周德培 中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司蕪湖工務(wù)段

1 引言

早在2010年我國(guó)武廣高速鐵路試運(yùn)行期間，就曾發(fā)生連續(xù)晃車報(bào)警動(dòng)車組自動(dòng)停車事件。3月初，鐵道部高速技術(shù)組在組織調(diào)研動(dòng)車晃車原因分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)除鋼軌頂面正常輪軌接觸光帶外，鋼軌內(nèi)側(cè)圓弧角處也出現(xiàn)明顯接觸光帶，形成輪軌之間在同一鋼軌斷面的兩處接觸，即“雙光帶”，其表現(xiàn)形式或連續(xù)、或間斷、或單側(cè)、或雙側(cè)。這種“雙光帶”問題是造成動(dòng)車組晃車的重要原因。

寧安客專自精調(diào)至開通運(yùn)營(yíng)以來，無(wú)論從人體的感覺還是便攜式添乘儀的數(shù)據(jù)顯示，弋江4#岔（42號(hào)道岔）均表現(xiàn)出不良狀態(tài)，列車在通過4#岔轉(zhuǎn)轍部位時(shí)有較大幅度的向左晃動(dòng)，弋江4#岔晃車儀部分?jǐn)?shù)據(jù)如表1所示：

表1 弋江4#岔晃車儀部分?jǐn)?shù)據(jù)

從表1可以看出，4#號(hào)岔轉(zhuǎn)轍部位的水加值在0.11左右，最大水加值為0.12，且水加等級(jí)均為Ⅱ級(jí)，而要想列車平穩(wěn)地通過，水加等級(jí)應(yīng)控制在Ⅰ級(jí)，可知4#號(hào)岔出現(xiàn)了不良的狀態(tài)，使高鐵通過時(shí)出現(xiàn)較大晃動(dòng)。由于存在較大晃動(dòng)，使得旅客乘坐列車時(shí)會(huì)出現(xiàn)不舒適的感覺，甚至?xí){到高速鐵路的安全運(yùn)行，故消除弋江4#號(hào)岔人體不良感覺以及水加問題顯得尤為重要。

2 問題思考

針對(duì)弋江4#岔出現(xiàn)晃點(diǎn)的問題，我們首先想到的是從鋼軌的結(jié)構(gòu)方面、尺寸方面以及尖軌降低值方面予以解決。（1）結(jié)構(gòu)方面：檢查4#號(hào)道岔轉(zhuǎn)轍部位的扣件，將4#道岔轉(zhuǎn)轍部位扣件離縫過大的進(jìn)行更換，確保扣件與鋼軌接觸狀態(tài)良好；（2）尺寸方面：將4#號(hào)道岔轉(zhuǎn)轍部位有小方向的，水平、軌距等不良的處所進(jìn)行調(diào)整，保證尺寸方面沒有大的問題；（3）尖軌降低值方面：將4#號(hào)道岔轉(zhuǎn)轍部位所有尖軌降低值不良處所進(jìn)行調(diào)整，保證動(dòng)車車輪與尖軌接觸位置符合標(biāo)準(zhǔn)。

通過以上結(jié)構(gòu)、尺寸以及尖軌降低值方面的調(diào)整后，發(fā)現(xiàn)弋江4#號(hào)岔人體乘坐時(shí)的不良感覺以及晃車儀水加值并沒有得到較好地改善，于是開始著手于4#號(hào)道岔光帶和鋼軌廓形的修理，即鋼軌的打磨。

3 鋼軌打磨

在鋼軌打磨前，需對(duì)道岔與線路結(jié)合地帶的焊縫平直度進(jìn)行測(cè)量，保證鋁熱焊焊縫高度在0.2 mm～0之間，以消除焊縫對(duì)晃點(diǎn)的影響。在排除焊縫影響因素外，開始著手對(duì)鋼軌進(jìn)行打磨。

