杭甬客专高速道岔钢轨平顺性检测分析及处理措施

谭社会 杨建锋 上海铁路局工务处

1 前言

新建杭州至宁波铁路客运专线（以下简称杭甬客专）全长149.89 km，新建绍兴北、上虞北、余姚北3个车站，改建杭州南、庄桥2个车站。杭甬客专正线无砟轨道道岔共计26组。

在2013年3月28日至4月1日进行的提速试验及动态检测中，发现杭甬客专新建车站正线道岔存在不同频次的动力学指标超限，主要是脱轨系数和轮重减载率超限，且综合检测车在高速过岔时有明显抖动并伴有噪声异响。分析引起动力学指标超限的原因，及时解决现场问题，对于消除设备隐患，保障设备质量，顺利完成提速试验，确保按期开通杭甬客专具有重要的意义。

2 原因初步分析

2.1 从道岔组成部分分析

（1）钢轨

道岔区综合检测车检测抖动及减载率超限主要跟轨面不平顺有关。钢轨作为轮对踏面直接接触者首先被列为检查对象。利用钢轨平直尺检测绍兴北、上虞北、余姚北站道岔，发现存在道岔基本轨钢轨平直度超标，大部分测点达到0.7 mm以上的高低不平顺，个别测点高低不平顺达到2.5 mm。

（2）道岔板

经现场测量，确认道岔板的铺设安装符合标准要求，道岔板外形外观状态良好，未发现与动载系数超标相关的道岔板质量因素。

（3）扣件、支承层（底座）

经现场检测与内业资料核对，道岔扣件、支承层（底座）满足相关技术条件的要求。

2.2 从施工质量分析

从内业资料检查情况看，道岔施工过程均按施工规范、施工图纸及作业指导书的技术要求施工，监理旁站、工务段把关验收合格，内业资料齐全。从现场检查情况看，除2组道岔个别区域有离缝现象外，未发现其它异常情况。

2.3 从养护情况分析

（1）焊缝

道岔区及前后200 m线路焊缝（包括厂焊），行车面控制在0.3 mm左右。

（2）尖轨降低值

工务段联合厂家共同对尖轨和心轨进行了降低值测量，降低值无超标。

（3）道岔精调

工务段和施工单位对所有道岔进行了再次测量，验证精调质量符合静态验收标准。

（4）从轮轨噪声分析

图1 滚动噪声

轮轨噪声是由于轨道结构和轮对的振动经由空气传播而产生的，一般分为滚动嗓声，冲击噪声和尖啸声三类。滚动噪声是车轮踏面和钢轨顶面存在凹凸不平顺时，引起钢轨和车轮间受迫振动而产生的（见图1）；冲击噪声是车轮经过钢轨接缝处或其他不连续部位（如辙叉）及表面呈波纹磨损的钢轨时产生的噪声；尖叫噪声是指列车沿曲线运行时，由于挤压外轨产生的摩擦及车轮在钢轨上滑动而产生的噪声。首先可以排除的是尖叫噪声，因为车站均分布在直线地段；通过对焊缝、辙叉的检测和检查，未发现焊缝平直度超标，辙叉部位也未发现空吊或密贴不良现象，且道岔为新铺设不存在表面磨损，因此可以排除冲击噪声。通过对道岔钢轨平直度的检测和多人多次过岔感受来看，主要还是滚动噪声，但利用传统钢轨平直尺或电子平直度检测仪不能反映钢轨长距离的平直度，采集的效率低，采集的数据量相对较少，不能进行有效的分析计算。

（5）初步结论

①结论

引起杭甬客专正线道岔普遍出现动力学指标和噪声偏大的主要原因是钢轨顶面的短波不平顺。

②建议

对杭甬客专所有正线道岔进行全面检测，根据检测结果，对顶面短波不平顺单峰值0.7 mm及以上的钢轨采取换轨措施；对单峰值小于0.7 mm的可采用道岔打磨车进行打磨处理。

