京沪高铁黄渡线路所2＃道岔晃车原因分析及初步整治

王永华 上海铁路局工务处

1 基本概况

1.1 设备现状

黄渡线路所2#道岔位于京沪高铁上行线黄渡线路所，尖轨尖里程K1303+438，采用新铁德奥道岔有限公司生产的无砟轨道60 kg/m钢轨42号道岔，图号为CN-6142AS。该道岔铺设在桥梁上，位于蕴藻浜特大桥黄渡区4#-10#墩（24.7 m+4×32.7 m+24.7 m）一联6跨共180 m现浇预应力混凝土单箱双室连续梁上，4#-10#墩梁跨里程为京沪高铁上K1303+416～K1303+596。道岔适应的年最大轨温差100℃，单元平面线型为直线，纵断面为平坡，列车直向运行为顺向过岔，CRH380型车实际通过速度为295 km/h左右，CRH2型车为245 km/h左右，目前该道岔侧向暂无列车运行。

42号道岔设计速度直向过岔为350 km/h，侧向过岔为160 km/h。道岔平面采用R10119 m缓和曲线+R4100圆曲线+R∝缓和曲线，全长157.2 m，前长60.573 m，后长96.627 m。基本轨长度为51.598 m，采用60 kg/m标准断面型式钢轨；尖轨采用特种断面60E1A1（即Zu1-60）钢轨，长度为47.248 m，通长加工1:40轨顶坡，锻压后跟部扭1:40斜坡；该道岔最大特性是采取轨距构造加宽，简称FAKOP区，最大轨距加宽15 mm，加宽范围为2～74号枕，该区段承轨台直基本轨外侧刻槽0～15 mm。翼轨部位195～204号枕采取构造加高，抬高量为 0～2.3 mm。

1.2 晃车及应急处理情况

京沪高铁黄渡线路所2#道岔 2011年 8月19日和9月16日分别发生司机报摇晃。司机报摇晃后，设备单位和路局工务处立即按规定办理手续，陆续组织力量上道检查整治。同时以加密人工添乘检查的方式对整治效果和列车动态运行情况进行监控，通过对各次CRH2型车的动态监控发现，车载式轨道检查仪的横向加速度值及人体感觉摇晃程度有增大的趋势，部分CRH2型动卧车体已产生横向加速度Ⅳ级报警。2011年10月5日0:00时起对京沪高铁上行线黄渡线路所2#道岔K1303+400至K1303+600处临时限速 160 km/h。

2 设备情况初步原因分析

晃车发生后，路局、设备单位（可否改为路局工务处、上海工务段）、京沪公司、道岔生产厂家（可否删除）新铁德奥道岔有限公司等单位对2#道岔及前后线路利用各种手段进行了全面检测，包括板式无砟道岔结构状态、轨道几何尺寸及平纵断面线型，设备单位安排人员对2#道岔及前后线路用安博格小车、激光长弦小车、电子水准仪进行线形测量和各种测量方式的相互校核，对动态检测资料（便携式添乘仪、车载式轨道检查仪、动检车检测数据、）进行细致分析。说明如下：

2.1 无砟道床

经检查2#道岔底座板下蕴藻浜特大桥黄渡区4#-10#墩（24.7 m+4×32.7 m+24.7 m）一联6跨共180 m现浇预应力混凝土单箱双室连续梁结构健康，黄渡线路所2#道岔无砟道床目前主要存在部分侧向挡块裂纹，21#、66#、234#、241#、257#枕左股或有股侧向挡块在梁面上方有长240～380 mm、高 150～300 mm、宽 8～15 mm 左右的裂纹。

2.2 轨道几何状态

对2＃道岔进行静态检查，经检查确认，现场轨道几何尺寸无明显超限，轨距最大-1 mm，水平最大0.9 mm，无水平三角坑，各类几何尺寸均不超标。

2.3 道岔结构状态

各类零部件紧固齐全有效，顶铁和竖切密靠状态良好，但直尖轨存在顶面光带明显异常情况。现场钢轨光带出现以下问题：(1)43～44号枕之间，尖轨断面用1 m直尺量20 cm范围内低0.4～0.6 mm，光带异常。(2)30～32号枕尖轨表面满光带（应部分受力）。(3)86号枕直基本轨和直尖轨跟端焊头光带呈曲线，岔前焊接接头光带向外侧偏1 mm。道岔生产厂家对FAKOP区轨距加宽范围和尖轨降低值用简易工具进行测量，认为测量结果符合误差标准。设备单位因无测量工具和标准，未对尖轨降低值进行测量(见图1)。

图1 43-44号枕之间，尖轨断面用1 m直尺量20 cm范围内低0.4-0.6 mm，光带异常

2.4 动态检测资料分析

2.4.1 动检车检测数据

8月19日晃车发生后，设备单位对设备进行调整，但根据8月25日动检资料分析，在尖轨前部15 m范围内存在右轨向从3.78 mm到-7.58 mm的不规则锯齿型，横向加速度从0.05 g变化到-0.05 g(见图 2)。

图2 8月25日2#道岔单元动检资料

2.4.2 便携式添乘仪

便携式添乘仪检测数据反应出CRH380A型车和CRH2型车均有不同程度的横向加速度。CRH380A型车有部分车体报警，幅值较小（平均幅值0.08 g），绝大部分车体无人体感觉晃车；CRH2型车横加幅值较大（平均幅值0.13 g），最大达到Ⅳ级（0.22 g），且横加平均幅值有增大的趋势，横加值大的动车人体感觉晃车非常明显。