3.1 打磨工機(jī)具

150mm直剛尺2把、弦繩盒1個(gè)、X-Y輪廓儀1臺(tái)、GSM打磨機(jī)1臺(tái)、石筆1只、安全木1塊、白噴漆1瓶、記錄本1本。

3.2 打磨作業(yè)過程

3.2.1 光帶調(diào)查

目測(cè)查看道岔整體光帶情況，用150 mm直鋼尺和弦繩檢查局部有問題的并記錄。具體的調(diào)查范圍如下：

針對(duì)進(jìn)入道岔、線路晃點(diǎn)位置前（判斷行車的方向，特別是進(jìn)入晃點(diǎn)范圍的判斷方法：左手在放在線路外側(cè)，右手靠近兩線間，背后就是來車方向，向進(jìn)入晃點(diǎn)前延伸,以焊縫為基準(zhǔn)）寧安69m（250km/h）（保證1Hz的平順性）至出道岔、線路晃點(diǎn)位置后約20m左右的單元范圍內(nèi)光帶進(jìn)行觀看調(diào)查。

一看光帶是否呈一條直線，有無(wú)方向或者是隨線型設(shè)計(jì)保持一致變化，對(duì)于明顯光帶偏移地段要現(xiàn)場(chǎng)在鋼軌做好測(cè)點(diǎn)標(biāo)記并拍照留存便于分析驗(yàn)證，同時(shí)做好書面文字記錄，并合理地加密前后廓形測(cè)量（加密測(cè)量原則上不超過三根枕木設(shè)一測(cè)量帶點(diǎn)，光帶異常點(diǎn)必測(cè)）；二看光帶是否存在粗細(xì)（光帶寬度是否突變、明顯變化，如果存在突變現(xiàn)象，要現(xiàn)場(chǎng)在鋼軌做好測(cè)點(diǎn)標(biāo)記并拍照留存便于分析驗(yàn)證，同時(shí)做好書面文字記錄，并在突變前后各測(cè)量2個(gè)軌枕廓形，并合理的加密前后廓形測(cè)量（原則上不超過三根枕木一測(cè)量，光帶異常點(diǎn)必測(cè)）；三看光帶是否存在側(cè)向光帶（偏向指作用邊側(cè)），光帶是否嚴(yán)重偏向R角側(cè)（構(gòu)架報(bào)警常見因素），這也可以輔助判別晃車的原因，驗(yàn)證添乘結(jié)果，對(duì)與出現(xiàn)側(cè)向光帶或者嚴(yán)重偏向R角側(cè)的地段要現(xiàn)場(chǎng)在鋼軌做好測(cè)點(diǎn)標(biāo)記并拍照留存便于分析驗(yàn)證，同時(shí)做好書面文字記錄，并合理地加密前后廓形測(cè)量（原則上不超過三根枕木一測(cè)量，光帶異常點(diǎn)必測(cè)）。如果岔口前后曲基本股、直線地段R角側(cè)有光帶需要引起注意。

光帶標(biāo)準(zhǔn)：光帶寬度一般20 mm～30 mm，光帶內(nèi)側(cè)一般距作用邊是20 mm,光帶內(nèi)側(cè)邊緣呈現(xiàn)一條直線或有規(guī)則的曲線，光帶寬度均勻前后一致。

3.2.2 x-y輪廓儀測(cè)量

用x-y輪廓儀對(duì)鋼軌輪廓進(jìn)行測(cè)量，要求輪廓儀要與鋼軌垂直，不得傾斜，同時(shí)保證測(cè)量“操作盒”頂面保持水平，保證測(cè)量廓形數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

具體的測(cè)量位置：每隔3根枕一測(cè)點(diǎn)，P60-42#系列道岔主要測(cè)量枕號(hào)為 1、4、7、10、14、16、19、22、25、28...內(nèi)直股 4～30 號(hào)枕為尖軌無(wú)法測(cè)量，所以現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量對(duì)應(yīng)的曲股鋼軌廓型。