3 检测验证

为进一步做好钢轨平直度检测，采用RMF-2.3型波磨测量仪（见图2）测量钢轨纵向平顺程度。RMF-2.3型波磨测量仪弦长2 200 mm，可测量的波长范围为10 mm-3 000 mm，测量精度0.01 mm，可对两股钢轨表面波磨进行连续测量。

图2 RMF-2.3E型波磨测量仪

经过对杭甬客专正线26组无砟道岔进行了测量，发现不平顺度较为明显，钢轨平直度和扭曲允许偏差见表1，绍兴北站测量数据见表2，超过了钢轨平直度要求。

表1 钢轨平直度和扭曲允许偏差

表2 绍兴北站钢轨平直度测量统计

从测量数据来看，杭甬道岔钢轨平直度超标数量广，具有普遍性，是造成动力学指标和噪声偏大的主要原因。

4 落实整改

4.1 确定方案

本着设备质量达标、不留隐患、节俭经济的原则，拟定如下整改方案：

（1）鉴于杭州南站设计允许速度较低（200 km/h）的实际以及动力学指标相对稳定，对杭州南站6组18号道岔采用先人工打磨后大机打磨的方式先行处理。

（2）绍兴北站、上虞北站、余姚北站正线道岔更换道岔直股除直尖轨、辙叉心以外的所有钢轨（每组4根，原焊头热焊区切割50 mm）；道岔更换配轨见图3。

图3 道岔更换配轨

4.2 落实整改

道岔内钢轨件（24.5 m～25.5 m）采用现场同厂同材质500 m长轨切割而成，道岔制造单位负责选轨和检验。考虑换轨焊接工作量大，利用联调联试试验期间夜间天窗施工将会带来换轨总体时间长，道岔精调和工电联整标准不高，影响白天联调联试质量和行车安全等问题，以及道岔换轨焊接完成后必须重新精调和工电联调等因素。确定杭甬联调联试停轮5-7天，确保18组道岔一次全部换轨完成。

4.3 具体施工步骤

（1）拆除基尖轨上的转辙机、密检器设备及顶铁、弹性夹、、弹条、螺栓等连接零件。

（2）尖轨外拨,拆除需更换基本轨，拨进待安装基本轨。

（3）基本轨定位,以直尖轨尖端为基准定位直基本轨，将尖轨拨至与基本轨基本密贴状态，检查调整基本轨位置及其与电务设备配合位置，安装弹条和弹性夹。

（4）基本轨焊接。安装电务设备；安装顶铁。工电联调。

（5）做好岔心钢轨打磨，做好可动心轨修磨处理工作。

5 整治效果

（1）钢轨平顺度检测，达到了钢轨验标质量要求，（绍兴北1#道岔换轨前后钢轨不平顺测量情况）分别见图4、图5。

图4 绍兴绍兴北1#道岔更换前

图5 绍兴绍兴北1#道岔更换后

（2）满足了提速需求，达到了385 km/h检测速度的要求，且无动力学指标超限，列车高速过岔时的噪声也明显减小。

6 结束语

通过这次新线联调联试期间动态检测暴露出道岔钢轨表面不平顺的案例，给我们几点启示：一是要严格落实原材料上道制度，之前设备管理单位把主要精力放在施工质量和过程控制上，对原材料的检验检测相对不够重视，由于原材料质量问题造成设备成批更换也不乏先例；二是要优化检测手段，要极力推广使用最先进的检测手段来检测最先进的高铁设备，如这次使用双轨波磨测量仪，极大提高了测量精度和效率，对合理采取整治措施提供了有力的依据；三是要进一步完善高速道岔钢轨更换方案，优化施工流程，为实现运营条件下在天窗点内更换道岔钢轨做好基础。

[1]刘扬、练松良、章新权，《轮轨噪声的产生机理及其治理措施》，2006.

[2]铁道部运输局.高速铁路无砟轨道线路维修规则（试行）[S].北京:中国铁道出版社，2012.