有砟高速鐵路利用精測數(shù)據(jù)實施數(shù)字化搗固探討

周 濤

(中國鐵路太原局集團(tuán)有限公司工務(wù)處，山西 太原 030013)

1 概述

鐵路線路整體不平順，影響列車運行安全和旅客的舒適度，所以鐵路線路整體的平順度是運行安全的重要指標(biāo)，尤其是高速鐵路，對線路平順性和作業(yè)精度有更高的要求，以滿足高安全性和旅客舒適性。過去，有砟線路的日常維修主要采取兩種方式，一是靠人工維修，只能在局部范圍內(nèi)采用相對參考來保證局部平順，平順性也主要靠人工肉眼觀察，利用軌距尺、弦繩等方法測量，這種方法只能是在局部范圍內(nèi)粗略的檢查平順性、圓順度，但不能完全保證有砟線路的整體線形，容易造成線路的整體不平順，影響列車運行的平穩(wěn)性；二是采取大型養(yǎng)路機(jī)械搗固車作業(yè)，由工務(wù)段通過人工測量后，在軌枕上標(biāo)注起、撥道量，大機(jī)操作手作業(yè)時手動輸入數(shù)據(jù)，這種作業(yè)方法依靠搗固車的模擬檢測系統(tǒng)加以人工手動給定修正，作業(yè)質(zhì)量主要依靠人工調(diào)整，現(xiàn)場操作聯(lián)控環(huán)節(jié)多，難以實現(xiàn)精確對點，易產(chǎn)生誤差，不確定因素多、作業(yè)風(fēng)險系數(shù)大、作業(yè)精度與現(xiàn)場實際需求差別較大，無法滿足動車組高速運行平穩(wěn)性的要求，更易破壞豎曲線，而且對線路整體平順性的精度控制比較困難。因此如何利用大型養(yǎng)路機(jī)械在有砟高速鐵路地段實現(xiàn)數(shù)字化精確搗固，對有砟高速鐵路高標(biāo)準(zhǔn)維護(hù)養(yǎng)修具有重要意義。

2 原理

有砟高速鐵路使用大型養(yǎng)路機(jī)械實現(xiàn)數(shù)字化搗固的基本原理是利用電子水準(zhǔn)儀、全站儀、精調(diào)小車等現(xiàn)有成熟的測量技術(shù)由工務(wù)段按點測量出線路的高低和軌向數(shù)據(jù)，按照對比線路設(shè)計值或線路整體高平順性的原則，對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行拉坡處理，計算出每個點的起道、撥道數(shù)據(jù)，然后生成大型養(yǎng)路機(jī)械可識別的數(shù)據(jù)文件，由大型養(yǎng)路機(jī)械計算機(jī)計算出每一作業(yè)點的精確起撥道值，由計算機(jī)代替人工進(jìn)行“測量點”與“測量點”之間的順接，確保起撥道順坡率更加準(zhǔn)確，更接近線路實際需要的順坡率，充分發(fā)揮大型養(yǎng)路機(jī)械計算機(jī)自動控制精確搗固作業(yè)的功能。

3 組織實施

3.1 工作量調(diào)查

1)前期對有砟線路路橋過渡段、有砟無砟過渡段道床飽滿度進(jìn)行工作量調(diào)查，并組織人員在施工前對計劃搗固地段進(jìn)行補充石砟，確保大機(jī)搗固作業(yè)時石砟儲備充足，搗固質(zhì)量能夠保持。

2)對搗固地段軌下水平墊板、超厚墊板進(jìn)行全面詳細(xì)調(diào)查，進(jìn)一步核實軌枕一枕一檔記錄，主要用于計算計劃起道量時，考慮撤除墊板后，墊板厚度對起道量的影響。

3.2 精測

大型養(yǎng)路機(jī)械實施搗固前，利用天窗對計劃搗固區(qū)段的線路高程、中線使用電子水準(zhǔn)儀、全站儀、精調(diào)小車進(jìn)行精準(zhǔn)測量，測量完成后，按照對比線路設(shè)計值或線路整體高平順性的原則，對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行拉坡處理，計算出每個測點的起道、撥道量并進(jìn)行二次復(fù)核。

