摘要：針對(duì)高速鐵路有砟軌道道床清篩，結(jié)合某高速鐵路現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，制定了清篩評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，明確了清篩作業(yè)條件，梳理了清篩作業(yè)流程，細(xì)化了質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)。對(duì)于通過(guò)總質(zhì)量300 Mt/km以上的高速鐵路有砟軌道，當(dāng)平均每千米扣分?jǐn)?shù)量級(jí)增多、TQI劣化速度明顯增加，且道床臟污率≥25%時(shí)，需開(kāi)展清篩作業(yè)。對(duì)于清篩地段，應(yīng)合理調(diào)整列車運(yùn)行圖以確保不少于480 min的線路占用時(shí)長(zhǎng)，其中天窗時(shí)間以300～330 min為宜，限速總長(zhǎng)度不超過(guò)6 km。通過(guò)線路平順性、線路高程、道床橫向阻力、道床支承剛度等指標(biāo)對(duì)清篩作業(yè)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：大機(jī)“九搗五穩(wěn)”后平均靜態(tài)TQI＜2.2 mm，線路可恢復(fù)至設(shè)計(jì)高程；清篩一個(gè)月后，道床支承剛度＞110 kN/mm、道床橫向阻力＞12 kN/枕，綜合檢測(cè)列車檢測(cè)TQI≤2.5 mm，平均每千米扣分＜0.02分，均滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，可為我國(guó)高速鐵路有砟軌道道床清篩作業(yè)提供參考。

關(guān)鍵詞：高速鐵路；有砟軌道；道床清篩

基金項(xiàng)目：上海領(lǐng)軍人才隊(duì)伍建設(shè)專項(xiàng)資金。

第一作者：徐偉昌，男，正高級(jí)工程師。

有砟軌道具有建設(shè)費(fèi)用低、道床彈性好、機(jī)械化維修效率高等優(yōu)點(diǎn)，是我國(guó)200～250 km/h高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)的主要形式。隨著運(yùn)營(yíng)時(shí)長(zhǎng)和通過(guò)總質(zhì)量的不斷增加，高速鐵路有砟軌道道床逐漸劣化。線路平順性指標(biāo)明顯降低、道床彈性難以保持時(shí)，則需要通過(guò)清篩作業(yè)恢復(fù)道床功能［1］。

針對(duì)有砟道床清篩作業(yè)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)展了大量研究。王新平［2］分析了重載鐵路清篩后搗固模式對(duì)道床穩(wěn)定性的影響，建議重載鐵路清篩后按照“三搗三穩(wěn)”模式作業(yè)。李銳等［3］對(duì)線路清篩前后的道床阻力、支承剛度和軌溫變化規(guī)律進(jìn)行了研究。黃波等［4］針對(duì)60 kg/m鋼軌12號(hào)道岔人工清篩，總結(jié)了相關(guān)作業(yè)要點(diǎn)。秦懷兵［5］結(jié)合探地雷達(dá)技術(shù)提出了道床清篩狀態(tài)修的主要措施。Iman等［6］總結(jié)了道床狀態(tài)控制和維修現(xiàn)狀，提出了道床清篩的決策方法。但總體來(lái)看，針對(duì)道床清篩的研究主要聚焦于普速鐵路和重載鐵路，對(duì)高速鐵路有砟軌道道床清篩流程、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的研究較少。

某高速鐵路鋪設(shè)有砟軌道，設(shè)計(jì)速度250 km/h，采用一級(jí)碎石道砟，一次性鋪設(shè)跨區(qū)間無(wú)縫線路。開(kāi)通運(yùn)營(yíng)以來(lái)，累計(jì)通過(guò)總質(zhì)量近300 Mt/km。在自然環(huán)境和列車荷載等因素作用下，道床彈性不足、道砟粉化等問(wèn)題逐漸加劇，線路養(yǎng)修周期明顯縮短。經(jīng)綜合研判，需開(kāi)展道床清篩，這在全路尚屬首次。本文結(jié)合該高速鐵路有砟道床清篩實(shí)際，對(duì)清篩評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)、清篩組織、清篩流程和質(zhì)量指標(biāo)等進(jìn)行了分析，總結(jié)了高速鐵路有砟軌道清篩作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，可為我國(guó)高速鐵路線路大修技術(shù)體系建設(shè)提供參考。

