高速铁路道岔精调技术与标准化管理

2011-03-17顾秋来

铁道建筑 2011年5期

顾秋来

(铁道部工程管理中心，北京 100845)

1 高速铁路道岔精调概况

高速铁路道岔是高速铁路轨道的关键设备，结构复杂，制造和铺设要求高，调整和维修难度大，高速铁路建设和运营实践表明，道岔精调是高速铁路轨道施工的关键环节，要保证高速动车组安全、平稳运行的要求，必须在联调联试之前，以及联调联试期间进行系统的轨道检测和精细调整。

1.1 道岔精调含义

道岔精调分为静态精调和动态精调。静态精调是根据对道岔结构和轨道几何状态的测量、计算和分析，通过起道、拨道和调换部件等方法，将道岔及其两端线路状态调整至规范允许的范围内，满足设计要求。在联调联试阶段，综合检测车可以检测道岔安全性指标、平稳性指标及车体加速度，轨道检查车可以检测道岔区动态几何不平顺、轨道添乘检测仪可以检测道岔的车体加速度。根据综合检测车和轨道检查车的检测结果，对道岔局部缺陷进行修复，微调道岔几何尺寸，对轨道线型进一步优化，使轮轨关系匹配良好，进一步提高高速行车的安全性、平稳性和乘座舒适度，这种对轨道状态和精度进一步完善和提高的过程称之为动态调整。

1.2 道岔精调的内容和目的

道岔精调的主要内容有道岔构造尺寸、岔区轨道几何平顺性以及转换锁闭设备性能的调整。其中，道岔构造尺寸包括轨距、支距、各部件间及间隙尺寸、部件匹配尺寸等。轨道平顺性包括轨向、高低、水平、扭曲等。转换锁闭设备性能包括锁闭设备适应尖轨伸缩的能力、各牵引点同步性、转换锁闭设备的锁闭和探测能力等。

道岔精调主要目的如下:①消除或改善由道岔制造、运输造成的变形与缺陷。②消除或改善由于测量造成的误差积累，施工工艺引起的道岔状态变化(如焊轨、锁定)。③弥补由于道岔施工工艺、方法不当，过程质量控制不严造成的轨道状态劣化。④及时调整道岔临时使用过程中出现的轨道状态变化。⑤和区间轨道顺接，消除长波不平顺。

1.3 精调的主要特点

与区间无砟轨道相比，高速道岔精调存在以下特点:①零部件繁多，道岔构造尺寸、岔区轨道几何尺寸相互间有制约关系，精调技术含量更高。②除钢轨件之外，还有转换设备，存在着大量的工电接口。③精度要求更高，除轨道几何外，密贴、间隙等精度要求达到0.5 mm级。④动态调整量相对较大，由于构造不平顺和刚度不平顺等原因，影响高速道岔动力学性能的检测的因素较多，动态精调工作量比区间无砟轨道要大得多。

2 道岔静态精调技术

2.1 施工准备

1)人员和设备准备。应根据无砟轨道和道岔的技术特点、工况条件和施组安排，合理配置精调施工所需的测量人员和现场其他作业人员。作业人员应具备相应的理论知识、丰富的施工经验和现场组织管理能力。

2)CPⅢ复测。对 CPⅢ控制点进行全面检查，对损坏、缺失的重新埋设，并统一编号;合理划分CPⅢ控制区段长度，一般不宜短于4 km。按照《高速铁路工程测量规范》的有关要求，对CPⅢ控制网进行复测。

3)轨道检查及处理。采集轨道几何数据前，必须清除轨道表面杂质与灰尘，逐枕对扣件组装质量进行检查与扭矩复拧，对每处钢轨焊缝平直度进行检查。

2.2 检测

采用全站仪、轨道几何状态测量仪等设备对道岔构造尺寸、岔区轨道及前后过渡段范围的轨道几何平顺性进行系统测量并采集数据。使用弦绳、板尺、塞尺、轨距尺、支距尺和游标卡尺进行核对测量。

1)设站。将全站仪架设于轨道中心，精确整平后进行自由设站观测。全站仪自由设站时，至少后视8个CPⅢ控制点，如果现场条件不满足，至少后视6个CPⅢ控制点。全站仪后视时与最近控制点之间的距离＞15 m。为减少误差，提高精调效率，应对棱镜和连接杆进行编号。每一次测量时，同一组道岔、同一个CPⅢ点尽量使用固定编号的棱镜和连接杆。

