作者單位：中國(guó)鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司濟(jì)南西工務(wù)段，濟(jì)南250021

作者簡(jiǎn)介：田博，男，工程師。

摘要：新鐵德奧CN6142AS型無砟道岔的轉(zhuǎn)轍器設(shè)計(jì)有動(dòng)態(tài)軌距優(yōu)化（FAKOP）結(jié)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)的特殊設(shè)計(jì)和350 km/h的允許通過速度，以及較大的通過總質(zhì)量等多種因素影響，導(dǎo)致列車通過道岔時(shí)出現(xiàn)舒適度不良等現(xiàn)象。本文以某高鐵CN6142AS型無砟道岔整治過程為例，對(duì)該型號(hào)道岔結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，闡述了尖軌降低值調(diào)整、鋼軌廓形打磨和道岔精測(cè)精調(diào)組合整修過程，以期為降低CN6142AS型無砟道岔車載儀水平加速度大值出現(xiàn)頻次、提高列車通過道岔的平穩(wěn)性和舒適度提供參考。

關(guān)鍵詞：CN道岔；FAKOP結(jié)構(gòu)；晃車整治

1引言

高速道岔作為高速鐵路的核心部位之一，包含了眾多零部件和長(zhǎng)大可移動(dòng)的易損傷型軌件（例如尖軌和心軌）。此外，其輪軌關(guān)系也相當(dāng)復(fù)雜，主要表現(xiàn)為當(dāng)列車以高速通過轉(zhuǎn)換部位時(shí)會(huì)不斷變換接觸位置，產(chǎn)生輪載轉(zhuǎn)移，使得該區(qū)域產(chǎn)生強(qiáng)烈干擾并影響到列車正常運(yùn)行。因此，道岔也被稱為線路三大薄弱環(huán)節(jié)之一［1，2］。

某高鐵采用的高速道岔為CN系列道岔。該系列道岔在尖軌區(qū)域采用了動(dòng)態(tài)軌距優(yōu)化（FAKOP）結(jié)構(gòu)，具體的構(gòu)造方式是在尖軌和基本軌密貼處，基本軌呈現(xiàn)出附帶有外部圓弧的軌道形狀，從而使得軌距加大，最大值達(dá)到了15 mm［3］，如圖1所示。這種設(shè)計(jì)的主要目的是優(yōu)化尖軌區(qū)域的動(dòng)力穩(wěn)定性，通過引入向外的離心力來降低蛇行運(yùn)動(dòng)影響，如圖2所示。

某高鐵開通以來，較大的過車頻率和通過總質(zhì)量，導(dǎo)致道岔軌件的磨損、輪載過渡區(qū)晃車現(xiàn)象頻發(fā)。本文以CN6142AS型無砟道岔為例，對(duì)道岔結(jié)構(gòu)特性和軌距優(yōu)化原理進(jìn)行介紹，針對(duì)舒適度不良等問題，利用鋼軌廓形打磨、降低值超限處所調(diào)整和無砟道岔精調(diào)等手段優(yōu)化道岔結(jié)構(gòu)，提高列車過岔平順性，為無砟道岔整修提供可行性建議。

2CN6142AS型無砟道岔結(jié)構(gòu)特性及動(dòng)態(tài)軌距優(yōu)化

2.1CN6142AS型無砟道岔結(jié)構(gòu)特性

CN6142AS型無砟道岔按照350 km/h直向通過速度和160 km/h側(cè)向通過速度進(jìn)行設(shè)計(jì)。由圖3可知，其設(shè)計(jì)線形總長(zhǎng)度為136.926 m，結(jié)構(gòu)包括轉(zhuǎn)轍區(qū)域（1～86號(hào)枕）、連接部位（87～188號(hào)枕）和轍叉區(qū)域（189～288號(hào)枕）三個(gè)部分。整體呈現(xiàn)出 “緩和曲線+圓形曲線+緩和曲線”的線形［4］。

該類型的道岔2～74號(hào)枕木采用了FAKOP構(gòu)造。轉(zhuǎn)轍器滑床板采用IBaV滑床板，并通過滾輪及具有防磨損涂層的滑床臺(tái)來保證尖軌的正常轉(zhuǎn)換，降低轉(zhuǎn)換阻力。

彈性扣件系統(tǒng)采用了彈性基板支撐，主要使用了SKI-12彈條扣件，通過偏心錐套調(diào)整了軌向，使用調(diào)高墊板調(diào)整軌件相對(duì)高度。另外，尖軌和心軌采用了多機(jī)多點(diǎn)的拉引方法，并安裝密貼檢查器。

