王永華

中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司淮安高鐵基礎(chǔ)設(shè)施段，江蘇 淮安 223005

京滬高速鐵路蚌埠南站北岔區(qū)下行線共有N3（尖軌尖K847+750）、N5（K847+806）和N13（K847+899）三組道岔，均為CN 系列60 kg/m 鋼軌18號(hào)板式無(wú)砟道岔（圖號(hào)CN-6118AS）。截至2020年底，京滬高速鐵路蚌埠南站累計(jì)通過(guò)總質(zhì)量3.8 億t，其中2020年累計(jì)通過(guò)總質(zhì)量0.49 億t。由于年通過(guò)總質(zhì)量較大，蚌埠南站正線道岔存在軌件磨損頻率高、輪載過(guò)渡區(qū)易發(fā)生晃車等問(wèn)題［1-5］。

現(xiàn)階段高速鐵路線路動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)（設(shè)備）主要包括綜合檢測(cè)列車、車載式線路檢查儀、便攜式添乘儀和添乘檢查四種形式［6-8］。本文通過(guò)對(duì)京滬高速鐵路線路動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，并考慮車型多樣性、動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)重復(fù)性、人體感知一致性等因素，提出輪載過(guò)渡區(qū)慣性晃點(diǎn)為車載式線路檢查儀Ⅱ級(jí)偏差每月重復(fù)15 次及以上且添乘舒適度不良的路段。根據(jù)京滬高速鐵路管內(nèi)車型特點(diǎn)，旅客舒適度檢測(cè)以添乘CRH380BL、CR400BF車型為主，其他車型為輔。

1 岔區(qū)晃點(diǎn)整治技術(shù)

1.1 確認(rèn)晃點(diǎn)位置

1）添乘檢查情況分析

通過(guò)對(duì)添乘檢查數(shù)據(jù)分析可知，N3、N5號(hào)道岔重復(fù)出現(xiàn)水平加速度最大值均為0.09g，旅客舒適度不良區(qū)域位于轉(zhuǎn)轍器區(qū)；N13號(hào)道岔重復(fù)出現(xiàn)水平加速度超限情況，最大值為0.08g，旅客舒適度不良區(qū)域位于轍叉區(qū)。

2）車載式線路檢查儀輔助驗(yàn)證

通過(guò)對(duì)車載式線路檢查儀數(shù)據(jù)分析可知，N3、N5號(hào)道岔車載式線路檢查儀數(shù)據(jù)重復(fù)19、21 次，水平加速度最大值均為0.12g，有效報(bào)警位置集中出現(xiàn)在轉(zhuǎn)轍器區(qū)，部分出現(xiàn)在N3、N5號(hào)道岔間夾直線區(qū)；N13號(hào)道岔車載式線路檢查儀數(shù)據(jù)重復(fù)15次，水平加速度最大值為0.07g，有效報(bào)警位置集中出現(xiàn)在轍叉區(qū)。

3）視頻分析驗(yàn)證

在添乘檢查過(guò)程中，車輛通過(guò)道岔時(shí)，添乘人員均拍攝視頻發(fā)送至軌控分析組，軌控分析組根據(jù)視頻進(jìn)行反復(fù)對(duì)比、驗(yàn)證，分別確定晃車起止點(diǎn)、晃動(dòng)幅度和晃動(dòng)方向。車輛通過(guò)N3號(hào)道岔時(shí)在尖軌后部開始發(fā)生晃動(dòng)，至尖軌尖位置處達(dá)到最大值，在出岔口約夾直線中部位置處停止晃動(dòng)。

4）綜合檢測(cè)列車數(shù)據(jù)確認(rèn)

通過(guò)上述三個(gè)步驟，基本可以確定晃點(diǎn)位置，結(jié)合綜合檢測(cè)列車的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核確認(rèn)。