2)数据采集。数据采集前，复核输入的CPⅢ数据库、线路设计数据、精测系统参数等;数据采集时，轨道几何状态测量仪由远及近向全站仪的方向进行测量，且与全站仪最小距离不宜小于5 m，应保证工作的连续性;第一站采集完成后，下一测站与上一站最后一个测点距离约50 m，且两站后视至少有4个CPⅢ点相重叠，采集数据重叠至少10根岔枕，下站依此类推;数据采集时，应随时观察屏幕的显示数据，遇到数据突变时停止采集，查明原因后重新采集。

2.3 调整量模拟分析及调整方案制订

轨道几何状态测量仪数据报表主要有1～8项，包括轨枕号、里程、竖曲线和平曲线绝对精度、水平、轨距、竖曲线和平曲线相对精度(高低和方向)。将采集的数据以Excel方式导入精调软件，即可得到道岔在水平、轨距、高低、方向等方面的缺陷，并自动给出每根岔枕位置处钢轨的左右和高低位置调整量。

根据分析数据并结合道岔结构特点制订调整方案，包括以下几个方面。

1)根据测量数据制订钢轨左右和高低位置调整量及备件数量，备齐包括调高垫板、轨距调整备件及顶铁调整片等精调件。

2)配备照明设备、电动扳手、350 N·m扭力扳手、撬棍、手摇式起道机、塞尺、轨距尺、支距尺、弦线、板尺、平尺等仪器和机具。

3)根据现场情况合理安排现场指挥员、精调技术人员、安全人员及施工配合人员。

2.4 现场调整施工顺序

道岔精调原则为先直股后曲股、先水平后方向、先整体后局部、直曲兼顾。

1)水平和高低调整。根据报表中竖曲线整体数据分析，对超限处所更换调高垫板进行水平和高低精调。

2)轨距和方向调整。根据报表中平曲线数据分析，对超限处所更换调距备件进行轨距和方向调整。固定好弦线架，用板尺逐个测量岔枕与弦线的距离并记录，通过更换轨距调整备件调节轨距和钢轨的方向。

3)钢轨件间密贴、钢轨件与顶铁间密贴。用塞尺逐一检查钢轨件间密贴、钢轨件与顶铁间密贴，间隙超过1 mm时要予以调整。调整的方法一般为:①顶铁不标准，更换顶铁或者对顶铁进行处理;②首先确保直、曲基本轨的高低和方向正确;③在精调时，如密贴精调反复出现超标时，要对直基本轨与曲基本轨的框架尺寸进行检查;④结合工电联调，调整牵引点处轨件间密贴。

4)尖轨和心轨轨底与辊轮滑床板密贴。用塞尺检查轨底与滑床板的密贴，当尖轨和心轨锁闭时，且轨底与与滑床板的间隙超过1 mm时要予以调整。调整方法一般为:①将滑床板滑床台上表面调整到同一高程;②调整辊轮使之符合技术条件要求。③尖轨和心轨弓腰时及时维修或更换。

5)降低值调整。尖轨相对于基本轨的降低值偏差超过1 mm且影响行车稳定性时，可通过更换不同厚度基本轨轨下橡胶垫板，调整尖轨相对于基本轨的降低值。调整方法一般为:①降低值调整量＞1 mm，且＜2 mm时，应设置两级过渡。②降低值调整量≥2 mm时，应更换尖轨与基本轨组件。

2.5 工电联调

道岔的线型调整到位后，对密贴、间隙及转换设备状态和性能进行工电调整。工电联调内容包括转换杆件沿线路纵向偏移量，转辙机安装螺栓孔与基本轨直线距离偏差，各牵引点两侧锁闭框中心位置偏差，各牵引点心轨外锁闭两侧锁闭量相差，尖轨、心轨转换阻力，转换设备在牵引点和牵引点间的探测能力。

3 道岔动态精调技术

3.1 动态检测手段与数据分析

动态监测手段包括综合检测车、轨道检查车、轨道添乘检测仪等，主要检测道岔安全性指标、平稳性指标、车体加速度及动态几何不平顺等指标。

轨道动态精调前，应全面细致地分析动态检测相关报表和波形图。轨道检测资料有轨道Ⅰ级～Ⅳ级超限报告表、公里小结报告表、TQI指数、波形图以及动力学报告等。缺陷类型主要有高低、水平、三角坑、轨向、轨距、垂向加速度、水平加速度以及动力学指标超限。

