高速鐵路無(wú)砟軌道靜態(tài)精調(diào)技術(shù)分析及應(yīng)用

王勝 上海鐵路局工務(wù)處

高速鐵路無(wú)砟軌道靜態(tài)精調(diào)技術(shù)分析及應(yīng)用

王勝 上海鐵路局工務(wù)處

高速鐵路無(wú)砟軌道靜態(tài)精調(diào)影響到運(yùn)營(yíng)后的軌道質(zhì)量和后續(xù)的維護(hù)保養(yǎng)，是高速鐵路運(yùn)營(yíng)前的關(guān)鍵工作，目前的軌道靜態(tài)精調(diào)作業(yè)需要耗費(fèi)大量的人工材料。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的無(wú)砟軌道精調(diào)作業(yè)及效果和改進(jìn)的無(wú)砟軌道精調(diào)作業(yè)及效果進(jìn)行對(duì)比，并針對(duì)具體的工程實(shí)例進(jìn)行分析，證明改進(jìn)的軌道精調(diào)作業(yè)方法可以在不降低精調(diào)質(zhì)量的前提下明顯提高軌道精調(diào)的作業(yè)效率，為今后的高鐵無(wú)砟軌道精調(diào)提供一種新的作業(yè)方法。

高速鐵路；無(wú)砟軌道；靜態(tài)軌道精調(diào)；作業(yè)效率

1 軌道精調(diào)的意義

高速鐵路作為現(xiàn)代社會(huì)的一種重要交通工具，舒適性和快捷性是其吸引客流的主要優(yōu)點(diǎn)，而這些優(yōu)點(diǎn)則主要依靠高標(biāo)準(zhǔn)的軌道狀態(tài)來(lái)維持。在鋪軌單位對(duì)長(zhǎng)鋼軌鋪設(shè)放散、鎖定結(jié)束后，就要展開(kāi)軌道精調(diào)作業(yè)。軌道精調(diào)主要分為為靜態(tài)調(diào)整和動(dòng)態(tài)調(diào)整兩個(gè)階段。

靜態(tài)調(diào)整階段是根據(jù)軌道小車(chē)依據(jù)CPIII控制點(diǎn)進(jìn)行靜態(tài)測(cè)量軌道幾何狀態(tài)，通過(guò)軟件分析后進(jìn)行線(xiàn)形不斷完善的調(diào)整過(guò)程。包括對(duì)軌道線(xiàn)形（軌向和高低）進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，合理控制軌距變化率和水平變化率，使軌道靜態(tài)精度達(dá)到規(guī)范要求。動(dòng)態(tài)調(diào)整階段是主要通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)軌檢車(chē)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析結(jié)果，分點(diǎn)利用靜態(tài)調(diào)整的方式對(duì)軌道進(jìn)行調(diào)整。

通過(guò)這兩個(gè)階段的調(diào)整，最終使得無(wú)砟軌道軌道狀態(tài)滿(mǎn)足動(dòng)車(chē)組高速運(yùn)行的舒適性和安全性要求，其中靜態(tài)調(diào)整則尤為關(guān)鍵。安裝采用6mm。

（2）WJ-8型扣件系統(tǒng)

2 無(wú)砟軌道扣件系統(tǒng)

高速鐵路無(wú)砟軌道的精調(diào)主要通過(guò)其扣件系統(tǒng)調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前高速鐵路的扣件系統(tǒng)主要以下幾種。

（1）WJ-7型扣件系統(tǒng)

圖1 WJ-7型扣件

圖2 WJ-8型扣件

如圖1所示，WJ-7型扣件系統(tǒng)主要用于Ⅰ型板式或雙塊式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)，適用于無(wú)擋肩的無(wú)砟軌道板。單股鋼軌左右調(diào)整量為-6～+6（mm），為連續(xù)無(wú)極調(diào)整。鋼軌高低位置調(diào)整通過(guò)更換軌下墊板、軌下微調(diào)墊板以及鐵墊板下調(diào)高墊板完成，單股鋼軌垂向調(diào)整量為-4～+ 30（mm）。軌下調(diào)高墊板按厚度分為0.5、1、2、5、8mm五種規(guī)格，放入的軌下調(diào)高墊板總厚度不得大于10mm，軌下調(diào)高墊板的數(shù)量不得超過(guò)兩塊。鐵墊板下調(diào)高墊板有5mm和10mm兩種規(guī)格，墊入的鐵墊板下調(diào)高墊板的總數(shù)不得超過(guò)兩塊，總厚度不得超過(guò)20mm。絕緣緩沖墊板分為2mm和6mm兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，正常