1清篩評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

1.1線路平順性

根據(jù)清篩前該高速鐵路近三年綜合檢測(cè)列車檢測(cè)數(shù)據(jù)，大機(jī)綜合維修作業(yè)2個(gè)月后，在局部峰值方面，線路平均每千米扣分0.4分以上，出現(xiàn)較多高低、三角坑偏差，甚至多次出現(xiàn)Ⅲ級(jí)偏差；而同工況下，一般高速鐵路有砟軌道平均每千米扣分0.03分以下。在單元均值方面，TQI保持周期明顯縮短，一般高速鐵路有砟軌道TQI劣化速率為0.03～0.06 mm/月；而該高速鐵路的TQI劣化速率超過(guò)0.1 mm/月。說(shuō)明已無(wú)法通過(guò)大機(jī)綜合維修作業(yè)在既有周期內(nèi)保持線路平順性，需進(jìn)行清篩作業(yè)，使道床進(jìn)入新的壽命周期。

1.2道床臟污率

臟污程度是衡量道床是否需要清篩的重要指標(biāo)，主要通過(guò)稱重法、篩分法進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)該高速鐵路區(qū)間線路、正線道岔分別選點(diǎn)取樣，根據(jù)稱重法測(cè)得的道床臟污率為22%，根據(jù)篩分法測(cè)得的道床臟污率為27%，兩者較為接近，且道床板結(jié)明顯，如圖1所示?？紤]到計(jì)量偏差，確定道床臟污率≥25%為清篩標(biāo)準(zhǔn)。

綜上，以線路通過(guò)總質(zhì)量為基礎(chǔ)條件，以線路平順性指標(biāo)和道床臟污率為核心條件評(píng)判道床清篩。即通過(guò)總質(zhì)量300 Mt/km以上的高速鐵路，當(dāng)平均每千米扣分?jǐn)?shù)量級(jí)增多、TQI劣化速度明顯增加，且道床臟污率≥25%時(shí)，需開(kāi)展道床清篩作業(yè)。

2清篩作業(yè)條件

2.1清篩車組配備

相比于普速鐵路，高速鐵路道床清篩具有天窗時(shí)間長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)，但也存在清篩后開(kāi)通線路標(biāo)準(zhǔn)高、清篩車組運(yùn)行距離長(zhǎng)等特點(diǎn)。目前普速鐵路清篩后實(shí)行“兩搗一穩(wěn)”作業(yè)模式，線路開(kāi)通速度60 km/h，期間可安排上道巡養(yǎng)。為減少對(duì)運(yùn)營(yíng)秩序的干擾，高速鐵路不安排上道檢查，同時(shí)線路開(kāi)通速度80 km/h，為此制定清篩后三遍大機(jī)搗固、兩遍大機(jī)穩(wěn)定的作業(yè)模式（簡(jiǎn)稱“三搗兩穩(wěn)”）。為保證清篩進(jìn)度且有利于應(yīng)急處置，宜安排2列全斷面清篩車組（簡(jiǎn)稱清篩車組）共同作業(yè)。根據(jù)清篩進(jìn)度并結(jié)合流水作業(yè)方法，每列清篩車組配備1臺(tái)清篩車、3臺(tái)物料運(yùn)輸車、2臺(tái)搗固車（DC-32步進(jìn)式雙枕?yè)v固車和DCL-32連續(xù)式雙枕?yè)v固車各1臺(tái)）、1臺(tái)穩(wěn)定車和1臺(tái)配砟整形車?？紤]到清篩后抬道補(bǔ)砟需要，每列清篩車組需配備10～15臺(tái)石砟漏斗車（K車）對(duì)前一日清篩地段進(jìn)行補(bǔ)砟。為便于快速運(yùn)行，2列清篩車組還需配備2臺(tái)內(nèi)燃機(jī)車進(jìn)行牽引。2列清篩車組配備示意如圖2所示。

