羅正文

1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量研究所，北京 100081；2.北京華橫科技有限公司，北京 100081

自動(dòng)軌道衡（以下簡(jiǎn)稱(chēng)軌道衡）是按預(yù)定程序?qū)ψ咝兄械母鞴?jié)鐵路貨車(chē)進(jìn)行識(shí)別、稱(chēng)量并對(duì)稱(chēng)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的一種裝置［1］。軌道衡由基礎(chǔ)、傳感器、承載器、引線(xiàn)軌道、儀表、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等組成，可分為斷軌和不斷軌軌道衡，也可分為單承載器和多承載器軌道衡［2-3］。軌道衡以貨車(chē)平穩(wěn)通過(guò)和電子傳感器彈性變形為測(cè)量基礎(chǔ)，所以需為軌道衡承載器設(shè)計(jì)一個(gè)剛性大的鋼筋混凝土基礎(chǔ)。為了讓貨車(chē)平穩(wěn)通過(guò)軌道衡稱(chēng)量區(qū)軌道及其鄰近的引線(xiàn)軌道，引線(xiàn)軌道應(yīng)設(shè)計(jì)為穩(wěn)定、少維修的結(jié)構(gòu)。引線(xiàn)軌道道床剛度應(yīng)與軌道衡基礎(chǔ)剛度相近，故引線(xiàn)軌道道床一般也設(shè)計(jì)為混凝土整體道床。軌道衡基礎(chǔ)及其兩端整體道床應(yīng)能承受列車(chē)動(dòng)荷載，具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；基礎(chǔ)和整體道床下的地基應(yīng)具有相應(yīng)的承載力。為保證長(zhǎng)期穩(wěn)定性和軌道可維修性，地基應(yīng)有工后沉降要求。軌道衡基礎(chǔ)和整體道床還應(yīng)滿(mǎn)足防洪排水、防凍脹和普速鐵路軌道結(jié)構(gòu)方面的要求。

1 軌道衡基礎(chǔ)下地基承載力與沉降

軌道衡線(xiàn)路條形基礎(chǔ)寬約3.5 m。一般要求軌道衡基礎(chǔ)和整體道床下地基承載力不小于120 kPa。如果基礎(chǔ)高度較大，則基礎(chǔ)混凝土自重較大，需考慮提高地基承載力。鑒于沉降的起因是地基，為保證軌道可維修性并參考TB 10621—2014《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》中無(wú)砟軌道路基工后沉降要求，建議軌道衡基礎(chǔ)和整體道床下地基工后沉降不大于20 mm。

2 軌道衡基礎(chǔ)厚度與抗凍脹埋深

軌道衡基礎(chǔ)和整體道床承受列車(chē)動(dòng)荷載，設(shè)計(jì)為剛性結(jié)構(gòu)，因其自身變形小有利于延長(zhǎng)工程壽命［4］。為保證一定剛度，軌道衡基礎(chǔ)和整體道床厚度均不能小于0.8 m。為避免寒冷地區(qū)基礎(chǔ)下部土層凍脹影響基礎(chǔ)穩(wěn)定，基礎(chǔ)底部的埋深需達(dá)到當(dāng)?shù)貎鼋Y(jié)深度以下0.2 m左右。

3 軌道衡所在區(qū)段軌道技術(shù)條件

以單承載器軌道衡為例，以稱(chēng)量區(qū)軌道為對(duì)稱(chēng)中心向兩端分別為引線(xiàn)軌道（含整體道床軌道）、過(guò)渡段軌道、普通有砟軌道。

3.1 整體道床

3.1.1 整體道床最小長(zhǎng)度

軌道衡一般采用動(dòng)態(tài)稱(chēng)量的轉(zhuǎn)向架計(jì)量方式［5］。貨車(chē)的前后轉(zhuǎn)向架依次經(jīng)過(guò)軌道衡承載器并被稱(chēng)量。理想狀態(tài)是被稱(chēng)量貨車(chē)在走行過(guò)程中位于一個(gè)比較理想的平面上，為減小連掛的相鄰貨車(chē)對(duì)被稱(chēng)量貨車(chē)的影響，相鄰貨車(chē)也應(yīng)位于該平面上。為確保被稱(chēng)量貨車(chē)及其相鄰貨車(chē)平穩(wěn)運(yùn)行，避免軌道不平順引起的車(chē)鉤浮動(dòng)對(duì)稱(chēng)量準(zhǔn)確度造成影響，引線(xiàn)軌道和整體道床需滿(mǎn)足最小長(zhǎng)度條件。