2.2動(dòng)態(tài)軌距優(yōu)化

動(dòng)態(tài)軌距優(yōu)化是基于行車動(dòng)力學(xué)對(duì)過岔時(shí)轉(zhuǎn)換部分的特殊設(shè)計(jì)，其特點(diǎn)是當(dāng)車輪以正弦波形式前進(jìn)時(shí)，各車輪與軌道的接觸點(diǎn)在同一車輪半徑上，而車輪在過渡時(shí)，則通過尖軌厚度快速增加來縮短過渡距離［5］。

利用這種結(jié)構(gòu)能夠使軌道與輪對(duì)發(fā)生雙側(cè)等徑接觸，減小了輪對(duì)邊緣對(duì)于尖軌產(chǎn)生的反沖力，這樣可以使車身在行駛過程中保持穩(wěn)定，提升列車按照正弦曲線運(yùn)行時(shí)的舒適度。由圖1可知，F(xiàn)AKOP結(jié)構(gòu)設(shè)置在尖軌與基本軌密貼處，基本軌會(huì)向外部彎曲，從而使得軌距變大，使高速列車通過時(shí)兩側(cè)車輪的輪軌接觸位置向外移動(dòng)，減輕了輪對(duì)承受的側(cè)面壓力。

3CN6142AS型無砟道岔常見病害分析及整治方法

3.1道岔鋼軌廓形打磨

高速鐵路運(yùn)營(yíng)維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)證明，打磨是預(yù)防和處理鋼軌病害的有效方法之一，也是合理延長(zhǎng)鋼軌使用壽命的關(guān)鍵手段［6］，能夠顯著改善輪軌接觸狀態(tài)，減緩鋼軌損傷速率，降低鋼軌斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。

通過對(duì)某CN6142AS型道岔鋼軌病害調(diào)查，確認(rèn)尖軌74號(hào)枕至5號(hào)枕廓形與標(biāo)準(zhǔn)廓形存在偏差。根據(jù)道岔組合斷面標(biāo)準(zhǔn)廓形制定打磨方案。

對(duì)比小型打磨機(jī)的功能和優(yōu)勢(shì)，選擇垂直打磨機(jī)進(jìn)行打磨。該型號(hào)的打磨機(jī)相對(duì)于精磨機(jī)具有更廣泛的適用性，打磨角度更大，效率更高，對(duì)于修復(fù)鋼軌形狀具有顯著的優(yōu)勢(shì)。

打磨方式采用工作邊根據(jù)組合廓形打磨，即尖軌和基本軌密貼狀態(tài)下進(jìn)行打磨，以GQI指標(biāo)作為判定打磨標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)某處的1號(hào)道岔對(duì)軌面30°～-12°進(jìn)行打磨，打磨量約0.3 mm，GQI指標(biāo)從57.8分上升至88分，打磨前后鋼軌廓形對(duì)比如圖4所示，有效改善了密貼區(qū)域的組合廓形。

3.2降低值調(diào)整

道岔尖軌在引導(dǎo)車輛由基本軌轉(zhuǎn)移至尖軌或逆向轉(zhuǎn)換的過程中，為防止尖軌尖端過早、過多地承擔(dān)輪對(duì)豎向壓力，尖軌軌頂設(shè)計(jì)有降低值［7］。當(dāng)實(shí)測(cè)降低值與設(shè)計(jì)值出現(xiàn)偏差時(shí)，會(huì)不同程度地影響列車通過道岔的平穩(wěn)性。因此，對(duì)降低值進(jìn)行定期檢查和維護(hù)是保證列車安全、穩(wěn)定通過的關(guān)鍵。

根據(jù)CN6142AS型無砟道岔軌頭寬度確定8～45號(hào)枕的逐枕降低值，并對(duì)該區(qū)段尖軌降低值進(jìn)行逐枕測(cè)量，發(fā)現(xiàn)列車從基本軌過渡到尖軌區(qū)段（29～41號(hào)枕）尖軌降低值超限，最大為1.61 mm。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)降低值超限處所進(jìn)行整治，整治方法有以下三種。

（1）通過滾輪調(diào)整尖軌高度。根據(jù)尖軌軌底與滑床板的離縫大小調(diào)整滑床板位置，使所有滑床板在同一個(gè)水平面上，之后再調(diào)整滾輪至合理位置，消除因滑床板不在一個(gè)水平面上造成的拱腰問題。

