客运专线基础设施维修基地探伤试验线设计研究

彭方进

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，武汉 430063)

为适应快速客运路网规划的扩展，满足快速客运铁路基础设施及其配属检测、检修等车辆的养护维修、检测和信息化需要，保障运输和行车安全，铁道部启动了北京、武汉、上海、广州、成都、西安6个客运专线基础设施维修基地(以下简称“维修基地”)的建设项目。维修基地很重要的一项工作就是负责各种维修作业用车辆的停放、检测及检修。

钢轨探伤车是用于探测钢轨内部各种伤损的专用探测车辆。随着铁路运量、行车密度、速度的不断增长，钢轨损伤成为铁路线路重大的安全隐患，为提高工务线路养护的质量和效率，世界上许多发达国家均已大量使用钢轨探伤车。我国使用的钢轨探伤车检测速度有40 km/h和60 km/h，目前正向80 km/h发展。

基地内钢轨探伤车经过检修后，需进行整车性能试验，以保证良好的设备状态。因此，探伤试验线是基地的必要组成部分，其设置具有重要现实意义。

目前，基地内探伤试验线的设计还没有明确的标准和规范，关于钢轨探伤车探伤试验线的研究文献尚未见发表。主要研究基地内钢轨探伤车整车性能试验的内容，分析钢轨探伤车的试验需求，提出探伤试验线的设计原则和技术要求。

1 钢轨探伤车整车试验需求分析

大机的整机试验主要有整机结构性能试验和运行性能试验［1]。目前，我国还没有专门针对钢轨探伤车试验的相关规定。根据《线路机械通用试验方法整机结构和运行性能试验》，结合钢轨探伤车的特点，钢轨探伤车主要有以下试验检查内容。

1.1 整机结构性能试验

钢轨探伤车整机结构性能试验主要检查内容见表1。

表1 钢轨探伤车整机结构性能试验检查项目

其中，与试验线的设置密切相关的检查项目主要是探伤车的曲线和道岔通过性能。

1.2 运行性能试验

钢轨探伤车整机结构性能试验主要检查内容见表2。

表2 钢轨探伤车运行性能试验检查项目

以上运行性能试验项目中，对探伤试验线的设置影响较大的有牵引性能试验、紧急制动距离试验以及探伤检测装置试验。

2 探伤试验线设计

探伤试验线的设计主要有以下2项内容:试验线建设标准及其他要求;试验线长度计算。

2.1 试验线建设标准及其他要求

(1)线路建设标准

试验线的设置应以能尽量反映客运专线的现场实际条件为要求。因此，建议探伤试验按客运专线正线标准建设。

(2)其他要求

整机结构性能试验中，需检查探伤车的曲线和道岔的通过性能。因此，探伤试验线中如有曲线和道岔，应能满足探伤车的通过要求。最高检测速度为60 km/h的钢轨探伤车部分性能参数如下。

①轨距:1 435 mm。

②最大线路超高:180 mm。

③通过最小曲线半径:180 m;工作最小曲线半径:300 m。

④线路最大坡度:33‰。

⑤最大允许轴重:230 kN。

客运专线正线曲线半径不小于2 000 m［2，3]，为了更好反映现场实际条件钢轨探伤车探伤试验的效果，探伤试验线最好为直线段。当现场条件无法满足要求时，试验线上曲线段需根据探伤车的试验要求配备缓和曲线;试验线上设置有道岔时，需对道岔设置位置和道岔类型进行控制，以满足钢轨探伤车的通过要求，不同类型道岔的允许通过速度见表3。

表3 不同类型道岔允许通过速度 km/h

另外，运行性能试验中，需进行探伤检测装置试验，因此，试验线应尽量模拟现场实际钢轨可能存在的伤损情况，以检验钢轨探伤车探伤检测装置的灵敏性和准确性。要求如下:试验线设置人工伤损，每股钢轨包含10个人工伤损，其中模拟不同当量和位置的钢轨头部伤损和钢轨轨腰及其延伸部伤损各5个，用直径5 mm不同深度的轨头横孔模拟钢轨横向裂纹，螺栓孔处不同取向的锯口模拟螺孔裂纹。单根伤轨的长度不短于12.5 m，伤轨类型为50 kg/m或60 kg/m钢轨，与线路相同。

2.2 试验线长度计算

确定了线路标准和其他要求后，还需对试验线的长度进行计算。根据上述探伤车运行性能试验要求，试验线主要由3部分组成:起动加速段、恒速探伤试验段以及减速制动段。同时还需考虑探伤车车体长度和安全距离。