1.2 確認(rèn)晃點(diǎn)區(qū)段主要病害

1.2.1 檢測(cè)數(shù)據(jù)綜合分析

道岔軌道動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)見圖1?？芍?，N3號(hào)道岔岔后100 m 至K847+580、道岔3#枕至岔前線路12 m、71#枕—110#枕內(nèi)存在軌向不平順；N5號(hào)道岔18#枕—47#枕內(nèi)存在軌向不平順；N13號(hào)道岔幾何尺寸無(wú)明顯變化。

圖1 道岔軌道動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)

1.2.2 現(xiàn)場(chǎng)人工檢測(cè)

采用軌道測(cè)量?jī)x對(duì)N3—N13號(hào)道岔及其前后200 m線路軌道幾何尺寸進(jìn)行全面精確測(cè)量，根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析線路線形狀態(tài)。

1）尖軌及心軌降低值測(cè)量

逐枕測(cè)量尖軌及心軌降低值并與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明：N3—N13號(hào)道岔12#—21#枕直尖軌與曲基本軌降低值均低于標(biāo)準(zhǔn)值，N3和N5號(hào)道岔最大偏差為1.5 mm，N13號(hào)道岔最大偏差為1.1 mm。

2）道岔結(jié)構(gòu)檢查

工電部門聯(lián)合進(jìn)行道岔各部件結(jié)構(gòu)檢查，主要包括道岔密貼狀態(tài)、滑床板離縫、頂鐵離縫、輥輪間隙等。經(jīng)檢查，N3號(hào)道岔直尖軌與曲基本軌豎切終點(diǎn)密貼間隙為1.3 mm，5 處輥輪位置偏外側(cè)；N5號(hào)道岔存在7 處頂鐵離縫，最大值達(dá)2 mm，心軌密貼間隙最大值為1.5 mm；N13號(hào)道岔結(jié)構(gòu)狀態(tài)良好。

3）無(wú)砟軌道狀態(tài)檢查

檢查項(xiàng)目主要包括道岔區(qū)無(wú)砟軌道支承層狀態(tài)、層間離縫及冒漿、路基狀態(tài)等。結(jié)果表明，道岔區(qū)無(wú)砟軌道板和支承層狀態(tài)良好，層間無(wú)離縫、冒漿情況。

4）鋼軌廓形檢查

開展道岔晃車區(qū)段起始位置鋼軌廓形測(cè)量，通過(guò)鋼軌廓形儀尋找廓形無(wú)偏差截面，每2 根岔枕設(shè)置1 個(gè)測(cè)量點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況加密調(diào)整測(cè)點(diǎn)間距。結(jié)果表明，下行線K847+600 處鋼軌實(shí)測(cè)廓形與設(shè)計(jì)廓形偏差約0.5 mm，且5 根枕范圍內(nèi)廓形偏差為0.2 mm。

5）岔區(qū)鋼軌廓形測(cè)量

各組道岔每2 根岔枕采集一次廓形數(shù)據(jù)，將實(shí)測(cè)廓形與設(shè)計(jì)廓形進(jìn)行比較，最終得到每組道岔的鋼軌打磨質(zhì)量指數(shù)GQI（Grinding Quality Index）值。以N3號(hào)道岔為例，其廓形偏差測(cè)量結(jié)果及GQI 值見表1?？芍涸摰啦礓撥壚钨|(zhì)量較差，在輪軌接觸關(guān)鍵位置低踏0.48 mm；廓形對(duì)稱性較差，左右股鋼軌廓形在軌頂位置相差0.3 mm；廓形一致性較差，前后鋼軌廓形在軌頂相差0.2 mm。

表1 N3號(hào)道岔打磨前廓形偏差量及GQI值

6）鋼軌表面光帶檢查

下行線道岔鋼軌表面存在窄光帶、寬光帶問(wèn)題，N3號(hào)道岔轍叉部位至N13號(hào)道岔前鋼軌交替?zhèn)饶ッ黠@；N3號(hào)道岔鋼軌表面光帶存在明顯的寬窄變化，尤其114#枕處鋼軌表面光帶寬度僅10 mm，不利于車輛的平穩(wěn)運(yùn)行，如圖2所示。

