沪杭高铁道岔养修与维护的探讨

张力夫 中国铁路上海局集团有限公司上海高铁基础设施段

安全是铁路运输的永恒主题。在铁路这个大联动机中，铁路道岔系统是技术含量高、安全风险大的设备之一。沪杭高铁自2020年10月建成通车至今已有11年。因建设起步早、施工周期短、日常客流密度大，线路逐年的高负荷运转已给道岔稳定带来了越来越大的压力。因此在日常养修与维护作业中，需要我们以“创新实干，精益卓越”的上铁精神，踏踏实实地做好高铁道岔的维修养护工作，确保高铁列车安全正点。

1 沪杭高铁道岔的类型与特点

1.1 沪杭高铁道岔为我国自主研发类型

高铁道岔均为单开道岔，其种类可以按采用的技术系列、速度、轨下基础类型进行分类。而相应的道岔号数，也即产品型号，则是辙叉直股与曲股夹角的余切值。道岔号数越大，道岔的全长也越长。18号道岔为60多米，30号道岔为100多米。

从技术系列上，当前我国客运专线上的道岔可分为自主研发、德国技术和法国技术三种类型（见表1）。沪杭高铁道岔均为自主研发的高铁系列道岔。

表1 我国高铁常用三种技术类型的道岔参数

道岔的轨下基础部分可分有砟与无砟道床，而且道床的类型与道岔结构设计相关，故按轨下基础的类型又分有砟和无砟道岔。当前，时速350 km/h的客运专线均采用无砟轨道，时速250 km/h的有一部分采用了有砟轨道。沪杭高铁时速350 km/h，道岔类型均为无砟道岔。

1.2 沪杭高铁18号道岔特点

时速350 km/h的沪杭高铁大量采用了18号道岔，其主要特点如下：

（1）优化轮轨关系，采用了心轨水平藏尖式结构，可提前和缩短直尖轨轮载转移过渡区域，提高列车直向通过道岔时的平顺性。

（2）尖轨、心轨台板表面设置减摩涂层，以减少扳动阻力。

（3）强化了辙叉跟端结构，可提高无缝线路在温度力作用下抵抗横向变形的能力。

（4）扣件系统具有高弹性，可适用于无砟轨道的调距、调高。

（5）各部连接螺栓均采用了防松设计，钢轨、垫板、螺栓及扣件均进行了防锈处理。

（6）道岔钢轨接头由20个缩减为16个，优化了配轨设计。

（7）确定了无砟轨道道岔合理轨道刚度（25±10）kN/mm。通过对岔区轨道刚度均匀化设计，弹性垫板采用分块式结构及两级刚度处理（见图1），实现了等厚度不等刚度、低刚度条件下钢轨高抗倾翻能力；岔区扣件采用全硫化设计，硫化垫板最长1 452 mm，大大提高了垫板及硫化工艺质量，表面平整度达0.2 mm；采用原位炭黑改性接枝技术，动静刚度比低于1.5，扣件疲劳试验后刚度变化小，轨距扩大量小于1 mm。

图1 弹性垫板

（8）采用特种断面翼轨，取消了翼轨热锻及焊接，提高了翼轨顶面平顺度（见图2、图3）。

图2 翼轨特种断面

图3 翼轨平面

2 沪杭高铁常见的道岔几何尺寸病害

2.1 道岔方向

在道岔平顺性维护过程中，若忽视对道岔的整体维修，容易造成道岔及其前后线路方向不顺；道岔铺设位置不准确，遇外力易弯曲；基本轨弯折点位置不对，会致使转辙器转向不良；钢轨及其联结螺栓不符合要求，也会造成道岔方向不平顺。为此，我们金山北车间海宁西工区在日常维护中特别注意对轨道线路的全面检查，即便及时地调整道岔的方向，确保道岔前后一定区域内线路的稳定性。

