客運專線基礎(chǔ)設(shè)施維修基地探傷試驗線設(shè)計研究

彭方進

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司，武漢 430063)

為適應(yīng)快速客運路網(wǎng)規(guī)劃的擴展，滿足快速客運鐵路基礎(chǔ)設(shè)施及其配屬檢測、檢修等車輛的養(yǎng)護維修、檢測和信息化需要，保障運輸和行車安全，鐵道部啟動了北京、武漢、上海、廣州、成都、西安6個客運專線基礎(chǔ)設(shè)施維修基地(以下簡稱“維修基地”)的建設(shè)項目。維修基地很重要的一項工作就是負責各種維修作業(yè)用車輛的停放、檢測及檢修。

鋼軌探傷車是用于探測鋼軌內(nèi)部各種傷損的專用探測車輛。隨著鐵路運量、行車密度、速度的不斷增長，鋼軌損傷成為鐵路線路重大的安全隱患，為提高工務(wù)線路養(yǎng)護的質(zhì)量和效率，世界上許多發(fā)達國家均已大量使用鋼軌探傷車。我國使用的鋼軌探傷車檢測速度有40 km/h和60 km/h，目前正向80 km/h發(fā)展。

基地內(nèi)鋼軌探傷車經(jīng)過檢修后，需進行整車性能試驗，以保證良好的設(shè)備狀態(tài)。因此，探傷試驗線是基地的必要組成部分，其設(shè)置具有重要現(xiàn)實意義。

目前，基地內(nèi)探傷試驗線的設(shè)計還沒有明確的標準和規(guī)范，關(guān)于鋼軌探傷車探傷試驗線的研究文獻尚未見發(fā)表。主要研究基地內(nèi)鋼軌探傷車整車性能試驗的內(nèi)容，分析鋼軌探傷車的試驗需求，提出探傷試驗線的設(shè)計原則和技術(shù)要求。

1 鋼軌探傷車整車試驗需求分析

大機的整機試驗主要有整機結(jié)構(gòu)性能試驗和運行性能試驗［1]。目前，我國還沒有專門針對鋼軌探傷車試驗的相關(guān)規(guī)定。根據(jù)《線路機械通用試驗方法整機結(jié)構(gòu)和運行性能試驗》，結(jié)合鋼軌探傷車的特點，鋼軌探傷車主要有以下試驗檢查內(nèi)容。

1.1 整機結(jié)構(gòu)性能試驗

鋼軌探傷車整機結(jié)構(gòu)性能試驗主要檢查內(nèi)容見表1。

表1 鋼軌探傷車整機結(jié)構(gòu)性能試驗檢查項目

其中，與試驗線的設(shè)置密切相關(guān)的檢查項目主要是探傷車的曲線和道岔通過性能。

1.2 運行性能試驗

鋼軌探傷車整機結(jié)構(gòu)性能試驗主要檢查內(nèi)容見表2。

表2 鋼軌探傷車運行性能試驗檢查項目

以上運行性能試驗項目中，對探傷試驗線的設(shè)置影響較大的有牽引性能試驗、緊急制動距離試驗以及探傷檢測裝置試驗。

2 探傷試驗線設(shè)計

探傷試驗線的設(shè)計主要有以下2項內(nèi)容:試驗線建設(shè)標準及其他要求;試驗線長度計算。

2.1 試驗線建設(shè)標準及其他要求

(1)線路建設(shè)標準

試驗線的設(shè)置應(yīng)以能盡量反映客運專線的現(xiàn)場實際條件為要求。因此，建議探傷試驗按客運專線正線標準建設(shè)。

(2)其他要求

整機結(jié)構(gòu)性能試驗中，需檢查探傷車的曲線和道岔的通過性能。因此，探傷試驗線中如有曲線和道岔，應(yīng)能滿足探傷車的通過要求。最高檢測速度為60 km/h的鋼軌探傷車部分性能參數(shù)如下。

①軌距:1 435 mm。

②最大線路超高:180 mm。

③通過最小曲線半徑:180 m;工作最小曲線半徑:300 m。

④線路最大坡度:33‰。

⑤最大允許軸重:230 kN。

客運專線正線曲線半徑不小于2 000 m［2，3]，為了更好反映現(xiàn)場實際條件鋼軌探傷車探傷試驗的效果，探傷試驗線最好為直線段。當現(xiàn)場條件無法滿足要求時，試驗線上曲線段需根據(jù)探傷車的試驗要求配備緩和曲線;試驗線上設(shè)置有道岔時，需對道岔設(shè)置位置和道岔類型進行控制，以滿足鋼軌探傷車的通過要求，不同類型道岔的允許通過速度見表3。

表3 不同類型道岔允許通過速度 km/h

另外，運行性能試驗中，需進行探傷檢測裝置試驗，因此，試驗線應(yīng)盡量模擬現(xiàn)場實際鋼軌可能存在的傷損情況，以檢驗鋼軌探傷車探傷檢測裝置的靈敏性和準確性。要求如下:試驗線設(shè)置人工傷損，每股鋼軌包含10個人工傷損，其中模擬不同當量和位置的鋼軌頭部傷損和鋼軌軌腰及其延伸部傷損各5個，用直徑5 mm不同深度的軌頭橫孔模擬鋼軌橫向裂紋，螺栓孔處不同取向的鋸口模擬螺孔裂紋。單根傷軌的長度不短于12.5 m，傷軌類型為50 kg/m或60 kg/m鋼軌，與線路相同。