圖2 鋼軌表面光帶情況（N3號(hào)道岔114#枕）

1.2.3 確定整治項(xiàng)目

通過(guò)以上動(dòng)靜態(tài)檢查和分析，以N3號(hào)道岔為例，轉(zhuǎn)轍器部位軌向不良，豎切離縫最大值為1.3 mm，尖軌降低值最大偏差1.5 mm，同時(shí)114#—121#枕范圍內(nèi)鋼軌表面光帶不良，光帶最窄處小于10 mm，且鋼軌工作邊偏高，廓形最大偏差達(dá)0.7 mm。該道岔區(qū)（含岔區(qū)單元）慣性晃點(diǎn)由軌道幾何狀態(tài)偏差、道岔尖心軌降低值偏差［9］、鋼軌廓形不良、工電結(jié)合部病害等多種因素導(dǎo)致，需進(jìn)行綜合整治。

1.2.4 整治流程

1）整治原則

根據(jù)線路檢測(cè)及檢查結(jié)果，逐項(xiàng)制定整治方案，按照優(yōu)先恢復(fù)設(shè)計(jì)線形，再整治結(jié)構(gòu)病害，最后進(jìn)行鋼軌廓形修復(fù)的順序進(jìn)行。

2）調(diào)整線形和幾何尺寸

基于四維小車測(cè)量數(shù)據(jù)的一致性及準(zhǔn)確性分析，與電務(wù)部門積極溝通、相互配合，對(duì)道岔高低、軌向長(zhǎng)短波不平順、動(dòng)靜態(tài)幾何尺寸不良等問(wèn)題進(jìn)行整治。道岔高低調(diào)整量如圖3所示。

圖3 道岔高低調(diào)整對(duì)比

3）工電結(jié)合部病害整治

對(duì)道岔尖、心軌降低值超限部分進(jìn)行調(diào)整，再對(duì)道岔密貼不良、頂鐵離縫、輥輪位置偏差等病害進(jìn)行整治。

4）鋼軌廓形修復(fù)工作

①鋼軌廓形設(shè)計(jì)。參考整組道岔內(nèi)的既有廓形進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)鋼軌打磨保證整組道岔廓形基本一致，消除晃點(diǎn)區(qū)域與其他區(qū)域的廓形差異。鋼軌廓形設(shè)計(jì)流程包括輪軌廓形數(shù)據(jù)分析、鋼軌目標(biāo)廓形庫(kù)建立、基于車岔耦合仿真模型開展靜態(tài)輪軌接觸行為、車輛過(guò)岔動(dòng)態(tài)性能分析等。

②鋼軌打磨方法。每次打磨作業(yè)結(jié)束后，對(duì)打磨區(qū)域外5～10 m 內(nèi)鋼軌進(jìn)行拋光打磨，消除道岔鋼軌晃點(diǎn)。在開展鋼軌廓形多角度小機(jī)打磨情況下，考慮每個(gè)角度打磨量控制及各角度順接，避免產(chǎn)生鋼軌表面雙光帶和光帶寬度不均勻現(xiàn)象。

③按設(shè)計(jì)方案對(duì)道岔區(qū)鋼軌進(jìn)行打磨。N3號(hào)道岔：針對(duì)岔后鋼軌廓形不一致問(wèn)題開展打磨作業(yè)，處理道岔內(nèi)114#枕前后鋼軌表面光帶不良區(qū)段及基本軌交替?zhèn)饶ゲ『?；同時(shí)對(duì)N3—N5號(hào)道岔渡線進(jìn)行打磨，修復(fù)鋼軌廓形，減緩交替?zhèn)饶ゲ『?。N5號(hào)道岔：對(duì)精調(diào)后尖軌降低值偏差位置進(jìn)行打磨，同時(shí)針對(duì)鋼軌廓形一致性較差區(qū)段，即80#—106#枕范圍進(jìn)行打磨。N13號(hào)道岔：主要針對(duì)岔前位置渡線進(jìn)行修理性打磨，解決尖軌降低值偏差問(wèn)題，同時(shí)對(duì)40#—121#枕左右股鋼軌進(jìn)行對(duì)稱性打磨，提高道岔內(nèi)鋼軌廓形的對(duì)稱性。

