宁安客专弋江4#岔消除晃点问题的探讨

周德培 中国铁路上海局集团有限公司芜湖工务段

1 引言

早在2010年我国武广高速铁路试运行期间，就曾发生连续晃车报警动车组自动停车事件。3月初，铁道部高速技术组在组织调研动车晃车原因分析时，发现除钢轨顶面正常轮轨接触光带外，钢轨内侧圆弧角处也出现明显接触光带，形成轮轨之间在同一钢轨断面的两处接触，即“双光带”，其表现形式或连续、或间断、或单侧、或双侧。这种“双光带”问题是造成动车组晃车的重要原因。

宁安客专自精调至开通运营以来，无论从人体的感觉还是便携式添乘仪的数据显示，弋江4#岔（42号道岔）均表现出不良状态，列车在通过4#岔转辙部位时有较大幅度的向左晃动，弋江4#岔晃车仪部分数据如表1所示：

表1 弋江4#岔晃车仪部分数据

从表1可以看出，4#号岔转辙部位的水加值在0.11左右，最大水加值为0.12，且水加等级均为Ⅱ级，而要想列车平稳地通过，水加等级应控制在Ⅰ级，可知4#号岔出现了不良的状态，使高铁通过时出现较大晃动。由于存在较大晃动，使得旅客乘坐列车时会出现不舒适的感觉，甚至会威胁到高速铁路的安全运行，故消除弋江4#号岔人体不良感觉以及水加问题显得尤为重要。

2 问题思考

针对弋江4#岔出现晃点的问题，我们首先想到的是从钢轨的结构方面、尺寸方面以及尖轨降低值方面予以解决。（1）结构方面：检查4#号道岔转辙部位的扣件，将4#道岔转辙部位扣件离缝过大的进行更换，确保扣件与钢轨接触状态良好；（2）尺寸方面：将4#号道岔转辙部位有小方向的，水平、轨距等不良的处所进行调整，保证尺寸方面没有大的问题；（3）尖轨降低值方面：将4#号道岔转辙部位所有尖轨降低值不良处所进行调整，保证动车车轮与尖轨接触位置符合标准。

通过以上结构、尺寸以及尖轨降低值方面的调整后，发现弋江4#号岔人体乘坐时的不良感觉以及晃车仪水加值并没有得到较好地改善，于是开始着手于4#号道岔光带和钢轨廓形的修理，即钢轨的打磨。

3 钢轨打磨

在钢轨打磨前，需对道岔与线路结合地带的焊缝平直度进行测量，保证铝热焊焊缝高度在0.2 mm～0之间，以消除焊缝对晃点的影响。在排除焊缝影响因素外，开始着手对钢轨进行打磨。

3.1 打磨工机具

150mm直刚尺2把、弦绳盒1个、X-Y轮廓仪1台、GSM打磨机1台、石笔1只、安全木1块、白喷漆1瓶、记录本1本。

3.2 打磨作业过程

3.2.1 光带调查

目测查看道岔整体光带情况，用150 mm直钢尺和弦绳检查局部有问题的并记录。具体的调查范围如下：

针对进入道岔、线路晃点位置前（判断行车的方向，特别是进入晃点范围的判断方法：左手在放在线路外侧，右手靠近两线间，背后就是来车方向，向进入晃点前延伸,以焊缝为基准）宁安69m（250km/h）（保证1Hz的平顺性）至出道岔、线路晃点位置后约20m左右的单元范围内光带进行观看调查。

一看光带是否呈一条直线，有无方向或者是随线型设计保持一致变化，对于明显光带偏移地段要现场在钢轨做好测点标记并拍照留存便于分析验证，同时做好书面文字记录，并合理地加密前后廓形测量（加密测量原则上不超过三根枕木设一测量带点，光带异常点必测）；二看光带是否存在粗细（光带宽度是否突变、明显变化，如果存在突变现象，要现场在钢轨做好测点标记并拍照留存便于分析验证，同时做好书面文字记录，并在突变前后各测量2个轨枕廓形，并合理的加密前后廓形测量（原则上不超过三根枕木一测量，光带异常点必测）；三看光带是否存在侧向光带（偏向指作用边侧），光带是否严重偏向R角侧（构架报警常见因素），这也可以辅助判别晃车的原因，验证添乘结果，对与出现侧向光带或者严重偏向R角侧的地段要现场在钢轨做好测点标记并拍照留存便于分析验证，同时做好书面文字记录，并合理地加密前后廓形测量（原则上不超过三根枕木一测量，光带异常点必测）。如果岔口前后曲基本股、直线地段R角侧有光带需要引起注意。