3.2.3 打磨工作量分析及方案確定

（1）綜合現(xiàn)場(chǎng)光帶情況：通過以上光帶調(diào)查，得到光帶現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，再綜合現(xiàn)場(chǎng)光帶情況作出工作量分析；（2）用x-y廓型查看軟件分析廓型情況并摘取數(shù)據(jù)對(duì)比，主要對(duì)比前后廓型、左右股廓型、與標(biāo)準(zhǔn)軌對(duì)比；整理數(shù)據(jù)生成折線圖。

通過對(duì)以上工作量的分析，確定出打磨的具體方案，即打磨的長(zhǎng)度（具體幾號(hào)枕至幾號(hào)枕）、打磨的部位以及具體的打磨量。

3.2.4 GSM打磨機(jī)現(xiàn)場(chǎng)打磨

（1）人員：帶班1人、打磨手1人、現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)1人、測(cè)量1人，共4人；（2）作業(yè):由帶班負(fù)責(zé)人和測(cè)量人員用石筆劃出打磨區(qū)段及打磨量，確定打磨先后順序；（3）GSM打磨機(jī)打磨：打磨手要控制火花適中，控制打磨量防止打壞鋼軌，打磨每遍都要收起砂輪，使結(jié)合部前后平順過渡,每遍打磨量要均勻；（4）廓型復(fù)測(cè)：打磨完后用x-y輪廓儀對(duì)打磨處所進(jìn)行測(cè)量。分析控制打磨量及廓型打磨效果，每次打磨量最好在0.2mm左右。

3.3 弋江4#岔打磨數(shù)據(jù)分析

3.3.1 左右股輪廓分析

首先對(duì)弋江4#道岔前方線路地段和進(jìn)入道岔的轉(zhuǎn)轍地段的左右股廓形進(jìn)行測(cè)量和分析。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)光帶的觀察以及前期數(shù)據(jù)的測(cè)量分析，我們對(duì)道岔前方線路地段選擇的是岔前 20#、15#、10#、5#號(hào)枕，得到的數(shù)據(jù)如圖 1所示；對(duì)進(jìn)入道岔的轉(zhuǎn)轍地段選擇的是 5#、7#、9#、11#、13# 以及 15# 號(hào)枕，得到的數(shù)據(jù)如圖2所示。

圖1 岔前地段枕木左右股數(shù)據(jù)分析

圖1 中的四張圖分別是岔前20#、15#、10#、5#號(hào)枕左右股的測(cè)量數(shù)據(jù)，其中Q20就是指岔前20#枕。各圖中均以軌頭中心點(diǎn)的位置為原點(diǎn)，橫坐標(biāo)x的數(shù)值表示該點(diǎn)距離軌頭中心點(diǎn)的水平距離，+號(hào)表示在軌頭中心點(diǎn)的右側(cè)，-號(hào)表示在軌頭中心點(diǎn)的左側(cè)，縱坐標(biāo)y的數(shù)值則表示該點(diǎn)距離軌頭中心點(diǎn)的垂直距離，+號(hào)表示在軌頭中心點(diǎn)的上部，-號(hào)表示在軌頭中心點(diǎn)的下部，曲線上的數(shù)值為該點(diǎn)的實(shí)際輪廓與標(biāo)準(zhǔn)輪廓的差值，這個(gè)差值就是我們?cè)谶M(jìn)行廓型測(cè)量時(shí)所需的重要數(shù)據(jù)。軌頭左半部分為非作用邊，列車在行駛過程中車輪不接觸此部分，故這部分不做重點(diǎn)考慮，主要考慮右半部分的作用邊。