2.4.3 车载式轨道检查仪

车载式轨道检查仪检测数据与便携式添乘仪检测发现规律类似。

2.4.4 道岔单元线形

设备单位在晃车前后安排安伯格小车对道岔单元进行测量，并对测量的线形进行分析(见图3)。

图3 8月20日安伯格测量平面示意图（基准股：直尖轨）

2.5 初步原因分析

(1)直尖轨存在顶面光带明显异常情况。

(2)根据8月15日动检资料分析，在尖轨前部13 m范围内存在右轨向从3.17 mm到-4.01 mm的标准S型方向 ，横向加速度从0.10 g变化到-0.11 g。

3 前期处理方案和实施情况

3.1 前期处理方案

根据对现场轨道几何状态、线形、轨道结构（特别是尖轨光带异常情况）、动检资料仔细分析的基础上制定初步处理方案：

(1)对尖轨顶面异常光带进行人工打磨。

(2)对尖轨前部从1#-76#岔枕间线路进行改道作业，其中：5#枕-13#枕向线路外侧改道最大2.1 mm，其余枕向两线间改道最大2.6 mm。

(3)对道岔前从R96114到R96122轨道板线路进行轨向（向线路外侧改道最大2.3mm）和轨面的调整(抬道最大3.5 mm)。

3.2 前期方案组织实施情况

8月22日利用天窗点组织相关人员实施制定的方案：

(1)安排人员对直尖轨跟部焊接接头用精磨机进行划线打磨。

(2)对尖轨20 cm范围内低0.4～0.6 mm和30～32号枕尖轨表面满光带地段进行人工打磨。

(3)安排12人改道队伍对对尖轨前部从1#～76#岔枕间线路进行改道作业。

8月23日利用天窗点组织人员对道岔前从R96114到R96122轨道板线路进行轨向和轨面的调整。

至9月26日，根据电子水准仪及安博格小车复测结果，设备单位先后对道岔单元进行三次平面调整和一次纵断面调整(见图 4)。

图4 9月20日与9月27日 安伯格测量平面作业前后示意图（基准股：直尖轨）

11月2日，厂家提供每根枕的尖轨降低值和相关部件误差标准，滑床板厚度标准值50.9 mm，误差0，-1 mm；尖轨高度误差±0.6 mm；尖轨降低值±0.5 mm(见表 1)。

4 后期原因分析

4.1 设备初步整治后情况

10月6日以后，经过前期整治及整治后的检查测量，黄渡线路所2#道岔平面通过安博格、激光长弦两种测量方式得到的道岔单元平面线型比较平顺，纵断面通过电子水准仪测量得到的道岔单元纵断面比较平顺(见图5)。

表1 CN-6142AS道岔尖轨降低值

图5 10月5日电子水准仪纵断面示意图

钢轨光带道岔转辙部位钢轨左右股顶面光带明显异常，光带呈现扭曲、不均匀、突变等多种不良(见图6)。

图6 43#-44#枕尖轨光带（11月17日）

采用铁科院研制的尖轨降低值测量仪对黄渡2#道岔直尖轨降低情况进行测量，尖轨降低值较设计普遍偏低。38#枕～44#枕较设计值低0.5 mm左右，顶面低凹，44#枕与43#枕尖轨高度相差1 mm左右，形成"台阶"尖轨高度存在误差。尖轨降低值按厂家提供的标准为±0.5 mm，尖轨降低值存在超标情况。

4.2 原因分析

根据上述情况初步分析，在平纵断面整治平顺，线位调整到位情况下，仍然存在晃车现象，可见平纵断面线形不是引起晃车的主要因素。引起晃车的是轨道结构问题。

根据对动态检测资料研究分析和人体感觉，造成CRH2型车在通过黄渡线路所2#道岔时晃车的直接原因是在尖轨中前部（FAKOP）有两处相反方向的横向摆动，产生明显晃车感觉。

造成尖轨中前部相反方向的横向摆动的主要原因是38#-44#枕尖轨顶面低凹及尖轨组装降低值偏大叠加造成（尖轨减低值不达标）。部专家组意见支持上述观点。

5 后期整治和效果

在确认晃车由尖轨减低值不达标造成后，确定了针对尖轨组装降低值普遍较设计偏低的情况对尖轨组装降低值进行调整的试验方案。即根据测量的尖轨组装降低值情况，在尖轨底与滑床台之间垫入一定厚度的特制铁垫片，使尖轨降低值达到设计标准。

根据确定的试验方案，组织进行现场调查，设计并加工特制铁垫片，召开试验工作协调会，进行了试验。

为验证试验效果，对所有经过该组道岔的CRH2型车及部分CRH380车进行添乘检查。从添乘情况看，试验效果明显，所有车次均无添乘仪横加报警及人体感觉晃车，同时车载式线路检查仪无Ⅰ级及以上报警。

6 建议和后续工作

厂家已生产不同规格厚度（0.5-1.0-1.5和2.0）的调整尖轨与基本轨顶面偏差的垫片：一种用于基本轨内侧，另一种安装在中间垫片和滑床板之间的滑床板外侧。

建议优先选择调整整体滑床台厚度方案，如选择垫片方案，应对该垫片先进行试验，特别注意垫片在过车震动滑落影响行车安全，在试验安全有效的基础上逐级提速至300km/h。