（2）通過調(diào)整滑床板高度調(diào)整尖軌高度。根據(jù)尖軌軌底與滑床板的離縫大小，更換滑床板底部調(diào)整片，實(shí)現(xiàn)滑床板高度的調(diào)整，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)尖軌高度的調(diào)整。

（3）通過調(diào)節(jié)基本軌高度優(yōu)化尖軌降低值。若尖軌降低值超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)1 mm以上，可以通過更改基本軌下方不同型號(hào)的橡膠墊片微調(diào)基本軌高度，從而達(dá)到調(diào)整尖軌降低值的目的。如果需要調(diào)整的范圍為1～2 mm時(shí)，需要通過兩級(jí)過渡的方式實(shí)現(xiàn)，避免軌底產(chǎn)生空隙進(jìn)而引發(fā)空吊等病害。

調(diào)整前后的尖軌降低值對(duì)比如圖5所示。

3.3道岔精調(diào)

道岔精調(diào)主要包括精測(cè)和精整，其中精測(cè)是精整的基礎(chǔ)和依據(jù)，根據(jù)精測(cè)結(jié)果確定精整位置和工作量，而精測(cè)的準(zhǔn)確性直接影響到道岔精整效果［8］。

3.3.1道岔精測(cè)

準(zhǔn)備工作完成之后，使用絕對(duì)小車與全站儀耦合的方式來測(cè)量道岔的平面和高程。為了進(jìn)行平面和高程偏差的測(cè)量，采取全站儀后方交會(huì)的方法來設(shè)立站點(diǎn)，這種設(shè)立站點(diǎn)方式的精度必須達(dá)到0.5″級(jí)別，同時(shí)全站儀與小車之間的距離不能超過70 m［9］。由于動(dòng)態(tài)軌距優(yōu)化的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，精測(cè)過程中以直尖軌為基準(zhǔn)股，結(jié)合直尖軌側(cè)2～19號(hào)枕存在加寬的情況，為保證軌距、水平測(cè)量精度，該段使用0級(jí)道岔對(duì)軌距、水平進(jìn)行復(fù)核測(cè)量。

完成測(cè)量后，使用相關(guān)軟件進(jìn)行軌道的調(diào)整量計(jì)算。對(duì)于道岔調(diào)整量的設(shè)計(jì)，主要遵循“先直后曲、先水平后方向、先整體后局部、直曲兼顧”的原則，其中軌向優(yōu)化通過調(diào)整直尖軌的平面位置來實(shí)現(xiàn)，直基本軌平面位置利用軌距及軌距變化率來控制，高低的優(yōu)化通過調(diào)整直基本軌的高程來實(shí)現(xiàn)，直尖軌的高程利用水平和扭曲來控制。

利用上述方案，現(xiàn)場(chǎng)確定需作業(yè)的區(qū)段及其調(diào)整量，從而確保實(shí)地精整作業(yè)的順利開展。主要方法為使用0級(jí)的電子軌道尺來檢查所需調(diào)整區(qū)段的軌距和水平，利用激光懸線工具評(píng)估直尖軌的軌向狀況，同時(shí)收集相關(guān)數(shù)據(jù)作為參考。道岔精整方案編制流程如圖6所示。

3.3.2道岔精整流程

道岔精整流程為“先整體、后局部，先高低、后水平，先軌向、后軌距”，主要分為作業(yè)前準(zhǔn)備、基準(zhǔn)股調(diào)整、非基準(zhǔn)股調(diào)整、道岔工電聯(lián)合整治和驗(yàn)收五個(gè)環(huán)節(jié)，具體工作如下。

（1）作業(yè)前準(zhǔn)備。

對(duì)道岔結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的檢查和整治，主要針對(duì)缺損或非標(biāo)的零配件、結(jié)構(gòu)間隙等。在精整作業(yè)開始前完成整治。施工負(fù)責(zé)人根據(jù)精整方案、天窗時(shí)間和作業(yè)進(jìn)度安排作業(yè)計(jì)劃，劃分出多段收工地點(diǎn)，以應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況。作業(yè)前完成電子道尺、相對(duì)軌道檢查儀的數(shù)據(jù)采集和調(diào)整量的標(biāo)注，測(cè)量結(jié)果以水平、軌距作為精整的參照系。