结合我国目前探伤车的实际技术条件，试验线需综合考虑最高检测速度分别为40 km/h、60 km/h的探伤车进行试验的要求，同时也能兼容80 km/h的探伤车进行试验。假定探伤车的牵引特性和车体长度、质量均不变，牵引计算结果见表4。

表4 不同检测速度的探伤车单向试验时试验线长度计算m

以上计算考虑的是钢轨探伤车进行单向试验的线路长度，为提高试验效率，可考虑钢轨探伤车进行双向试验，线路长度计算结果见表5。

表5 不同检测速度的探伤车双向试验时试验线计算长度

综上，现场条件允许的情况，应考虑钢轨探伤车进行双向探伤试验。结合当前国内探伤车的配备情况，维修基地内探伤试验线须满足检测速度为60 km/h钢轨探伤车的试验要求，试验线长度不小于1 378 m，困难条件下不小于944 m。考虑钢轨探伤车的发展趋势，条件允许时应兼容检测速度为80 km/h钢轨探伤车的试验要求。此时，探伤试验线长度要求不小于2 222 m，困难条件下不小于1 450 m。

以成都客运专线基础设施维修基地(以下简称“成都维修基地”)为例。成都维修基地选址于成都北编组站北侧，与新建成都和谐号大功率机车检修段相邻。边界线及主要控制尺寸如图1所示。目前，正在开展施工图设计。

成都维修基地设置探伤试验线1条，按速度250 km/h的客运专线正线标准建设，要求能满足检测速度为60 km/h钢轨探伤车进行双向试验，同时兼容检测速度为80 km/h钢轨探伤车的试验要求。根据表4、表5可知，成都维修基地内探伤试验线长度应不小于2 222 m，困难条件下不小于1 450 m。根据图1所示成都维修基地选址条件，在不考虑其他功能要求和条件限制下，探伤试验线最大长度不大于1 930 m。因此，现场条件决定了成都维修基地检测速度为80 km/h钢轨探伤车只能进行单向试验，检测速度为60 km/h钢轨探伤车可进行双向试验。探伤试验线设置情况如图2所示，满足检测速度为80 km/h钢轨探伤车单向试验时，试验方向为从右至左，试验线由800 m加速段、300 m试验段及436 m紧急制动段组成，试验线总长为1 536 m。

图1 成都维修基地选址示意(单位:m)

图2 成都客运专线基础设施维修基地探伤试验线设置情况示意(单位:m)

3 结论

根据成都客运专线基础设施维修基地探伤试验线的设计实践，总结出以下设计原则和技术要求。

3.1 设计原则

(1)探伤试验线是客运专线基础设施维修基地的必要组成部分;

(2)探伤试验线建议按客运专线正线标准设计，试验线上设置人工伤轨。

3.2 技术要求

(1)试验线尽量为直线段，现场条件无法满足时，伤轨试验段必须为直线段，起动加速段和制动段可设置曲线，曲线段两端按探伤车通过要求配备缓和曲线，试验线上道岔需满足钢轨探伤车通过要求。

(2)按照检测速度为60 km/h钢轨探伤车的试验要求，试验线长度不小于1 378 m，困难条件下不小于944 m。考虑钢轨探伤车的发展趋势，条件允许时应兼容检测速度为80 km/h钢轨探伤车的试验要求。此时，探伤试验线长度要求不小于2 222 m，困难条件下不小于1 450 m。

4 展望

客运专线基础设施维修基地国内外无经验可循，维修基地检修工艺复杂、难度大，完全依靠自主创新。除广州基地已建成投入运营外其余几个还处于建设和设计阶段，探伤试验线等工程设计内容还处于不断摸索和总结中。广州维修基地的建成可为探伤试验研究提供平台，后续可根据广州基地的钢轨探伤车的试验经验进一步优化试验线的设计，为其他工程设计和建设提供重要指导。

［1]中华人民共和国铁道部.TB/T2479—93 线路机械通用试验方法［S].北京:中华人民共和国铁道部，1993.

［2]中华人民共和国铁道部.铁建设［2005]140号 新建时速200～250 km客运专线铁路设计暂行规定［S].北京:中国铁道出版社，2005.

［3]中华人民共和国铁道部.铁建设［2007]47号 新建时速300～350 km客运专线铁路设计暂行规定［S].北京:中国铁道出版社，2007.