如圖2所示，WJ-8型扣件系統(tǒng)主要用于Ⅱ型板式和雙塊式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)，適用于有擋肩的無(wú)砟軌道板。橫向調(diào)整通過(guò)更換軌距擋板和軌距絕緣塊來(lái)完成，單股鋼軌調(diào)整量為-6～+6（mm）。每種軌距擋板又分4、7和10號(hào)三種規(guī)格，標(biāo)準(zhǔn)使用7號(hào)；絕緣軌距塊分6、7、8、9、10、11和12號(hào)七種規(guī)格，標(biāo)準(zhǔn)使用9號(hào)。鋼軌垂向調(diào)整通過(guò)更換軌下墊板、軌下微調(diào)墊板以及鐵墊板下調(diào)高墊板完成，單股鋼軌垂向調(diào)整量為-4～+26（mm）。軌下墊板分2mm、3mm、4mm、5 mm和6mm五種規(guī)格，正常安裝時(shí)采用6mm；軌下微調(diào)墊板按厚度分為0.5 mm、1mm、2mm、5mm四種規(guī)格；鐵墊板下調(diào)高墊板按厚度分為10mm、20mm兩種規(guī)格，成副使用。

（3）福斯羅300型扣件系統(tǒng)

如圖3所示，福斯羅300型扣件系統(tǒng)主要用于Ⅱ型板式和雙塊式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)，適用于有擋肩的無(wú)砟軌道板。橫向調(diào)整通過(guò)更換不同的軌距擋板來(lái)完成，單股鋼軌橫向調(diào)整量為-8～+8（mm）。軌距擋板分為15a±8，15a±3，15a±2，15 a±1，15a九種規(guī)格，每級(jí)1mm。垂向調(diào)整通過(guò)嵌入軌墊、鐵墊板、和彈性墊板實(shí)現(xiàn)，單股鋼軌調(diào)整量為-4～+56（mm）。軌墊有8mm、7mm，6mm，5mm、4mm、3 mm、2mm七種規(guī)格，標(biāo)準(zhǔn)為6mm。塑料調(diào)高墊板分為6mm、10mm兩種規(guī)格。鐵墊板只有20mm一種。

圖3 福斯羅300型扣件

3 傳統(tǒng)的軌道精調(diào)作業(yè)

3.1 基本思路與原則

嚴(yán)格控制精調(diào)作業(yè)流程，先將基準(zhǔn)股調(diào)整到位，再進(jìn)行相對(duì)股調(diào)整，確保測(cè)量與精調(diào)作業(yè)各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，作業(yè)流程實(shí)行“檢調(diào)分開(kāi)”的基本原則。精調(diào)過(guò)程遵循“先整體后局部”的原則。首先是確保線(xiàn)路整體線(xiàn)形滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案執(zhí)行，消除大軌向、大高低及扣件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)病害。然后通過(guò)局部測(cè)量，修正軌道幾何尺寸，確保線(xiàn)路線(xiàn)路平順。

3.2 作業(yè)基本流程

首先利用絕對(duì)測(cè)量小車(chē)重復(fù)測(cè)量?jī)杀?，按絕對(duì)小車(chē)的測(cè)量數(shù)據(jù)擬合生成作業(yè)方案，現(xiàn)場(chǎng)按方案設(shè)計(jì)給定的扣件類(lèi)型對(duì)基準(zhǔn)股調(diào)整，施工過(guò)程保證扣件施工到位，扣件管理數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)更新。基準(zhǔn)股調(diào)整作業(yè)完成后，復(fù)測(cè)檢核基準(zhǔn)股作業(yè)完成精度，再通過(guò)相對(duì)測(cè)量小車(chē)檢核，制定基準(zhǔn)股修正和相對(duì)股調(diào)整作業(yè)方案。基準(zhǔn)股修正及相對(duì)股調(diào)整作業(yè)后，再用相對(duì)測(cè)量小車(chē)復(fù)測(cè)，根據(jù)二次復(fù)測(cè)數(shù)據(jù)，制定滿(mǎn)足絕對(duì)精度和相對(duì)變化率指標(biāo)的相對(duì)股修正作業(yè)方案，精細(xì)修正到位。

3.3 作業(yè)效果

應(yīng)用絕對(duì)測(cè)量小車(chē)對(duì)整體線(xiàn)型進(jìn)行控制，作業(yè)過(guò)程中基準(zhǔn)股作業(yè)三遍，保證整體線(xiàn)型到位，非基準(zhǔn)股作業(yè)兩遍，作業(yè)過(guò)程中用相對(duì)測(cè)量小車(chē)檢核，軌道精調(diào)效果非常突出。以杭長(zhǎng)客專(zhuān)線(xiàn)為例，杭長(zhǎng)客專(zhuān)（浙江段）全線(xiàn)長(zhǎng)247.900km（雙線(xiàn)），扣件系統(tǒng)為WJ-8扣件，精調(diào)后檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 杭長(zhǎng)客專(zhuān)精調(diào)成果

杭長(zhǎng)客專(zhuān)精調(diào)效果不錯(cuò)，但是耗費(fèi)的人工也是巨大的，杭長(zhǎng)客專(zhuān)精調(diào)共計(jì)495.800km，耗費(fèi)人工共計(jì)44788工，平均合計(jì)90.33工日/km，這還不計(jì)材料的損耗等。