2.2 試驗線長度計算

確定了線路標準和其他要求后，還需對試驗線的長度進行計算。根據(jù)上述探傷車運行性能試驗要求，試驗線主要由3部分組成:起動加速段、恒速探傷試驗段以及減速制動段。同時還需考慮探傷車車體長度和安全距離。

結(jié)合我國目前探傷車的實際技術(shù)條件，試驗線需綜合考慮最高檢測速度分別為40 km/h、60 km/h的探傷車進行試驗的要求，同時也能兼容80 km/h的探傷車進行試驗。假定探傷車的牽引特性和車體長度、質(zhì)量均不變，牽引計算結(jié)果見表4。

表4 不同檢測速度的探傷車單向試驗時試驗線長度計算m

以上計算考慮的是鋼軌探傷車進行單向試驗的線路長度，為提高試驗效率，可考慮鋼軌探傷車進行雙向試驗，線路長度計算結(jié)果見表5。

表5 不同檢測速度的探傷車雙向試驗時試驗線計算長度

綜上，現(xiàn)場條件允許的情況，應(yīng)考慮鋼軌探傷車進行雙向探傷試驗。結(jié)合當前國內(nèi)探傷車的配備情況，維修基地內(nèi)探傷試驗線須滿足檢測速度為60 km/h鋼軌探傷車的試驗要求，試驗線長度不小于1 378 m，困難條件下不小于944 m。考慮鋼軌探傷車的發(fā)展趨勢，條件允許時應(yīng)兼容檢測速度為80 km/h鋼軌探傷車的試驗要求。此時，探傷試驗線長度要求不小于2 222 m，困難條件下不小于1 450 m。

以成都客運專線基礎(chǔ)設(shè)施維修基地(以下簡稱“成都維修基地”)為例。成都維修基地選址于成都北編組站北側(cè)，與新建成都和諧號大功率機車檢修段相鄰。邊界線及主要控制尺寸如圖1所示。目前，正在開展施工圖設(shè)計。

成都維修基地設(shè)置探傷試驗線1條，按速度250 km/h的客運專線正線標準建設(shè)，要求能滿足檢測速度為60 km/h鋼軌探傷車進行雙向試驗，同時兼容檢測速度為80 km/h鋼軌探傷車的試驗要求。根據(jù)表4、表5可知，成都維修基地內(nèi)探傷試驗線長度應(yīng)不小于2 222 m，困難條件下不小于1 450 m。根據(jù)圖1所示成都維修基地選址條件，在不考慮其他功能要求和條件限制下，探傷試驗線最大長度不大于1 930 m。因此，現(xiàn)場條件決定了成都維修基地檢測速度為80 km/h鋼軌探傷車只能進行單向試驗，檢測速度為60 km/h鋼軌探傷車可進行雙向試驗。探傷試驗線設(shè)置情況如圖2所示，滿足檢測速度為80 km/h鋼軌探傷車單向試驗時，試驗方向為從右至左，試驗線由800 m加速段、300 m試驗段及436 m緊急制動段組成，試驗線總長為1 536 m。

圖1 成都維修基地選址示意(單位:m)

圖2 成都客運專線基礎(chǔ)設(shè)施維修基地探傷試驗線設(shè)置情況示意(單位:m)

3 結(jié)論

根據(jù)成都客運專線基礎(chǔ)設(shè)施維修基地探傷試驗線的設(shè)計實踐，總結(jié)出以下設(shè)計原則和技術(shù)要求。

3.1 設(shè)計原則

(1)探傷試驗線是客運專線基礎(chǔ)設(shè)施維修基地的必要組成部分;

(2)探傷試驗線建議按客運專線正線標準設(shè)計，試驗線上設(shè)置人工傷軌。

3.2 技術(shù)要求

(1)試驗線盡量為直線段，現(xiàn)場條件無法滿足時，傷軌試驗段必須為直線段，起動加速段和制動段可設(shè)置曲線，曲線段兩端按探傷車通過要求配備緩和曲線，試驗線上道岔需滿足鋼軌探傷車通過要求。

(2)按照檢測速度為60 km/h鋼軌探傷車的試驗要求，試驗線長度不小于1 378 m，困難條件下不小于944 m。考慮鋼軌探傷車的發(fā)展趨勢，條件允許時應(yīng)兼容檢測速度為80 km/h鋼軌探傷車的試驗要求。此時，探傷試驗線長度要求不小于2 222 m，困難條件下不小于1 450 m。

4 展望

客運專線基礎(chǔ)設(shè)施維修基地國內(nèi)外無經(jīng)驗可循，維修基地檢修工藝復(fù)雜、難度大，完全依靠自主創(chuàng)新。除廣州基地已建成投入運營外其余幾個還處于建設(shè)和設(shè)計階段，探傷試驗線等工程設(shè)計內(nèi)容還處于不斷摸索和總結(jié)中。廣州維修基地的建成可為探傷試驗研究提供平臺，后續(xù)可根據(jù)廣州基地的鋼軌探傷車的試驗經(jīng)驗進一步優(yōu)化試驗線的設(shè)計，為其他工程設(shè)計和建設(shè)提供重要指導(dǎo)。

［1]中華人民共和國鐵道部.TB/T2479—93 線路機械通用試驗方法［S].北京:中華人民共和國鐵道部，1993.

［2]中華人民共和國鐵道部.鐵建設(shè)［2005]140號 新建時速200～250 km客運專線鐵路設(shè)計暫行規(guī)定［S].北京:中國鐵道出版社，2005.

［3]中華人民共和國鐵道部.鐵建設(shè)［2007]47號 新建時速300～350 km客運專線鐵路設(shè)計暫行規(guī)定［S].北京:中國鐵道出版社，2007.