2.2 尖轨、可动心轨降低值超限

降低值是影响列车高速直向通过道岔平稳性的关键技术参数。若在制造、铺设以及运营中出现偏差，或是由于钢轨长期磨耗导致降低值超限，都会出现晃车现象。做好降低值的维护是确保动车组通过高速道岔时安全、平稳的重要指标，也是高速道岔区别于普通道岔的重点。在日常维护中不仅要控制降低值平稳过渡，而且控制点的实际值与设计值偏差不得大于1 mm。

当发现降低值偏差时，需综合分析原因，再采取相应措施（见图4）。若降低值偏差超过1 mm且影响行车稳定时，可先更换不同厚度基本轨轨下橡胶垫板或滑床台，调整尖轨相对于基本轨降低值；当降低值调整量在1 mm-2 mm时，要设置两级过渡；降低值调整量大于2 mm时，需更换尖轨与基本轨组件。

图4 客专线道岔尖轨降低值

2.3 几何尺寸超限

几何尺寸超限所导致的轨道动态不平顺，主要表现在高低、扭曲、轨距、轨向、水平、复合不平顺，以及车体垂向加速度、车体横向加速度、轨距变化率等方面，可通过每月一次的道岔几何尺寸检查及侧磨检查发现这些问题。当列车高速运行时，几何尺寸病害是引起噪音、轮轨强烈的作用力的主要因素。长波不平顺是影响动车组平稳性、舒适性的直接指标，而短波不平顺直接影响行车的安全。其调整的原则为：先水平，后方向；先整体，后局部；先直股，后曲股；先长波，后短波，直曲兼顾。主要调整参数见表2。

表2 高速铁路正线道岔静态几何尺寸容许偏差管理值

（1）长波不平顺

导致长波病害的原因主要有两种：①前期道岔铺设和精调时与前后直线均为两个单位施工，从此在道岔前、后不可避免的形成了轨向及高低的“搭接”偏差。②后期路基不均匀沉降所导致。该病害既可通过高铁动检车以120 m弦长检测，也可依靠道尺、0级小车等精测仪器进行静态检查，并制定精调方案。

精测作业时，需以道岔为基准，将道岔前、后线路和道岔纳入一个单元进行管理，并按“道岔少动，直线顺道岔”的精调原则，逐步提高岔区高低、轨向的长波平顺性。

（2）短波不平顺

道岔不密贴包括道岔尖轨、心轨扳不到位；道岔尖轨、心轨道岔密贴不良；钢轨磨耗、廓形不符合标准；轨道结构不良；焊缝平直度超限，以及绝缘接头空吊、光带不良等病害，且都通过短波不平顺来集中表现。

当道岔扳不到位时，工务专业应先确认是否存在卡阻现象，几何结构是否满足要求，如未发现缺陷，则该故障可让电务部门去解决。对于道岔不密贴，在各牵引点尖轨与基本轨或心轨与翼轨不密贴，都需电务部门进行密贴调整。

2.4 转辙器、辙叉部位离缝

道岔离缝主要集中在转辙器和辙叉部位，且分为导致高低和水平不良的尖轨、心轨与滑床台离缝，以及导致轨距和轨距变化率不良的顶铁离缝两类病害。前者整治时，可在岔枕与滑床板之间垫调高垫片将滑床板垫高，消除离缝。后者通常在顶铁螺栓下以增减铁垫片的方式，由工务、电务部门联合作业或让专门的道岔整治组来完成。

3 道岔轨件及联结零件病害

高速铁路的高安全性、高平顺性，要求高速道岔应首先保持组件的稳定性能、防爬性能、调整性能、减震性能、绝缘性能。而转辙器和辙叉又是高速道岔最薄弱的环节，影响联结零件主要安全性能的主要是螺栓失效和刚性不均匀，日常维修的重点须放在确保转辙器和辙叉轨件良好上面。

3.1 尖轨跟端光带不良

道岔钢轨的鱼鳞纹伤表现在轨头踏面压宽、肥边、垂直磨耗和侧面磨耗上，且主要是由于轮对与钢轨频繁接触形成的疲劳裂纹，以及钢轨顶层表面的擦伤变形而导致的钢轨廓形改变，或因道岔轨距与水平的改变所造成的。鱼鳞伤长久不治，不仅干扰探伤、形成掉块，甚至会发生断轨事件。平时可通过打磨车或小机打磨作业进行整治，或通过更高标准的精磨作业，由打磨专修小组进行预防性、修理性打磨来维护。