光带标准：光带宽度一般20 mm～30 mm，光带内侧一般距作用边是20 mm,光带内侧边缘呈现一条直线或有规则的曲线，光带宽度均匀前后一致。

3.2.2 x-y轮廓仪测量

用x-y轮廓仪对钢轨轮廓进行测量，要求轮廓仪要与钢轨垂直，不得倾斜，同时保证测量“操作盒”顶面保持水平，保证测量廓形数据准确性。

具体的测量位置：每隔3根枕一测点，P60-42#系列道岔主要测量枕号为 1、4、7、10、14、16、19、22、25、28...内直股 4～30 号枕为尖轨无法测量，所以现场测量对应的曲股钢轨廓型。

3.2.3 打磨工作量分析及方案确定

（1）综合现场光带情况：通过以上光带调查，得到光带现场的具体情况，再综合现场光带情况作出工作量分析；（2）用x-y廓型查看软件分析廓型情况并摘取数据对比，主要对比前后廓型、左右股廓型、与标准轨对比；整理数据生成折线图。

通过对以上工作量的分析，确定出打磨的具体方案，即打磨的长度（具体几号枕至几号枕）、打磨的部位以及具体的打磨量。

3.2.4 GSM打磨机现场打磨

（1）人员：带班1人、打磨手1人、现场防护1人、测量1人，共4人；（2）作业:由带班负责人和测量人员用石笔划出打磨区段及打磨量，确定打磨先后顺序；（3）GSM打磨机打磨：打磨手要控制火花适中，控制打磨量防止打坏钢轨，打磨每遍都要收起砂轮，使结合部前后平顺过渡,每遍打磨量要均匀；（4）廓型复测：打磨完后用x-y轮廓仪对打磨处所进行测量。分析控制打磨量及廓型打磨效果，每次打磨量最好在0.2mm左右。

3.3 弋江4#岔打磨数据分析

3.3.1 左右股轮廓分析

首先对弋江4#道岔前方线路地段和进入道岔的转辙地段的左右股廓形进行测量和分析。结合现场光带的观察以及前期数据的测量分析，我们对道岔前方线路地段选择的是岔前 20#、15#、10#、5#号枕，得到的数据如图 1所示；对进入道岔的转辙地段选择的是 5#、7#、9#、11#、13# 以及 15# 号枕，得到的数据如图2所示。

图1 岔前地段枕木左右股数据分析

图1 中的四张图分别是岔前20#、15#、10#、5#号枕左右股的测量数据，其中Q20就是指岔前20#枕。各图中均以轨头中心点的位置为原点，横坐标x的数值表示该点距离轨头中心点的水平距离，+号表示在轨头中心点的右侧，-号表示在轨头中心点的左侧，纵坐标y的数值则表示该点距离轨头中心点的垂直距离，+号表示在轨头中心点的上部，-号表示在轨头中心点的下部，曲线上的数值为该点的实际轮廓与标准轮廓的差值，这个差值就是我们在进行廓型测量时所需的重要数据。轨头左半部分为非作用边，列车在行驶过程中车轮不接触此部分，故这部分不做重点考虑，主要考虑右半部分的作用边。

从岔前20#号枕左右股的数据来看，实际轮廓与标准轮廓较大的差值出现在x=23～x=33处，差值在0.2左右，其中最大的差值为0.28，出现在x=32附近；岔前15#号枕左右股数据显示，实际轮廓与标准轮廓较大的差值出现在x=23～x=33处，差值在0.35左右，最大差值为0.42，出现在x=28附近；岔前10#号枕左右股数据表明，实际轮廓与标准轮廓较大的差值出现在x=23～x=33处，差值在0.3左右，最大差值为0.32，出现在x=30左右；岔前5#号枕左右股数据显示，实际轮廓与标准轮廓较大的差值出现在x=23～x=33处，差值在0.25左右，最大差值为0.29，出现在x=31左右。

根据以上的分析可知，对于岔前1#～25#枕木来说，轨头实际轮廓与标准轮廓的最大差值出现在x=23～x=33处，差值为0.2～0.35，且通过现场观察可知右股有明显的边缘光带，会造成行车时的水平晃动，即水加。因此，我们对岔前右股1#～25#枕木在x=23～x=33处进行打磨，打磨量在0.3 mm左右