從岔前20#號(hào)枕左右股的數(shù)據(jù)來看，實(shí)際輪廓與標(biāo)準(zhǔn)輪廓較大的差值出現(xiàn)在x=23～x=33處，差值在0.2左右，其中最大的差值為0.28，出現(xiàn)在x=32附近；岔前15#號(hào)枕左右股數(shù)據(jù)顯示，實(shí)際輪廓與標(biāo)準(zhǔn)輪廓較大的差值出現(xiàn)在x=23～x=33處，差值在0.35左右，最大差值為0.42，出現(xiàn)在x=28附近；岔前10#號(hào)枕左右股數(shù)據(jù)表明，實(shí)際輪廓與標(biāo)準(zhǔn)輪廓較大的差值出現(xiàn)在x=23～x=33處，差值在0.3左右，最大差值為0.32，出現(xiàn)在x=30左右；岔前5#號(hào)枕左右股數(shù)據(jù)顯示，實(shí)際輪廓與標(biāo)準(zhǔn)輪廓較大的差值出現(xiàn)在x=23～x=33處，差值在0.25左右，最大差值為0.29，出現(xiàn)在x=31左右。

根據(jù)以上的分析可知，對(duì)于岔前1#～25#枕木來說，軌頭實(shí)際輪廓與標(biāo)準(zhǔn)輪廓的最大差值出現(xiàn)在x=23～x=33處，差值為0.2～0.35，且通過現(xiàn)場(chǎng)觀察可知右股有明顯的邊緣光帶，會(huì)造成行車時(shí)的水平晃動(dòng)，即水加。因此，我們對(duì)岔前右股1#～25#枕木在x=23～x=33處進(jìn)行打磨，打磨量在0.3 mm左右

圖2 岔內(nèi)地段枕木左右股數(shù)據(jù)分析

圖2 中的六張圖分別是岔內(nèi) 5#、7#、9#、11#、13#、15# 號(hào)枕左右股的測(cè)量數(shù)據(jù)，其中5就是指岔內(nèi)5#枕。

從岔內(nèi)5#號(hào)枕左右股的數(shù)據(jù)來看，實(shí)際輪廓與標(biāo)準(zhǔn)輪廓較大的差值出現(xiàn)在x=25～x=32處，其中最大的差值為0.81，出現(xiàn)在x=31附近；岔內(nèi)7#號(hào)枕左右股的數(shù)據(jù)表明，實(shí)際輪廓與標(biāo)準(zhǔn)輪廓較大的差值出現(xiàn)在x=30～x=33處，其中最大的差值為0.20，出現(xiàn)在x=30附近；岔內(nèi)9#號(hào)枕左右股的數(shù)據(jù)顯示，實(shí)際輪廓與標(biāo)準(zhǔn)輪廓較大的差值出現(xiàn)在x=19～x=33處，其中最大的差值為0.45，出現(xiàn)在x=28附近；岔內(nèi)11#號(hào)枕左右股的數(shù)據(jù)表明，實(shí)際輪廓與標(biāo)準(zhǔn)輪廓較大的差值出現(xiàn)在x=13～x=32處，其中最大的差值為0.63，出現(xiàn)在x=25附近；岔內(nèi)13#號(hào)枕左右股的數(shù)據(jù)顯示，實(shí)際輪廓與標(biāo)準(zhǔn)輪廓較大的差值出現(xiàn)在x=15～x=32處，其中最大的差值為0.65，出現(xiàn)在x=24附近；岔內(nèi)5#號(hào)枕左右股的數(shù)據(jù)表明，實(shí)際輪廓與標(biāo)準(zhǔn)輪廓較大的差值出現(xiàn)在x=11～x=30處，其中最大的差值為0.68，出現(xiàn)在x=21附近。

根據(jù)以上的分析可知，對(duì)于岔內(nèi)5#～15#枕木來說，軌頭實(shí)際輪廓與標(biāo)準(zhǔn)輪廓的最大差值出現(xiàn)在x=13～x=33處，差值為0.2～0.81。

圖3 岔內(nèi)5～7#枕現(xiàn)場(chǎng)光帶

圖4 岔內(nèi)9～13#枕現(xiàn)場(chǎng)光帶

通過圖3岔內(nèi)5#～7#枕木現(xiàn)場(chǎng)光帶可知右股有明顯的邊緣光帶，會(huì)造成行車時(shí)的水平晃動(dòng)，即水加；通過圖4可知，現(xiàn)場(chǎng)光帶在9#～13#枕木偏內(nèi)，車輪在此處會(huì)有向左偏移的趨勢(shì)，也是造成車體水平晃動(dòng)的原因。因此，我們對(duì)岔內(nèi)右股5#～13#枕木在x=13～x=33處進(jìn)行打磨，打磨量在0.3mm～0.5mm。