3.2 螺栓失效

螺栓安装按形式可划分为水平螺栓和竖向螺栓两类。螺栓失效，主要包括间隔铁螺栓、护轨螺栓、顶铁螺栓等联结螺栓松动或折断，以及锚固螺栓预埋套管失效等问题（见图5、图6、图7）。其中水平联结螺栓失效所导致道岔故障的概率，远大于竖向螺栓失效，而且还容易导致道岔定反位无表示、不能变更道岔位置等后果，直接影响行车。一旦发现道岔护轨螺栓、可动心轨咽喉与叉后间隔铁螺栓、长短心轨联结螺栓、咽喉钢枕立柱螺栓或可动心轨凸缘与接头铁联结螺栓的任何异常，都必须立即申请上道处理。若同一部位有两根螺栓失去效力时，即禁止使用道岔。

图5 道岔间隔铁螺栓折断

图6 道岔护轨螺栓折断

图7 锚固螺栓折断

从沪杭高铁的日常维修来看，主要以支距扣板螺栓、间隔铁螺栓折断为多，而且多数是因钢轨空吊，列车通过速度快所造成，可调整轨下调高垫板来解决此类问题。至于预埋套管失效的整治，通常先用水钻钻出失效的预埋套管后再更新，并注入防护油脂。各类螺栓的维护，均需使用检查锤逐一敲击检查，而且综合维修工区的材料间还要备齐各种型号的联结螺栓，才能确保万无一失。

3.3 垫片刚性不均匀

无砟轨道的弹性主要来自于垫片，故垫片的刚性均匀与否对行车的舒适性有直接的影响。导致垫片刚性不均匀的主要原因：①垫片不标准导致空吊。分布在辙叉心轨尖附近的双孔长垫片，其垫板最长1 377 mm，仅靠两端螺栓锚固，中间极易空吊。②电务专业长期在辙叉滑床板涂油，容易导致橡胶垫板污染而改变刚度。

第一种病害,遇动检车检测时会因水平过大或三角坑而被发现，但在日常仍需加强对长垫板与道床板间空吊、接头空吊的检查，以及重点地段的人工检查。第二种病害，则需要工、电部门协调，通过涂抹专用润滑剂来减少对橡胶垫板的化学损害。另外，日常还要严格按照道岔铺设图纸进行联结零件的安装，严禁使用非标联结零件。

4 轨道结构病害

沪杭高铁系列道岔多采用无砟轨道结构，由轨道板、CA砂浆层、底座板、滑动层、高强度挤塑板、侧向挡块及弹性限位板等部分组成，因此在运行中极易出现CA砂浆层与轨道板和支承层之间的离缝。离缝多发于高温期间，当连续5天超过35℃时，即需进行全线轨道板普查，并对超限位置作详细记录。若发现离缝，一般采取注胶措施对无砟轨道离缝进行封闭。施工时可借助锂电吹风机将水分烘干，以免雨水被封闭在内部，导致病害反复（见图8）。

图8 轨道板离缝病害

5 结论

高速铁路的发展深刻地改变了中国人的出行方式，缩短了东南西北人们时空观念。为了能够更好地服务于人民群众安全出行，还需要我们检修养修工区的干部职工都对高铁道岔的养修维护工作倾注更多心血。沪杭高铁建成通车以来，历经了11年四季不同气候、温度、湿度变化和不同载荷、不同扳动频次的考验，我们也对道岔几何结构尺寸、道岔结构、联结零件、钢轨轨件等方面的养护积累了大量的第一手资料，在此对实践中遇到的道岔故障原因及维修方法略作归纳整理，希望对集团公司建立健全的高铁线路病害问题库，帮助大家共同减少高速铁路道岔故障问题发生概率，起到举一反三，未雨绸缪作用。