，尖軌與基本軌是在貼合狀態(tài)下設(shè)計的。但是在摩阻力存在的情況下，按理論線形設(shè)計與制造，會造成無牽引力部位尖軌轉(zhuǎn)換不到位的情況，出現(xiàn)不足位移、配合間隙過大及線形不正確的問題。為此在設(shè)計中，對尖軌密貼段終端和跟端固定端之間進行了反變形設(shè)計。以18號客專道岔為例，其尖軌最大反變形偏移量達到6 mm，在實際制造中，除按設(shè)計進行反變形曲線頂調(diào)外，還在牽引點之間采用了一定程度的反變形設(shè)置，以保證尖軌的密貼和線形正確。但是基本軌線形、頂鐵支距仍按理論進行。因此部分頂鐵與尖軌軌腰貼靠產(chǎn)生一定的反作用力，是不可避免的。

綜合以上情況，在摩阻力為0的情況下形成自然密貼是不可能的，密貼情況也隨著摩阻力的變化略有差別。

據(jù)調(diào)查，在實際鋪設(shè)狀態(tài)下，受摩擦阻力影響尖軌與基本軌的密貼狀態(tài)基本保持良好。大多數(shù)滿足宏觀密貼(尖軌尖端縫隙小于3.0 mm)，在牽引點施加外力的條件下，靜態(tài)密貼均可保證。

(2)心軌與翼軌:心軌與翼軌的貼合關(guān)系較為復(fù)雜，在理論上、設(shè)計上和實際制造中都不能保證自然密貼。原因分析如下。

①可動心軌結(jié)構(gòu)

客專18號可動心轍叉長心軌為彈性可彎結(jié)構(gòu)，短心軌跟部與叉跟尖軌形成斜接頭滑移結(jié)構(gòu)，且設(shè)計上直側(cè)股均處于密貼狀態(tài)。

當(dāng)反位向正位轉(zhuǎn)換時，滑移接頭存在一定的摩阻力，造成長短心軌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，產(chǎn)生一定的彈性;同時在轉(zhuǎn)換過程中短心軌會產(chǎn)生變形，也要產(chǎn)生一定的反彈力。

正位向反位轉(zhuǎn)換時，長心軌處于彈性變化最大位置，反彈力最大，同時滑移接頭存在摩阻力，因此一般情況反位時轉(zhuǎn)換力和密貼力大于定位。

因此，假設(shè)在心軌與臺板無摩阻力的情況下，形成自然密貼是達不到的。

②心軌軌底和臺板的摩擦阻力

這種摩擦阻力是必然存在的，隨著部位不同產(chǎn)生的影響也不同，最后一個牽引點以前，由于牽引力的作用，軌件可轉(zhuǎn)換到位，轉(zhuǎn)換過程中摩阻力影響轉(zhuǎn)換力的大小，靜止后，則對心軌的回彈起阻滯作用，對減小回彈有利;最后一個牽引點后至固定端之間的摩阻力，對軌件的移動起阻滯作用，而這種阻滯作用除了影響轉(zhuǎn)換力和不足位移的同時，還對軌件形成彎矩，增加反彈力。

③組裝狀態(tài)

反變形影響:由于叉跟尖軌與短心軌摩阻力存在，長心軌彈性可彎段變形反彈力存在、心軌與臺板之間摩阻力存在，若完全按設(shè)計線形組裝，心軌在轉(zhuǎn)換時會產(chǎn)生較大的不足位移，為緩解不足位移，在心軌間隔鐵連接以后部位進行適當(dāng)反變形頂調(diào)以抵消不足位移。但為了保證線形，需要個別頂鐵進行緊密頂靠，會產(chǎn)生一定的反彈力，也是心軌難以自然密貼的原因之一。

同時長短心軌之間利用間隔鐵及緊定螺栓形成整體的同時，受組裝狀態(tài)、緊定力矩、軌件變形等影響會組件的自身剛度、組裝的內(nèi)應(yīng)力會有所不同，也會影響回彈力的大小。

短心軌與叉跟尖軌的密貼力產(chǎn)生的摩阻力。由于客專道岔此部位要求直側(cè)向運行均保持密貼，且廠內(nèi)組裝技術(shù)要求較嚴(yán)(尖端0.2 mm，其余部位0.5 mm)，加之尖端部位短心軌存在彎折點，所以為了保證密貼，間隔鐵、扣板等頂靠較嚴(yán)，個別轍叉可能會產(chǎn)生較大的密貼力，造成摩阻力增加。

綜上所述，受多種作用力同時作用，心軌與翼軌保持自然密貼是不能實現(xiàn)的。

驗收要求:道岔驗收時尖軌與基本軌、心軌與翼軌進行靜態(tài)宏觀密貼檢測時，應(yīng)根據(jù)《客運專線鐵路道岔鋪設(shè)手冊》等規(guī)范文件的要求，在牽引點處施加外力的狀態(tài)下對各部密貼要求進行檢測，密貼要求應(yīng)滿足相關(guān)驗收要求(第一牽引點前縫隙小于0.5 mm，其余部位小于1.0 mm)。圖6、圖7為鉤鎖狀態(tài)下檢查道岔靜態(tài)宏觀密貼。