（2）基準(zhǔn)股調(diào)整作業(yè)。

作業(yè)過程中先對(duì)基準(zhǔn)股高程進(jìn)行調(diào)整，然后對(duì)該股的平面進(jìn)行調(diào)整。其中松卸扣件的數(shù)量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)軌溫和實(shí)際鎖定軌溫確定。調(diào)整完成后利用道尺逐枕回檢，并結(jié)合框架尺寸進(jìn)行驗(yàn)證，確?；鶞?zhǔn)股調(diào)整到位，并記錄好軌距、水平，為非基準(zhǔn)股調(diào)整提供參照系。

（3）非基準(zhǔn)股調(diào)整作業(yè)。

非基準(zhǔn)股高程和平面利用道尺測(cè)量出的軌距、水平為參照系進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整完成后，利用軌距、水平和框架尺寸進(jìn)行檢驗(yàn)，以確保調(diào)整的準(zhǔn)確性。

（4）道岔工電聯(lián)合整治。

在工務(wù)設(shè)備調(diào)試完畢后，工務(wù)和電務(wù)專業(yè)對(duì)道岔結(jié)合部進(jìn)行聯(lián)合調(diào)整。主要調(diào)整的內(nèi)容包括：桿件的別勁、磨損以及外鎖閉框的調(diào)整孔間隙；道岔轉(zhuǎn)動(dòng)阻力過大；滑床板的離縫對(duì)道岔轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的影響。

（5）驗(yàn)收。

精整完成后的驗(yàn)收分為靜態(tài)驗(yàn)收和動(dòng)態(tài)驗(yàn)收。靜態(tài)驗(yàn)收的主要工作是道岔工電聯(lián)整結(jié)束后，及時(shí)組織人員使用道尺對(duì)精整及其前后區(qū)段進(jìn)行逐枕測(cè)量、數(shù)據(jù)采集，檢查軌距、水平是否符合作業(yè)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)使用相對(duì)軌道檢查儀對(duì)道岔進(jìn)行測(cè)量，檢查高低、軌向、扭曲和軌距變化率是否符合作業(yè)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，如轉(zhuǎn)轍部分個(gè)別枕超出作業(yè)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，利用工電聯(lián)合整治進(jìn)行整治，其他部位利用道岔整修進(jìn)行整治。

動(dòng)態(tài)驗(yàn)收主要通過對(duì)綜合檢測(cè)列車檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，對(duì)車載式線路檢查儀檢測(cè)結(jié)果對(duì)比分析，并安排技術(shù)人員攜帶便攜式添乘儀進(jìn)行檢查，如出現(xiàn)超限報(bào)警，工務(wù)專業(yè)重新組織對(duì)道岔進(jìn)行整修。

道岔精整流程如圖7所示。

3.3.3無砟道岔精整效果分析

精整作業(yè)完畢后，組織對(duì)該組道岔進(jìn)行精測(cè)，并對(duì)精整前后數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，如圖8和圖9所示。

通過圖8和圖9對(duì)比分析，高程和水平偏差均在作業(yè)驗(yàn)收范圍內(nèi)，經(jīng)分析可以看出高程和水平調(diào)整效果良好。

精整前后平面和軌距對(duì)比分別如圖10和圖11所示，偏差均在作業(yè)驗(yàn)收范圍內(nèi)，經(jīng)分析可以看出平面和軌距精整效果良好。

4結(jié)語(yǔ)

CN6142AS型無砟道岔病害機(jī)理復(fù)雜，結(jié)構(gòu)特殊，使得整修過程困難且效果不佳。本文以某高速鐵路CN6142AS型無砟道岔過車舒適度不良的整修過程為例，對(duì)FAKOP結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行解析，采用調(diào)整降低值、鋼軌廓形打磨和道岔精調(diào)三種方式綜合整修，有效改善了列車過岔的舒適度，具體結(jié)論如下。

（1）本文對(duì)CN6142AS型無砟道岔的結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)軌距優(yōu)化原理進(jìn)行分析，為道岔病害的分析整治提供理論依據(jù)和方向。

（2）對(duì)某高鐵1號(hào)道岔鋼軌廓形打磨和降低值調(diào)整等整修方法實(shí)施和總結(jié)，為有效改善CN系列道岔過車舒適度積累了經(jīng)驗(yàn)。

（3）為優(yōu)化道岔幾何尺寸狀態(tài)、改善FAKOP軌距加寬結(jié)構(gòu)，詳細(xì)闡述了道岔精測(cè)精整的流程，明確了精測(cè)和精調(diào)的控制項(xiàng)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化和高質(zhì)量的道岔精測(cè)精調(diào)作業(yè)。

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