引線(xiàn)軌道是位于軌道衡稱(chēng)量區(qū)兩端的兩段軌道，都分別從稱(chēng)量區(qū)一端邊界開(kāi)始經(jīng)整體道床起點(diǎn)至終點(diǎn)。經(jīng)分析，單側(cè)引線(xiàn)軌道最小長(zhǎng)度L的計(jì)算公式為L(zhǎng)=M+N=（L1+L2+L3）+（L1+L2+L3+L4）= 2（L1+L2+L3）+L4。其中：M為被稱(chēng)量貨車(chē)所占用的長(zhǎng)度，M小于車(chē)長(zhǎng)，因?yàn)樵趧傞_(kāi)始稱(chēng)量時(shí)刻貨車(chē)的一個(gè)轉(zhuǎn)向架已位于稱(chēng)量區(qū)；N為后方相鄰貨車(chē)所占用的長(zhǎng)度，N也小于車(chē)長(zhǎng)，因鄰車(chē)后車(chē)軸之后的懸空部分不計(jì)入；L1為車(chē)軸與車(chē)鉤之間的距離；L2、L4為轉(zhuǎn)向架軸距；L3為中間兩個(gè)車(chē)軸之間的距離，如圖1所示。

圖1 計(jì)算參數(shù)示意

以59 種常見(jiàn)敞車(chē)中最長(zhǎng)的C75 為例進(jìn)行計(jì)算，L=2×（1 468+1 830+8 700）+1 830=25 826 mm。

因?yàn)檐壍篮饣A(chǔ)長(zhǎng)度稍大于稱(chēng)量區(qū)長(zhǎng)度，即引線(xiàn)軌道大部分位于整體道床上但有一小段在軌道衡基礎(chǔ)上方，故單側(cè)整體道床最小長(zhǎng)度Q=L-D=24 826 mm，D為基礎(chǔ)上方引線(xiàn)軌道長(zhǎng)度，約1 m。故軌道衡基礎(chǔ)每一端的單側(cè)整體道床最小長(zhǎng)度通常取整為25 m。軌道衡基礎(chǔ)長(zhǎng)度約6 m，兩端整體道床最小長(zhǎng)度之和為50 m，故軌道衡基礎(chǔ)段與兩整體道床段長(zhǎng)度之和最小約56 m。

3.1.2 整體道床施工工藝規(guī)定

整體道床施工時(shí)應(yīng)將軌枕和鋼軌用扣件聯(lián)結(jié)成軌排，將稱(chēng)量區(qū)軌道和兩端引線(xiàn)軌道的鋼軌聯(lián)通，在軌道精調(diào)、加固后再澆筑整體道床混凝土，以避免各軌枕空間位置偏差，確保軌道平順［6］。各施工單位技術(shù)與管理水平參差不齊，為避免施工失誤，建議在設(shè)計(jì)文件中補(bǔ)充規(guī)定“必須將鋼軌與軌枕聯(lián)結(jié)成軌排后，方可澆筑整體道床混凝土”。有的施工單位對(duì)防止扣件被混凝土污染問(wèn)題重視不夠，無(wú)措施或措施不當(dāng)造成扣件被污染，或污染后不及時(shí)清理從而引起后患，故設(shè)計(jì)文件應(yīng)規(guī)定“澆筑整體道床混凝土?xí)r必須采取措施，防止污染扣件”。

3.2 軌道衡所在區(qū)段線(xiàn)路條件

為了讓被稱(chēng)量貨車(chē)平穩(wěn)通過(guò)軌道衡稱(chēng)量區(qū)，軌道衡所在軌道段應(yīng)為平坡直線(xiàn)段?？紤]軌道的平順銜接，軌道衡稱(chēng)量區(qū)兩端的軌道平直段應(yīng)在整體道床終點(diǎn)外適當(dāng)延長(zhǎng)（如22 m），普通有砟軌道與整體道床軌道的過(guò)渡段布置在延長(zhǎng)段內(nèi)。經(jīng)分析，對(duì)于單承載器軌道衡，軌道衡所在平坡直線(xiàn)段最小長(zhǎng)度約為100 m，即（22+56+22）m，即軌道衡中心點(diǎn)至兩端至少各有50 m 平直段。對(duì)于擬建軌道衡的場(chǎng)地，軌道有一定坡度且難以調(diào)成平坡者占相當(dāng)比例，一般將該100 m 軌道坡度放寬至2‰。因此，以單承載器軌道衡為中心，必須有100 m 平緩坡直線(xiàn)段（坡度≤2‰），才有條件修建軌道衡。對(duì)于多承載器軌道衡，平緩坡直線(xiàn)段最小長(zhǎng)度需在100 m 基礎(chǔ)上增加一個(gè)前后承載器中心距。對(duì)于單承載器軌道衡，從軌道衡中心至兩端依次布置基礎(chǔ)、整體道床、過(guò)渡段。多承載器軌道衡的特殊之處是相鄰基礎(chǔ)之間有一小段整體道床。

3.3 引線(xiàn)軌道靜態(tài)幾何尺寸

軌道越不平順，其上走行列車(chē)晃動(dòng)越大，故軌道衡引線(xiàn)軌道的平順性直接影響軌道衡稱(chēng)量精度。參考TG∕GW 102—2019《普速鐵路線(xiàn)路修理規(guī)則》和施工經(jīng)驗(yàn)，既要確保較高的平順性又不過(guò)于嚴(yán)苛，對(duì)新建軌道衡引線(xiàn)軌道靜態(tài)幾何尺寸要求如下：