經(jīng)過幾次的打磨后，現(xiàn)場(chǎng)已無(wú)邊緣光帶，左右股廓形基本一致。通過添乘機(jī)車，人體感覺相比之前有所好轉(zhuǎn)，但晃車儀依然有水加的數(shù)據(jù)。

3.3.2 進(jìn)一步猜想

對(duì)于晃車儀依然有水加數(shù)據(jù)我們給出大膽的猜想：由于42#岔轉(zhuǎn)轍部分較長(zhǎng)，動(dòng)車在通過轉(zhuǎn)轍部位時(shí)，在30#號(hào)枕之前車輪主要還是與曲下股接觸，而與尖軌并未有較大接觸。于是猜想曲下股光帶的偏移可能也是造成水加問題的原因之一。通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)曲下股光帶的測(cè)量，發(fā)現(xiàn)光帶確實(shí)有向左偏離的趨勢(shì)（與人體感覺向左晃車方向一致）。

圖5是岔內(nèi)5#～30#枕近端與遠(yuǎn)端的光帶，圖中測(cè)量起點(diǎn)都是曲下股非作用邊，且近端光帶多有虛光帶，測(cè)量時(shí)有誤差，無(wú)法作為標(biāo)準(zhǔn)。因此以5#枕遠(yuǎn)端光帶為50作為基準(zhǔn)，可以看出5#～30#枕遠(yuǎn)端的光帶線在逐漸的外偏，猜想可能是造成車體左晃的原因，所以對(duì)此段光帶進(jìn)行往內(nèi)修理。修理后如圖6所示。

圖6 修理后5#～30#枕近端與遠(yuǎn)端的光帶

通過圖6可以明顯看出，經(jīng)過修理后，5#～30#枕遠(yuǎn)端光帶線已經(jīng)趨于一條接近于50的直線。經(jīng)過曲下股光帶內(nèi)修后，人體乘坐時(shí)的不良感覺已基本消失，同時(shí)水加也徹底消除。

2017年5月1日至7月12日對(duì)弋江4#岔水加的查詢，結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有5月9日的水加值為Ⅱ級(jí)，具體數(shù)值為0.11。在最后一次（5月10日凌晨的點(diǎn)）修理后，水加查詢結(jié)果均為Ⅰ級(jí)，人體乘坐時(shí)的不良感覺已消失。

4 結(jié)束語(yǔ)

面對(duì)弋江4#岔出現(xiàn)的晃點(diǎn)問題，我們首先想到的解決方法是從鋼軌的結(jié)構(gòu)、尺寸以及尖軌降低值方面予以解決，結(jié)果發(fā)現(xiàn)弋江4#號(hào)岔人體乘坐時(shí)的不良感覺以及晃車儀水加值并沒有得到較好的改善。接下來我們開始著手于4#號(hào)道岔光帶和鋼軌廓形的修理，即鋼軌的打磨。在鋼軌打磨前，先對(duì)道岔與線路結(jié)合地帶的焊縫平直度進(jìn)行測(cè)量，以消除焊縫對(duì)晃點(diǎn)的影響。通過對(duì)岔前、岔內(nèi)軌枕左右股廓型的分析，確定了最終的打磨方案，打磨過后，人體感覺相比之前有所好轉(zhuǎn)，但晃車儀依然有水加的數(shù)據(jù)。最后，我們猜想曲下股光帶的偏移是否也是造成水加問題的原因之一，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)曲下股光帶的測(cè)量，發(fā)現(xiàn)光帶確實(shí)有向左偏離的趨勢(shì)（與人體感覺向左晃車方向一致）。經(jīng)過曲下股光帶內(nèi)修后，人體乘坐時(shí)的不良感覺已基本消失，同時(shí)水加也徹底消除。