滬昆高鐵金山北站岔區(qū)平縱斷面調(diào)整技術(shù)研究

張家海 上海鐵路局上海高鐵維修段

滬昆高鐵金山北站岔區(qū)平縱斷面調(diào)整技術(shù)研究

張家海 上海鐵路局上海高鐵維修段

國內(nèi)高速鐵路快速發(fā)展，高速道岔得到廣泛應(yīng)用。目前國內(nèi)許多地區(qū)普遍存在路基沉降問題，導致了道岔區(qū)段軌道線形發(fā)生較大變化。通過對滬昆高鐵金山北站岔區(qū)平縱斷面調(diào)整技術(shù)研究，提出解決高速道岔因沉降引發(fā)平縱斷面大值變化的解決方案。建立沉降數(shù)據(jù)庫，開發(fā)道岔墊板并制定線形調(diào)整方案，分析調(diào)整前后軌道幾何狀態(tài)觀測數(shù)據(jù)，評估驗證了調(diào)整方案的實際效果。

高速道岔；路基沉降；平縱斷面調(diào)整

國外的高速鐵路經(jīng)過幾十年的發(fā)展，技術(shù)已較為成熟，在高速鐵路道岔方面，以德國、法國的技術(shù)最為先進，國內(nèi)自主研發(fā)的客專道岔也是在充分吸收兩國先進技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)的實際情況開發(fā)的。

由于國內(nèi)高速鐵路的快速發(fā)展，高速道岔得到廣泛應(yīng)用。目前國內(nèi)許多地區(qū)普遍存在路基沉降問題，長江三角洲尤為明顯，這也導致了道岔區(qū)段軌道線形發(fā)生了較大的變化。然而，高速鐵路線路平縱斷面的設(shè)計參數(shù)對實際運行車輛的安全性和舒適性有很大影響[1]。高速道岔在上海鐵路局的鋪設(shè)數(shù)量逐年增多，雖然國內(nèi)高速道岔制造水平已達到了一定的高度，但對高速道岔的養(yǎng)護經(jīng)驗還有待提高，特別是對因路基沉降而引發(fā)的軌道大值變化還沒有較好的解決辦法，也沒有現(xiàn)成經(jīng)驗可以遵循。

1 工程概況

滬杭高鐵下行K44+705～K45+498（含金山北站N3、N5岔）為無砟軌道，線形條件為：平坡、直線，處于路基段，此區(qū)段屬路基沉降重點觀測地段，通過長期的沉降觀測及動靜態(tài)跟蹤監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)路基局部變化，平面最大偏差24.9mm，最大沉降量53.7mm，對旅客舒適度造成一定影響。而日常養(yǎng)護中平面最大調(diào)整量為-8mm～+4mm，縱斷面最大調(diào)整量為-4mm～+ 26mm，因此通過對金山北站N3、N5岔的平、縱斷面調(diào)整方案的制定、施工技術(shù)的實現(xiàn)、后期數(shù)據(jù)的分析，提出一套處理路基沉降而引發(fā)的道岔平、縱斷面調(diào)整方法，具有非常重要的意義[2]。

2 平縱斷面調(diào)整方案

邀請相關(guān)測量設(shè)計單位對滬杭高鐵金山北站下行線路平縱斷面進行測量和線形優(yōu)化，提出線路平、縱斷面調(diào)整方案。

圖1 平面擬合方案示意圖

平面擬合方案如圖1所示，其中：K44+805處用大半徑圓曲線連接，曲線長52.995m；K45+022處用大半徑圓曲線連接，曲線長60.974m，不侵入道岔；K45+210處用大半徑圓曲線連接，曲線長38.061m，不侵入道岔；K45+390處用大半徑圓曲線連接，曲線長55.556m，不侵入道岔。

圖2 縱斷面擬合方案示意圖

縱斷面擬合方案如圖2所示，其中：K45+210處增設(shè)變坡點，采用大半徑的圓曲線型豎曲線連接，豎曲線長7.501m；K45+410處增設(shè)變坡點，采用大半徑的圓曲線型豎曲線連接，豎曲線長3.500m。

3 道岔特制墊板設(shè)計

道岔特制鐵墊板根據(jù)現(xiàn)場實際情況在原有基礎(chǔ)上加厚，采用鐵墊板與橡膠墊板分離，改造后鐵墊板加厚厚度分三種：分別為15mm，20mm，25mm，平面偏移量在原設(shè)計數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上預(yù)留6mm和4mm兩種，滿足墊板采用“6-9”偏心套的需要（鐵墊板設(shè)計平、縱偏移量見表1），從而實現(xiàn)調(diào)整方案上的量值調(diào)整[3]。

4 調(diào)整后軌道幾何狀態(tài)分析

4.1 軌道質(zhì)量指數(shù)