1）軌道衡基礎(chǔ)中心前后各30 m 線(xiàn)路軌道水平偏差不大于4 mm，無(wú)超過(guò)4 mm的三角坑；軌道衡基礎(chǔ)中心前后各15 m 線(xiàn)路軌道水平偏差不大于3 mm，無(wú)超過(guò)3 mm 的三角坑；軌道衡稱(chēng)量區(qū)軌道水平偏差不大于2 mm。

2）軌距偏差-1～+3 mm，稱(chēng)量區(qū)和引線(xiàn)軌道的軌距變化率不大于1.5‰。

3）關(guān)于軌向和高低，鋼軌遠(yuǎn)看順直，用10 m 弦線(xiàn)測(cè)量，鋼軌內(nèi)側(cè)、頂面正矢均不大于4 mm。

4）鋼軌接頭的軌頂、內(nèi)側(cè)錯(cuò)牙均不大于0.5 mm。

3.4 軌道衡引線(xiàn)軌道鋼軌及鋼軌接頭布置

引線(xiàn)軌道原則上應(yīng)采用50 kg∕m 以上鋼軌和彈條扣件。對(duì)于斷軌軌道衡，廠(chǎng)家附帶的稱(chēng)量軌、引線(xiàn)軌不應(yīng)有焊接接頭。不斷軌軌道衡利用原有線(xiàn)路鋼軌作為稱(chēng)量軌，其鋼軌接頭距軌道衡承載器中心應(yīng)不少于6 m。為避免不利因素疊加，參照TG∕GW 102—2019 對(duì)混凝土枕與寬枕分界處的規(guī)定，設(shè)計(jì)文件中應(yīng)補(bǔ)充規(guī)定“整體道床與道砟道床分界處，距鋼軌接頭不得少于5根軌枕”。

3.5 鋼軌防爬

斷軌軌道衡的稱(chēng)量軌（長(zhǎng)約3.8 m）與兩端的引線(xiàn)軌道鋼軌（以下簡(jiǎn)稱(chēng)引軌）之間設(shè)置了軌縫，二者不能接觸，否則會(huì)相互作用而影響稱(chēng)量。軌縫過(guò)大時(shí)，車(chē)輪沖擊過(guò)大影響軌下結(jié)構(gòu)和傳感器壽命。為防止軌縫擠死或過(guò)大，應(yīng)在引軌上安裝雙向防爬器。雙向防爬器的固定結(jié)構(gòu)預(yù)埋于整體道床內(nèi)。

不斷軌軌道衡的稱(chēng)量軌與兩端的引軌是同一根鋼軌，分界處沒(méi)有軌縫，也就不存在軌縫擠死問(wèn)題，故可不設(shè)防爬器，但引軌爬行意味著稱(chēng)量軌爬行，仍在一定程度上影響稱(chēng)量。因此，引軌配套扣件禁止采用剛性扣件，須采用彈條扣件，以確保鋼軌具有較大的防爬能力、軌道衡稱(chēng)量區(qū)位置長(zhǎng)期大致不變。

3.6 整體道床軌道與普通有砟軌道過(guò)渡段的設(shè)置

整體道床軌道與普通有砟軌道剛度相差較大，二者分界處應(yīng)設(shè)置過(guò)渡段，以保證軌道剛度在縱向漸變過(guò)渡，避免突變引起較大軌道動(dòng)態(tài)不平順。

4 排水設(shè)施、軌道衡控制室、軌道衡專(zhuān)用接地裝置的設(shè)置

軌道衡基礎(chǔ)呈下凹處，應(yīng)設(shè)置排水通道。整體道床表面應(yīng)有排水坡、不得積水。軌道衡控制室地面、室外電氣機(jī)柜的混凝土底座頂面高程應(yīng)滿(mǎn)足防洪要求。

軌道衡控制室盡量與軌道衡正對(duì)，也允許根據(jù)具體限制條件適當(dāng)調(diào)整位置?？刂剖也t望窗以凸窗為宜，以便于觀(guān)察被稱(chēng)量貨車(chē)運(yùn)行狀態(tài)。軌道衡的專(zhuān)用接地裝置應(yīng)納入軌道衡基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，接地電阻不大于4 Ω。軌道衡不得與配電箱、避雷針等共用接地裝置。

5 結(jié)語(yǔ)

軌道衡基礎(chǔ)等相關(guān)工程應(yīng)由具備資質(zhì)的單位進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)除了應(yīng)按照規(guī)范滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)定性、沉降，軌道平順性、構(gòu)造和專(zhuān)項(xiàng)固有施工工藝要求外，還須滿(mǎn)足軌道衡特殊要求。