2 整治效果評(píng)價(jià)方法

2.1 動(dòng)態(tài)添乘檢查評(píng)價(jià)

2.1.1 綜合檢測(cè)列車檢查評(píng)價(jià)

1）分析整治前后車體橫向加速度的變化規(guī)律，由綜合檢測(cè)列車數(shù)據(jù)可知，道岔不平順整治后的車體橫向加速度明顯減小。

2）對(duì)軌距、軌向、水平、高低及三角坑的處理效果進(jìn)行分析，驗(yàn)證單項(xiàng)作業(yè)質(zhì)量。

3）分析曲率變化率變化情況，驗(yàn)證線形整治結(jié)果。

2.1.2 添乘儀檢查評(píng)價(jià)

通過(guò)分析道岔整治后一周內(nèi)車載式線路檢查儀、便攜式添乘儀數(shù)據(jù)，并對(duì)比分析整治前后旅客舒適度變化，評(píng)價(jià)道岔不平順整治措施的效果保持能力。

由車載式線路檢查儀數(shù)據(jù)可知，經(jīng)整治后道岔已消除水平Ⅱ級(jí)偏差。對(duì)比整治前后不同速度級(jí)和不同車型的便攜式添乘儀數(shù)據(jù)可知，除N5號(hào)道岔添乘數(shù)據(jù)水平加速度為0.05g外，其余地段添乘儀無(wú)數(shù)據(jù)。對(duì)于人體感知方面，列車通過(guò)整治后的道岔時(shí)，旅客舒適度已大為改善。

2.2 靜態(tài)檢查驗(yàn)證

整治作業(yè)結(jié)束后，在一個(gè)月內(nèi)依據(jù)相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收，并對(duì)工電結(jié)合部設(shè)備病害整治效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。圖4為道岔高程調(diào)整前后軌道檢查儀靜態(tài)數(shù)據(jù)。

圖4 道岔整治前后高程對(duì)比

2.3 鋼軌廓形檢查驗(yàn)證

整治當(dāng)日打磨作業(yè)結(jié)束后，由鋼軌廓形設(shè)計(jì)單位負(fù)責(zé)驗(yàn)收，以GQI 為判定依據(jù)，重點(diǎn)對(duì)打磨后道岔鋼軌病害、鋼軌廓形、軌面狀態(tài)進(jìn)行檢驗(yàn)及評(píng)價(jià)，并做好驗(yàn)收記錄。

3 結(jié)論

1）高速鐵路慣性晃點(diǎn)主要分布在道岔區(qū)，已成為影響旅客舒適度的主要因素?；吸c(diǎn)產(chǎn)生的原因較為復(fù)雜，同時(shí)既有整治手段存在病害易復(fù)發(fā)、保持能力差的問(wèn)題，需將道岔慣性晃點(diǎn)整治列為高速鐵路線路日常維修重點(diǎn)工作。

2）專業(yè)修是道岔慣性晃點(diǎn)整治的關(guān)鍵。大部分道岔慣性晃點(diǎn)均存在鋼軌廓形質(zhì)量問(wèn)題，因此鋼軌廓形調(diào)研、打磨維護(hù)是整治道岔慣性晃點(diǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要在配備專業(yè)技術(shù)人員，配齊專業(yè)檢測(cè)、修理工具的基礎(chǔ)上，成立道岔鋼軌專修組，負(fù)責(zé)道岔晃點(diǎn)的綜合整治。

3）通過(guò)旅客舒適度感知和車載式線路檢查儀界定晃點(diǎn)有一定局限性，可考慮從輪軌等效錐度方面定義晃點(diǎn)概念。在深化研究輪軌關(guān)系的基礎(chǔ)上，制定道岔鋼軌廓形偏差標(biāo)準(zhǔn)，做好道岔慣性晃點(diǎn)預(yù)防性修理和整治工作。