图2 岔内地段枕木左右股数据分析

图2 中的六张图分别是岔内 5#、7#、9#、11#、13#、15# 号枕左右股的测量数据，其中5就是指岔内5#枕。

从岔内5#号枕左右股的数据来看，实际轮廓与标准轮廓较大的差值出现在x=25～x=32处，其中最大的差值为0.81，出现在x=31附近；岔内7#号枕左右股的数据表明，实际轮廓与标准轮廓较大的差值出现在x=30～x=33处，其中最大的差值为0.20，出现在x=30附近；岔内9#号枕左右股的数据显示，实际轮廓与标准轮廓较大的差值出现在x=19～x=33处，其中最大的差值为0.45，出现在x=28附近；岔内11#号枕左右股的数据表明，实际轮廓与标准轮廓较大的差值出现在x=13～x=32处，其中最大的差值为0.63，出现在x=25附近；岔内13#号枕左右股的数据显示，实际轮廓与标准轮廓较大的差值出现在x=15～x=32处，其中最大的差值为0.65，出现在x=24附近；岔内5#号枕左右股的数据表明，实际轮廓与标准轮廓较大的差值出现在x=11～x=30处，其中最大的差值为0.68，出现在x=21附近。

根据以上的分析可知，对于岔内5#～15#枕木来说，轨头实际轮廓与标准轮廓的最大差值出现在x=13～x=33处，差值为0.2～0.81。

图3 岔内5～7#枕现场光带

图4 岔内9～13#枕现场光带

通过图3岔内5#～7#枕木现场光带可知右股有明显的边缘光带，会造成行车时的水平晃动，即水加；通过图4可知，现场光带在9#～13#枕木偏内，车轮在此处会有向左偏移的趋势，也是造成车体水平晃动的原因。因此，我们对岔内右股5#～13#枕木在x=13～x=33处进行打磨，打磨量在0.3mm～0.5mm。

经过几次的打磨后，现场已无边缘光带，左右股廓形基本一致。通过添乘机车，人体感觉相比之前有所好转，但晃车仪依然有水加的数据。

3.3.2 进一步猜想

对于晃车仪依然有水加数据我们给出大胆的猜想：由于42#岔转辙部分较长，动车在通过转辙部位时，在30#号枕之前车轮主要还是与曲下股接触，而与尖轨并未有较大接触。于是猜想曲下股光带的偏移可能也是造成水加问题的原因之一。通过对现场曲下股光带的测量，发现光带确实有向左偏离的趋势（与人体感觉向左晃车方向一致）。

图5是岔内5#～30#枕近端与远端的光带，图中测量起点都是曲下股非作用边，且近端光带多有虚光带，测量时有误差，无法作为标准。因此以5#枕远端光带为50作为基准，可以看出5#～30#枕远端的光带线在逐渐的外偏，猜想可能是造成车体左晃的原因，所以对此段光带进行往内修理。修理后如图6所示。

图6 修理后5#～30#枕近端与远端的光带

通过图6可以明显看出，经过修理后，5#～30#枕远端光带线已经趋于一条接近于50的直线。经过曲下股光带内修后，人体乘坐时的不良感觉已基本消失，同时水加也彻底消除。

2017年5月1日至7月12日对弋江4#岔水加的查询，结果发现只有5月9日的水加值为Ⅱ级，具体数值为0.11。在最后一次（5月10日凌晨的点）修理后，水加查询结果均为Ⅰ级，人体乘坐时的不良感觉已消失。

4 结束语

面对弋江4#岔出现的晃点问题，我们首先想到的解决方法是从钢轨的结构、尺寸以及尖轨降低值方面予以解决，结果发现弋江4#号岔人体乘坐时的不良感觉以及晃车仪水加值并没有得到较好的改善。接下来我们开始着手于4#号道岔光带和钢轨廓形的修理，即钢轨的打磨。在钢轨打磨前，先对道岔与线路结合地带的焊缝平直度进行测量，以消除焊缝对晃点的影响。通过对岔前、岔内轨枕左右股廓型的分析，确定了最终的打磨方案，打磨过后，人体感觉相比之前有所好转，但晃车仪依然有水加的数据。最后，我们猜想曲下股光带的偏移是否也是造成水加问题的原因之一，通过对现场曲下股光带的测量，发现光带确实有向左偏离的趋势（与人体感觉向左晃车方向一致）。经过曲下股光带内修后，人体乘坐时的不良感觉已基本消失，同时水加也彻底消除。