為了在提高大機(jī)搗固精度的同時方便大機(jī)作業(yè)，測量采用5 m布點的方式，并在豎曲線頭尾地段加密布點測量，保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集全面、準(zhǔn)確。

測量的同時按照每10 m一個點作為控制點(曲線，豎曲線數(shù)據(jù)應(yīng)適度加密，可按每5 m一個點設(shè)置)，使用樁距尺在鄰線進(jìn)行標(biāo)注，用于精確搗固后作業(yè)質(zhì)量復(fù)核。

由于采取快速測量，可在施工期間提前一個天窗點完成測量，以減少線路線形變化，影響搗固作業(yè)精度。

3.3 職責(zé)分工

3.3.1工務(wù)段

1)工務(wù)段計算出各點的起、撥道量(說明：撥道數(shù)據(jù)必須是“左負(fù)右正”，按照作業(yè)里程方向，向左撥為負(fù)，向右撥為正)。核實無誤后，轉(zhuǎn)化成Ver文件提供給工務(wù)機(jī)械段。

2)對含有曲線的作業(yè)地段，工務(wù)段還須提供曲線技術(shù)資料。

3)與工務(wù)機(jī)械段提前確定作業(yè)方向和作業(yè)起終點，作業(yè)起終點盡量選擇起撥道量較小的地段和平直線路地段。

3.3.2工務(wù)機(jī)械段

1)搗固車要選用連續(xù)式雙枕搗固車或連續(xù)式三枕搗固穩(wěn)定車。

2)為保證作業(yè)質(zhì)量，施工期間需固定同一組搗固車進(jìn)行作業(yè)，盡量不要調(diào)整作業(yè)機(jī)組。

3)參加作業(yè)的搗固車前期要做好檢查、調(diào)試并經(jīng)過標(biāo)定，確保搗固車作業(yè)精度和不發(fā)生機(jī)械故障造成破壞線路的現(xiàn)象。

4)工務(wù)機(jī)械段將Ver數(shù)據(jù)利用U盤導(dǎo)入大機(jī)計算機(jī)(ALC)中。并對作業(yè)起、終點數(shù)據(jù)進(jìn)行順坡處理。

3.4 作業(yè)要求

1)線路搗固施工時，應(yīng)封鎖線路。大型養(yǎng)路機(jī)械作業(yè)需滿足不少于240 min的要求。作業(yè)地段的枕下石砟厚度不小于150 mm，不適于在整體道床地段、道岔上和道床嚴(yán)重板結(jié)地段作業(yè)。

2)嚴(yán)禁將搗固車作業(yè)起點、作業(yè)終點安排在緩和曲線上。

3)搗固車一次起道量不宜超過50 mm，起道量超過50 mm時應(yīng)分兩次起道搗固；一次撥道量不宜超過80 mm。每次作業(yè)應(yīng)進(jìn)行道床動力穩(wěn)定。

4)作業(yè)中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行對鋼軌的測溫制度，作業(yè)軌溫應(yīng)符合《高速鐵路有砟軌道線路維修規(guī)則》的有關(guān)規(guī)定。一次起道量小于30 mm，一次撥道量小于10 mm時，作業(yè)軌溫不得超過實際鎖定軌溫±20 ℃。一次起道量在31 mm～50 mm，一次撥道量在11 mm～20 mm時，作業(yè)軌溫不得超過實際鎖定軌溫-20 ℃～+15 ℃。

高溫季節(jié)作業(yè)時，作業(yè)中機(jī)組人員應(yīng)監(jiān)視作業(yè)前后線路狀況，發(fā)現(xiàn)脹軌跡象應(yīng)立即停止作業(yè)。

5)為保證搗固作業(yè)質(zhì)量，對薄弱處所應(yīng)增加搗固次數(shù)或采用兩次插鎬搗固。

6)動力穩(wěn)定車在橋上作業(yè)時，穩(wěn)定裝置應(yīng)盡可能在橋臺或橋墩處起振或停振，并且應(yīng)先行卸壓。

3.5 作業(yè)流程

1)工務(wù)段根據(jù)當(dāng)日施工作業(yè)組織方案，各組人員按照要求到達(dá)對應(yīng)作業(yè)通道門外等候，嚴(yán)格執(zhí)行作業(yè)通道門管理制度，對每件工機(jī)具進(jìn)行編號登記并責(zé)任到人，做好清點工作，保證作業(yè)完畢后現(xiàn)場無遺留工機(jī)具。