3.2.7 轉(zhuǎn)換設(shè)備轉(zhuǎn)換阻力問題

原因分析:道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備的轉(zhuǎn)轍機額定功率是根據(jù)道岔理論轉(zhuǎn)換力和安全系數(shù)選定的。道岔電務(wù)轉(zhuǎn)換設(shè)備安裝后，電務(wù)應(yīng)配合工務(wù)進行道岔調(diào)整，局部細(xì)調(diào)軌距、支距及軌向調(diào)整，重點對尖軌和可動心軌密貼段檢查調(diào)整，使允許偏差符合設(shè)計要求，同時轉(zhuǎn)換設(shè)備轉(zhuǎn)換阻力均應(yīng)小于設(shè)計指標(biāo)，轉(zhuǎn)換設(shè)備在轉(zhuǎn)動過程中應(yīng)動作平穩(wěn)、靈活，無卡阻現(xiàn)象，鎖閉裝置正確鎖閉、表示正確。工電聯(lián)調(diào)過程中，任何一方調(diào)整不到位均可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)換阻力超標(biāo)。圖8為轉(zhuǎn)換設(shè)備的安裝流程。

圖6 尖軌與基本軌密貼檢查

圖7 尖軌與基本軌密貼檢查

圖8 道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備安裝流程

驗收要求:道岔轉(zhuǎn)換阻力備是否正常直接關(guān)系到道岔的正常轉(zhuǎn)換，對線路運營安全起著決定性作用，工電聯(lián)調(diào)中要確保各牽引點轉(zhuǎn)換阻力均小于按規(guī)定配置的轉(zhuǎn)轍機額定功率，達到驗收要求。

據(jù)調(diào)查，在工電聯(lián)調(diào)過程中，通過工務(wù)、電務(wù)人員相互配合、系統(tǒng)調(diào)整，道岔轉(zhuǎn)換阻力能夠滿足設(shè)計指標(biāo)要求。表3為哈大客?，F(xiàn)場轉(zhuǎn)換阻力檢測結(jié)果。

表3 哈大客專18號道岔轉(zhuǎn)換阻力明細(xì)

5 結(jié)語

哈大客專無砟高速道岔按照客專線(07)009-Ⅰ制造和施工，道岔鋪設(shè)狀態(tài)滿足《高速鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》(TN10754—2010)等規(guī)范文件要求。

國產(chǎn)道岔的設(shè)計和制造均在進口道岔基礎(chǔ)上進行了優(yōu)化和創(chuàng)新(轉(zhuǎn)轍器區(qū)域不設(shè)置軌距加寬、道岔側(cè)股中心圓曲線理論起點至直股中心線設(shè)定12 mm偏離值、轍叉增設(shè)護輪軌等)，在道岔工電聯(lián)調(diào)過程中會出現(xiàn)上述不易控制和調(diào)整的問題。

根據(jù)問題產(chǎn)生的原因及機理、結(jié)合各類規(guī)范文件的要求以及有關(guān)專家的解釋和說明，上訴問題均能得到較好的解決，且能滿足相關(guān)驗收要求。哈大客運專線無砟高速道岔暴露的一系列問題對國產(chǎn)道岔的鋪設(shè)和驗收過程具有一定參考意義。

6 建議

從上述道岔工電聯(lián)調(diào)中反映的一系列問題中可以看出，道岔鋪設(shè)是一個全面的系統(tǒng)工程，專業(yè)范圍廣、技術(shù)含量高、驗收要求嚴(yán)。各項檢查項點相互影響、相互制約，任何數(shù)據(jù)超限都可能影響工電聯(lián)調(diào)效果甚至道岔的整體質(zhì)量。

作為國務(wù)院《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》的重要組成部分，目前高速鐵路正處于全面發(fā)展階段。我們要抓住這個機遇，從基礎(chǔ)做起，從細(xì)節(jié)做起，遵循“專業(yè)化、機械化、標(biāo)準(zhǔn)化”原則，進一步細(xì)化和完善道岔施工工藝，從本質(zhì)上提高道岔鋪設(shè)質(zhì)量，保證道岔的驗收和運營要求。

［1］鐵道部建設(shè)管理司.TN10754—2010 高速鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中國鐵道出版社，2011.

［2］鐵道部工程管理中心.工管技［2008］7號 客運專線無砟軌道道岔鋪設(shè)暫行技術(shù)條件［S］.北京:中國鐵道出版社，2008.

［3］鐵道部工程管理中心.客運專線鐵路道岔鋪設(shè)手冊(工管工［2009］104號)［S］.北京:中國鐵道出版社，2009.

［4］鐵道部工程管理中心.工管技［2011］35號 關(guān)于印發(fā)《無砟軌道和高速道岔首件工程評估實施細(xì)則》的通知［S］.北京:鐵道部工程管理中心，2011.

［5］鐵道部運輸局.運基信號［2010］386號 關(guān)于印發(fā)《道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備安裝技術(shù)條件(暫行)》的通知［S］.北京:鐵道部運輸局，2010.

［6］鐵道部建設(shè)管理司.鐵建設(shè)［2010］240號 高速鐵路信號工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中國鐵道出版社，2011.

［7］鐵道部建設(shè)管理司.鐵建設(shè)［2010］241號 高速鐵路信號工程施工技術(shù)指南［S］.北京:中國鐵道出版社，2011.