导致减载率超标的主要原因是轨面高低短波不平顺(波长0.1～3.0 m，波幅 0.5～1.0 mm)，主要表现为接头平直度超限、扣件缺陷或轨下支撑刚度突变等，应重点检查焊缝平直度，扣件、垫板完好情况等。

导致横向力偏大的主要原因是轨向连续多波不平顺、轨向与水平的复合不平顺、接头工作边平直度超限等，现场核查时应重点检查轨向、水平，可以结合波形图一并检查分析，同时检查扣件、垫板密贴状况。

导致脱轨系数超标的主要原因是轮轨水平力偏大或轮轨垂直力偏小，现场核查时应重点检查焊缝、扣件状况，轨向、水平偏差及两者复合不平顺。

导致车体加速度超标的主要原因是中长波的轨向和高低不平顺。应重点检查道岔尖轨顶面光带、道岔和区间的顺接情况。

3.2 现场复查与调整

综合汇总各种检测报表，对轨道检测报告中Ⅱ级～Ⅳ级偏差、轨道检测波形图中突变点、动力学检测指标超限点、动车添乘明显晃车处所等进行静态检查，分析静态复测资料，确定缺陷类型。对报表缺陷里程前后各50 m范围采用轨道几何测量仪、轨距尺、弦线、1 m平尺、塞尺等进行检查，必要时可适当扩大检查范围。

首先对区段范围内的扣件、垫板进行全面检查，确认无异常再开始轨道几何尺寸检查。轨向用10 m，20 m弦线和轨道几何状态测量仪检查，逐根轨枕连续测量。轨距用轨距尺检查，逐根轨枕连续测量。水平、高底用轨距尺、弦线和轨道几何测量仪检查，逐根轨枕连续测量。三角坑(基长2.5 m)根据水平测量值，每隔三根轨枕计算水平变化率。

对轨道质量指数 TQI明显偏大(≥3.6)区段、轨道检测几何尺寸成区段连续多点接近Ⅱ级偏差、轨道检测波形图中存在连续多波不平顺区段、动车添乘成区段连续晃车等地段采用轨道几何状态测量仪对轨道状态进行全面、系统测量。查找到缺陷后，按照静态调整方法进行调整。

动态调整往往不能一次就位，需要结合动态检测数据进行重复调整才能消除各种动态缺陷，甚至需要调整尖轨降低值等道岔本身构造缺陷来实现道岔高平顺性。

4 道岔精调的标准化管理

4.1 施工组织管理

道岔精调的施工组织原则如下:①专业化施工、信息化管理、标准化作业。②宜遵循“谁施工，谁精调”的施工原则。③一个精调区段范围内的测量、计算及作业人员和检测仪器配置宜相对固定。④要有足够的工期安排。高速铁路指导性施工组织设计应明确线路锁定后至联调联试前的轨道、道岔静态精调施工组织安排，施工时间一般不少于2～3个月。⑤试验先行、样板引路。至少完成1组渡线高速道岔的精调，并经充分总结经验，完善作业指导书等作业文件后，方可全线展开。⑥专业见证、旁站、监督和配合原则。工务与电务作业时，除正常的监理工作外，各专业施工单位要相互见证、旁站、监督和配合进行。

4.2 精调方法管理

①重检慎调。重视轨道检查，保证测量精度，加强数据分析，制订合理方案。②严格执行现行铁路技术标准、规范，精调过程采用标准宜适当高于最终验收标准。③无砟道岔精调范围应包括道岔及前后各200 m区间线路。渡线道岔应同时精调，以消除长波不平顺。④建立轨道状态数据库。从高速道岔施工开始直至开通试运营，建立高速铁路轨道几何状态的统一数据库。⑤静态精调前，应逐枕对轨道状态进行检查与检测，对CPⅢ进行复测。⑥动态精调应结合各种检测资料，现场综合分析和准确判断轨道缺陷和问题。特别要重视扣件组装质量、焊缝平直度和轨道长波不平顺等方面的检查和分析。