當(dāng)日清篩后即進(jìn)入逐級(jí)提速階段。按先后順序配備2臺(tái)DWL-48連續(xù)式三枕?yè)v固穩(wěn)定車、2臺(tái)DCL-32連續(xù)式雙枕?yè)v固車、1臺(tái)配砟車、1臺(tái)穩(wěn)定車。為提高常速工況下的線路開(kāi)通質(zhì)量，最后兩遍宜采用“一精一順”的作業(yè)模式。

2.2清篩作業(yè)時(shí)長(zhǎng)需求

高速鐵路有砟道床開(kāi)展清篩作業(yè)時(shí)需占用的時(shí)長(zhǎng)包含純作業(yè)時(shí)間和輔助作業(yè)時(shí)間。

根據(jù)該高速鐵路道床清篩作業(yè)寫(xiě)實(shí)，清篩前，線路處于非營(yíng)業(yè)狀態(tài)時(shí)，清篩車組可自大修駐地運(yùn)行至作業(yè)區(qū)段的相鄰車站，用時(shí)為120～150 min，其中轉(zhuǎn)線時(shí)間為40～50 min。清篩命令下達(dá)后，施工總時(shí)間為300～330 min，其中純作業(yè)時(shí)間為170～200 min，輔助作業(yè)時(shí)間約為130 min。因此，高速鐵路有砟線路清篩時(shí)，應(yīng)合理調(diào)整列車運(yùn)行圖以確保不少于480 min的線路占用時(shí)長(zhǎng)。

為減少大機(jī)運(yùn)行時(shí)間，建議維修基地間距不大于50 km，為提高轉(zhuǎn)線效率，建議維修基地最長(zhǎng)股道不小于800 m，數(shù)量不少于2條，并增設(shè)地溝以便大機(jī)檢修。

3清篩作業(yè)流程

3.1當(dāng)日清篩流程

（1）清篩準(zhǔn)備。天窗命令下達(dá)后，作業(yè)人員步行進(jìn)入作業(yè)起始位置，開(kāi)展松扣件、開(kāi)挖導(dǎo)槽等準(zhǔn)備工作。同時(shí)，清篩車組自相鄰車站運(yùn)行至導(dǎo)槽開(kāi)挖位置。該流程用時(shí)約55 min。

（2）清篩作業(yè)。按照純作業(yè)時(shí)間120 min計(jì)算，兩列清篩車組在一個(gè)天窗的累計(jì)作業(yè)長(zhǎng)度約1 200 m。清篩作業(yè)完成后，清篩車收爬鏈、回填導(dǎo)槽用時(shí)約25 min。該流程總用時(shí)約145 min。

（3）大機(jī)搗穩(wěn)。清篩車清篩、K車卸砟通過(guò)后即可開(kāi)展清篩地段軌面平面、高程測(cè)量。清篩車清篩100 m左右，DC-32步進(jìn)式雙枕?yè)v固車即可利用人工測(cè)量數(shù)據(jù)開(kāi)展大機(jī)搗固作業(yè)。由于清篩補(bǔ)砟后道床較為松散，大機(jī)應(yīng)采用雙插模式，以盡快增加道床密實(shí)度。

為提高作業(yè)效率，DC-32步進(jìn)式雙枕?yè)v固車只進(jìn)行第一遍搗固作業(yè)，穩(wěn)定車跟隨其后開(kāi)展第一遍穩(wěn)定作業(yè)。之后，利用DCL-32連續(xù)式雙枕?yè)v固車開(kāi)展第二遍搗固作業(yè)。第二遍搗固作業(yè)完成后，穩(wěn)定車后退到起始位置開(kāi)展第二遍穩(wěn)定作業(yè)，DCL-32連續(xù)式雙枕?yè)v固車隨后開(kāi)展第三遍搗固作業(yè)。