4 改進(jìn)的軌道精調(diào)作業(yè)

盡管傳統(tǒng)的軌道精調(diào)作業(yè)取得了很好的效果，但是作業(yè)效率卻比較低下。傳統(tǒng)的精調(diào)作業(yè)先要確定基準(zhǔn)股，所有的工作都是在基準(zhǔn)股絕對(duì)到位之后才能松進(jìn)行后續(xù)工作，線(xiàn)路的軌道狀態(tài)是依靠基準(zhǔn)股。這種對(duì)基準(zhǔn)股的絕對(duì)依賴(lài)制約了整個(gè)精調(diào)作業(yè)的效率，現(xiàn)場(chǎng)工人作業(yè)兩股鋼軌完成精調(diào)作業(yè)要至少在同一地段作業(yè)5遍，作業(yè)機(jī)具搬運(yùn)和扣配件反復(fù)更換極大的降低了作業(yè)效率。杭長(zhǎng)客專(zhuān)為WJ-8扣件系統(tǒng)，橫向調(diào)整只需更換軌距絕緣塊，大調(diào)量地段也只需更換軌距擋板就可實(shí)現(xiàn)，高低調(diào)整只需加墊軌下墊板，大調(diào)量地段才需要更換鐵墊板。在寧安城際大部分地段為所用為WJ-7型扣件，在合福高鐵則大部分地段扣件為福斯羅300型扣件系統(tǒng)。這兩種扣件調(diào)整極為復(fù)雜，高低調(diào)整需要用新的軌墊型號(hào)更換原來(lái)的型號(hào)。特別是福斯羅300型扣件的軌距擋板體積大，攜帶極為不便，現(xiàn)場(chǎng)操作更是繁瑣。

4.1 基本思路與原則

改進(jìn)的精調(diào)作業(yè)，主要思路就是要提高工作效率，兩股鋼軌同時(shí)作業(yè)，不指定基本軌，降低作業(yè)的反復(fù)率，保證一次作業(yè)基本到位。然后通過(guò)相對(duì)測(cè)量小車(chē)同時(shí)修正基準(zhǔn)股與非基準(zhǔn)股。

精調(diào)作業(yè)過(guò)程遵循“先整體后局部，先絕對(duì)后相對(duì)”的原則。精調(diào)過(guò)程中兩股鋼軌都嚴(yán)格按照絕對(duì)小車(chē)的調(diào)整量保證基本到位，左右股完成之后再用相對(duì)小車(chē)進(jìn)行檢核，根據(jù)復(fù)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行修正。4.2作業(yè)基本流程

首先利用絕對(duì)測(cè)量小車(chē)重復(fù)測(cè)量?jī)杀椋唇^對(duì)小車(chē)的測(cè)量數(shù)據(jù)擬合生成作業(yè)方案，現(xiàn)場(chǎng)按方案的扣件類(lèi)型安裝并通過(guò)使用鋼軌定位小工具，保證作業(yè)股鋼軌按方案調(diào)整到位，扣件管理數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)更新。兩股鋼軌都作業(yè)完成后，用相對(duì)測(cè)量小車(chē)進(jìn)行復(fù)核，分別對(duì)兩股鋼軌制定滿(mǎn)足相對(duì)變化率指標(biāo)的作業(yè)方案，對(duì)兩股鋼軌精細(xì)修正到位。

4.3 作業(yè)效果

依據(jù)改進(jìn)的軌道精調(diào)作業(yè)流程，在寧安城際進(jìn)行了試驗(yàn)。寧安城際試驗(yàn)段2.910km（上行），扣件為WJ-7扣件，精調(diào)后檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 寧安城際試驗(yàn)段精調(diào)成果

通過(guò)檢測(cè)結(jié)果可以看到，寧安城際的精調(diào)效果并不比杭長(zhǎng)客專(zhuān)差，有些指標(biāo)還優(yōu)于杭長(zhǎng)客專(zhuān)的精調(diào)效果。寧安城際試驗(yàn)段2.910km，耗費(fèi)人工150工，平均合計(jì)51.5工日/km。

5 結(jié)束語(yǔ)

軌道的靜態(tài)調(diào)整是整個(gè)高鐵安全運(yùn)營(yíng)的保證，但是在保證質(zhì)量的前提下，合理的考慮人工和材料損耗也是必須的。寧安城際試驗(yàn)段工作量較少，但是從杭長(zhǎng)客專(zhuān)和寧安城際試驗(yàn)段的精調(diào)效果分析，采用改進(jìn)的精調(diào)作業(yè)方法在不降低軌道精調(diào)質(zhì)量的前提下可以提高軌道精調(diào)的作業(yè)效率，這為我們?cè)谝院蟮臒o(wú)砟軌道精調(diào)作業(yè)更加科學(xué)合理和高質(zhì)高效中提供了一定的經(jīng)驗(yàn)。

責(zé)任編輯：萬(wàn)寶安

來(lái)稿日期：2014-11-13