工務(wù)機(jī)械段出車前一小時機(jī)長組織作業(yè)人員點名，明確作業(yè)范圍，封鎖時間、作業(yè)要求、作業(yè)質(zhì)量控制、監(jiān)控要求、運行及分解連掛要求等安全注意事項，并組織各號位分工檢查各作業(yè)裝置的鎖閉，外露部件，保證運行安全。

2)接到封鎖命令并完成核對后，進(jìn)入作業(yè)通道門。工務(wù)段按照方案安排人員對搗固地段進(jìn)行撤板作業(yè)，如搗固地段墊板數(shù)量較多時，要提前根據(jù)搗固車作業(yè)里程，合理分組安排撤板人員，確保撤板作業(yè)不影響大機(jī)搗固作業(yè)進(jìn)度。

3)搗固車從站內(nèi)運行進(jìn)入施工地段后，首先要核對線路里程與大機(jī)計算機(jī)(ALC)位置里程，確保作業(yè)起點位置與制定的方案一致，然后開始作業(yè)。

4)搗固開始后，工務(wù)機(jī)械段作業(yè)過程中，二號位核對ALC上顯示的脈沖輪位置是否與實際作業(yè)位置一致，一號位加強作業(yè)過程控制，確保作業(yè)質(zhì)量，避免返工。

5)工務(wù)段重點安排專人對搗固后地段起、撥道量按測點利用控制樁測量尺進(jìn)行逐一核對，確定是否達(dá)到計劃起撥道量。具體做法：

a.在第一臺大機(jī)搗固作業(yè)后采用控制樁測量尺每10 m布點進(jìn)行起撥道量數(shù)據(jù)采集，回檢對比后第一時間得出實際起撥道數(shù)據(jù)，然后通知大機(jī)機(jī)長，通過實時調(diào)整基本起撥道量的方式，為第二臺搗固車的作業(yè)提供可靠的數(shù)據(jù)支持；

b.在第二臺搗固車作業(yè)后進(jìn)行第二次質(zhì)量回檢，確認(rèn)本次搗固起道量的最終數(shù)據(jù)。

3.6 注意事項

1)作業(yè)過程中如因返工等原因退出數(shù)字化搗固作業(yè)時，再次進(jìn)入后，中斷前設(shè)置的基本起道量會清零。此時二號位復(fù)核總起道量后利用起道電位計補充，確保起道量相同。

2)涉及兩車搭茬段順坡作業(yè)時，二號位與五號位做好順坡起止點的復(fù)核，確保搭茬段作業(yè)質(zhì)量。

3)影響數(shù)字化搗固作業(yè)質(zhì)量的主要因素地面測量數(shù)據(jù)的里程要和ALC控制作業(yè)里程一致，減小誤差。

4 效果

通過數(shù)字化搗固，可大幅消除動檢車Ⅱ級偏差、減少Ⅰ級偏差處所，特別是路橋過渡段和路基段不均勻沉降造成的高低不良、路基段長波不平順以及頑固性晃車的問題得到了有效的解決，提高了高速線路平順性。

5 結(jié)語

1)在數(shù)字化大機(jī)搗固作業(yè)過程中，最突出的問題為現(xiàn)場起道量難以達(dá)到計劃起道量的要求，難以確定基本起道量，為了解決計劃與現(xiàn)場起道量差異的問題，在作業(yè)過程中要實時對線路起撥道量進(jìn)行測量，根據(jù)大機(jī)起撥道量差值，協(xié)助大機(jī)合理設(shè)置基本起道量，提高大機(jī)起撥道的精準(zhǔn)度，為大機(jī)搗固作業(yè)方案制定打好基礎(chǔ)。2)有砟無砟結(jié)合部是重點搗固地段，由于有砟、無砟段軌道剛度不同，且無砟地段無法進(jìn)行搗固作業(yè)，一般要:a.提前降低結(jié)合部扣壓力，防止撥道作業(yè)損壞無砟地段預(yù)埋套管；b.選取無砟軌道第四根軌枕處作為撥道零點，保證了曲線的圓順性。