清篩過(guò)程中搗固、穩(wěn)定作業(yè)均可使用流水作業(yè)法開(kāi)展工作。待清篩車收爬鏈、清篩終點(diǎn)導(dǎo)槽回填作業(yè)完成后，距離清篩末端50～70 m范圍內(nèi)線路無(wú)法利用流水作業(yè)法開(kāi)展搗穩(wěn)作業(yè)。需另行預(yù)留作業(yè)時(shí)間，根據(jù)實(shí)測(cè)，該地段三搗兩穩(wěn)作業(yè)總共用時(shí)約45 min。

（4）清篩車組返回。清篩車組連掛、作業(yè)后返回站內(nèi)，核對(duì)調(diào)度命令銷記，該流程用時(shí)約75 min。

3.2逐級(jí)提速流程

清篩作業(yè)后，第二到第四個(gè)天窗采用“兩搗一穩(wěn)”模式進(jìn)行作業(yè)，開(kāi)展逐級(jí)提速，作業(yè)流程見(jiàn)表1。

根據(jù)動(dòng)車組始發(fā)、終到正點(diǎn)率要求，高速鐵路限速影響時(shí)長(zhǎng)應(yīng)控制在5 min以內(nèi)，限速級(jí)別不應(yīng)超過(guò)3個(gè)。結(jié)合單日大機(jī)清篩進(jìn)度及規(guī)范要求，按80 km/h、120 km/h、60 km/h三個(gè)等級(jí)進(jìn)行限速，其中限速160 km/h區(qū)段長(zhǎng)度2.5 km，限速120 km/h區(qū)段長(zhǎng)度不超過(guò)2 km，限速80 km/h區(qū)段長(zhǎng)度不超過(guò)1.5 km，限速總長(zhǎng)度不超過(guò)6 km。

4質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)

綜合考慮高速鐵路線路服役狀態(tài)差異性，采用線路平順性、線路高程、道床支承剛度、道床橫向阻力等指標(biāo)對(duì)清篩作業(yè)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

4.1線路平順性

為加強(qiáng)過(guò)程控制，在清篩階段、提速階段均采用0級(jí)軌檢儀對(duì)線路進(jìn)行檢測(cè)評(píng)價(jià)。根據(jù)該高速鐵路測(cè)量數(shù)據(jù)，線路清篩“三搗兩穩(wěn)、五搗三穩(wěn)、七搗四穩(wěn)、九搗五穩(wěn)”后平均靜態(tài)TQI分別在3.92 mm、3.37 mm、2.93 mm、2.13 mm以內(nèi)，其中九搗五穩(wěn)后綜合檢測(cè)列車檢測(cè)TQI≤2.5 mm，平均每千米扣分＜0.02分，滿足《高速鐵路線路維修規(guī)則》對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求（TQI≤4.0 mm）。據(jù)此，提出基于TQI的高速鐵路有砟道床清篩作業(yè)平順性分階段控制指標(biāo)，即“三搗兩穩(wěn)”后TQI≤4.0 mm，“五搗三穩(wěn)”后TQI≤3.5 mm，“七搗四穩(wěn)”后TQI≤3.0 mm，“九搗五穩(wěn)”后TQI≤2.5 mm，如圖3所示。

4.2線路高程

道床清篩作業(yè)前后線路平面線形變化不大，一般在20 mm之內(nèi)，當(dāng)日清篩完成后即可通過(guò)撥道基本恢復(fù)至設(shè)計(jì)線形；但對(duì)線路高程影響較大，根據(jù)道床清篩寫(xiě)實(shí)，制定清篩后線路高程分階段控制標(biāo)準(zhǔn)，如圖4所示，每遍搗固后偏差平均在5 mm以內(nèi)。

4.3道床支承剛度

道床支承剛度與道床狀態(tài)緊密相關(guān)，道床支承剛度的變化揭示了清篩過(guò)程中道床力學(xué)狀態(tài)的影響規(guī)律?，F(xiàn)場(chǎng)采用錘擊法對(duì)上行K388+750～+696中720個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，各階段道床支承剛度如圖5所示。