軌道質(zhì)量指數(shù)(TQI)，是一種采用數(shù)學統(tǒng)計方法描述區(qū)段軌道整體質(zhì)量狀態(tài)的綜合指標和評價方法。我國采用計算單元軌道區(qū)段各項幾何參數(shù)的標準差，并計算7項幾何參數(shù)標準差之和作為我國評價軌道區(qū)段質(zhì)量狀態(tài)的軌道質(zhì)量指數(shù)（TQI），單元軌道區(qū)段長度設(shè)定為200m。7項軌道幾何參數(shù)包括軌道高低（左軌、右軌）、軌向（左軌、右軌）、軌距、水平、三角坑[4,5]。

表1 特制鐵墊板設(shè)計平、縱偏移量明細表

平縱斷面調(diào)整前數(shù)據(jù)選取了2011年9月20日、10月8日、11月5日和11月25日，里程從K44+000～K46+000的下行線軌檢車數(shù)據(jù)。平縱斷面調(diào)整后數(shù)據(jù)選取了2012年1月16日、2月5日、2月15日和3月5日，里程從K44+000～ K46+000的下行線軌檢車數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)劃分為以200m為一個區(qū)段，共計10個區(qū)段，計算統(tǒng)計左高低、右高低、左軌向、右軌向、軌距、水平、三角坑各單項標準差值和TQI值，通過各單項軌道不平順的統(tǒng)計值以及TQI值反映出該項軌道狀態(tài)的平順程度。

統(tǒng)計調(diào)整前后各4組數(shù)據(jù)TQI的平均值與最大值，如圖3所示。

圖3 調(diào)整前后TQI平均值、最大值對比

從圖3中可見，各里程TQI值調(diào)整后曲線上的點普遍在調(diào)整前曲線的下方，即經(jīng)平縱斷面調(diào)整后，TQI值普遍較調(diào)整前小，調(diào)整后的軌道更為平順，軌道幾何狀態(tài)改善。

為了進一步分析導致TQI值減小的具體原因，對調(diào)整前后各4組數(shù)據(jù)的各單項不平順標準差的平均值與最大值進行統(tǒng)計。此處以軌向不平順為例，如圖4所示。

圖4 調(diào)整前后軌向(左軌、右軌)平均值、最大值對比

從圖4中可見，各里程軌向單項標準差值調(diào)整后曲線上的點普遍在調(diào)整前曲線的下方，即經(jīng)平縱斷面調(diào)整后，軌向單項標準差值普遍較調(diào)整前小。

同樣的，對高低、軌距、水平、三角坑等其他各單項不平順統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)，經(jīng)平縱斷面調(diào)整后，高低、軌向、軌距單項不平順基本呈改善趨勢，而水平、三角坑并無明顯趨勢，故可認為，該區(qū)段TQI值在調(diào)整后的改善主要是由高低，軌向和軌距單項不平順的改善所引起。

4.2 舒適度分析

隨著旅客列車的不斷提速，對工務(wù)系統(tǒng)線路維修養(yǎng)護提出更高的要求，僅僅滿足行車安全，確保幾何尺寸不超限，已經(jīng)遠遠不能滿足當前的需要，還需要解決如何減少列車晃動，提高旅客乘坐的舒適度，滿足線路維修等問題。

采用調(diào)整前后各5組添乘儀的垂加值和水加值數(shù)據(jù)進行處理分析，根據(jù)里程區(qū)段求得2級超限、3級超限的平均值和最大值，統(tǒng)計超限個數(shù)，并對比調(diào)整前后各組數(shù)據(jù)，如表2所示，以評價調(diào)整后的線路軌道舒適度。

表2 調(diào)整前后添乘儀數(shù)據(jù)對比

從表2中可見，平縱斷面調(diào)整后垂加2級、3級、水加2級、3級超限的平均值與最大值都較調(diào)整前小，超限出現(xiàn)的數(shù)量也明顯減小，故認為經(jīng)平縱斷面調(diào)整后，線路軌道舒適度得到了一定的改善。

5 結(jié)論

本文通過對滬昆高鐵金山北站岔區(qū)平縱斷面調(diào)整技術(shù)研究，提出解決高速道岔因沉降引發(fā)平縱斷面大值變化的解決方案。通過對沉降數(shù)據(jù)的觀測，建立沉降數(shù)據(jù)庫，開發(fā)道岔特制墊板并制定平縱斷面線形調(diào)整方案，分析軌道幾何狀態(tài)檢測數(shù)據(jù)，評估平縱斷面調(diào)整施工后軌道幾何狀態(tài)的變化情況。

主要結(jié)論是：1.應(yīng)用開發(fā)了道岔特制調(diào)整墊板，提出了平縱斷面調(diào)整方法；2.優(yōu)化現(xiàn)場施工組織方案，實現(xiàn)高效、快速施工，確保行車安全；3.統(tǒng)計分析平縱斷面調(diào)整前后各單項不平順標準差、TQI、以及添乘儀數(shù)據(jù)，可知，所采用的調(diào)整方案，使軌道幾何狀態(tài)得到改善。

責任編輯：宋飛 張建強
來稿時間：2014-02-10