我國(guó)《鐵路軌道設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB 10082—2017）［7］規(guī)定道床支承剛度≥ 120 kN/mm，但該數(shù)值是在通車運(yùn)營(yíng) 1 年以上穩(wěn)定道床條件下測(cè)得的，對(duì)于清篩后的道床，僅可作為參考?！陡咚勹F路軌道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（TB 10754—2018）［8］規(guī)定道床達(dá)到初期穩(wěn)定階段，道床支承剛度不應(yīng)小于 70 kN/mm。鑒于大修后道床狀態(tài)與新建線路更為接近，因此以該值作為道床剛度的控制標(biāo)準(zhǔn)。

由圖5可知，清篩作業(yè)逐遍搗固后道床支承剛度逐漸增大，“九搗五穩(wěn)”后道床支承剛度中位線達(dá)109 kN/mm，滿足70 kN/mm標(biāo)準(zhǔn)要求。根據(jù)實(shí)測(cè)，清篩后一個(gè)月內(nèi)道床支承剛度中位線達(dá)120 kN/mm以上。

4.4道床橫向阻力

道床橫向阻力是指道床抵抗軌道框架橫向位移的阻力，一般由軌枕兩側(cè)及枕底與道床接觸面之間的摩阻力和枕端軌肩阻止軌枕橫移的抗力組成?，F(xiàn)場(chǎng)選取上行K388+750～+696中5個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)試，道床平均橫向阻力如圖6所示。

根據(jù)文獻(xiàn)［8］，道床達(dá)到初期穩(wěn)定階段，道床橫向阻力不應(yīng)小于7.5 kN/枕。由圖6可知，“九搗五穩(wěn)”后道床橫向阻力平均值為8.44 kN/枕，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。根據(jù)實(shí)測(cè)，清篩后一個(gè)月內(nèi)道床橫向阻力達(dá)到12 kN/枕以上。

5結(jié)語(yǔ)

（1）清篩標(biāo)準(zhǔn)：通過(guò)總質(zhì)量300 Mt/km以上的線路，當(dāng)平均每千米扣分?jǐn)?shù)量級(jí)增多，TQI劣化速度明顯增加，且道床臟污率≥25%時(shí)，需開(kāi)展道床清篩作業(yè)。

（2）清篩作業(yè)條件：應(yīng)合理調(diào)整列車運(yùn)行圖以確保不少于480 min的線路占用時(shí)長(zhǎng)，其中天窗時(shí)間以300～330 min為宜，限速總長(zhǎng)度不超過(guò)6 km。當(dāng)日清篩地段大機(jī)配備內(nèi)燃機(jī)車2臺(tái)、物料運(yùn)輸車6臺(tái)、清篩車2臺(tái)、搗固車4臺(tái)、穩(wěn)定車2臺(tái)、配砟整形車2臺(tái)、石砟漏斗車（K車）若干。逐級(jí)提速階段大機(jī)配備搗穩(wěn)車2臺(tái)、搗固車2臺(tái)、配砟整形車1臺(tái)、穩(wěn)定車1臺(tái)。

（3）清篩質(zhì)量評(píng)價(jià)：采用線路平順性、線路高程、道床支承剛度、道床橫向阻力等指標(biāo)對(duì)清篩作業(yè)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。應(yīng)用結(jié)果表明：大機(jī)“九搗五穩(wěn)”后平均靜態(tài)TQI＜2.2 mm、線路可恢復(fù)至設(shè)計(jì)高程、道床支承剛度平均可達(dá)110 kN/mm、道床橫向阻力平均可達(dá)8.44 kN/枕。清篩一個(gè)月后，道床支承剛度＞110 kN/mm、道床橫向阻力＞12 kN/枕，綜合檢測(cè)列車檢測(cè)TQI≤2.5 mm，平均每千米扣分＜0.02分，均滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

（4）其他：為減少大機(jī)運(yùn)行時(shí)間，建議維修基地間距不大于50 km；為提高轉(zhuǎn)線效率，建議維修基地最長(zhǎng)股道不小于800 m，數(shù)量不少于2條，并增設(shè)地溝以便大機(jī)檢修。

參考文獻(xiàn)

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