京滬高速鐵路蚌埠南站岔區軌道不平順整治技術

王永華

中國鐵路上海局集團有限公司淮安高鐵基礎設施段，江蘇 淮安 223005

京滬高速鐵路蚌埠南站北岔區下行線共有N3（尖軌尖K847+750）、N5（K847+806）和N13（K847+899）三組道岔，均為CN 系列60 kg/m 鋼軌18號板式無砟道岔（圖號CN-6118AS）。截至2020年底，京滬高速鐵路蚌埠南站累計通過總質量3.8 億t，其中2020年累計通過總質量0.49 億t。由于年通過總質量較大，蚌埠南站正線道岔存在軌件磨損頻率高、輪載過渡區易發生晃車等問題［1-5］。

現階段高速鐵路線路動態檢測技術（設備）主要包括綜合檢測列車、車載式線路檢查儀、便攜式添乘儀和添乘檢查四種形式［6-8］。本文通過對京滬高速鐵路線路動態檢測數據統計分析，并考慮車型多樣性、動態檢測數據重復性、人體感知一致性等因素，提出輪載過渡區慣性晃點為車載式線路檢查儀Ⅱ級偏差每月重復15 次及以上且添乘舒適度不良的路段。根據京滬高速鐵路管內車型特點，旅客舒適度檢測以添乘CRH380BL、CR400BF車型為主，其他車型為輔。

1 岔區晃點整治技術

1.1 確認晃點位置

1）添乘檢查情況分析

通過對添乘檢查數據分析可知，N3、N5號道岔重復出現水平加速度最大值均為0.09g，旅客舒適度不良區域位于轉轍器區；N13號道岔重復出現水平加速度超限情況，最大值為0.08g，旅客舒適度不良區域位于轍叉區。

2）車載式線路檢查儀輔助驗證

通過對車載式線路檢查儀數據分析可知，N3、N5號道岔車載式線路檢查儀數據重復19、21 次，水平加速度最大值均為0.12g，有效報警位置集中出現在轉轍器區，部分出現在N3、N5號道岔間夾直線區；N13號道岔車載式線路檢查儀數據重復15次，水平加速度最大值為0.07g，有效報警位置集中出現在轍叉區。

3）視頻分析驗證

在添乘檢查過程中，車輛通過道岔時，添乘人員均拍攝視頻發送至軌控分析組，軌控分析組根據視頻進行反復對比、驗證，分別確定晃車起止點、晃動幅度和晃動方向。車輛通過N3號道岔時在尖軌后部開始發生晃動，至尖軌尖位置處達到最大值，在出岔口約夾直線中部位置處停止晃動。

4）綜合檢測列車數據確認

通過上述三個步驟，基本可以確定晃點位置，結合綜合檢測列車的檢測數據進行復核確認。

1.2 確認晃點區段主要病害

1.2.1 檢測數據綜合分析

道岔軌道動態檢測數據見圖1。可知，N3號道岔岔后100 m 至K847+580、道岔3#枕至岔前線路12 m、71#枕—110#枕內存在軌向不平順；N5號道岔18#枕—47#枕內存在軌向不平順；N13號道岔幾何尺寸無明顯變化。

圖1 道岔軌道動態檢測數據

1.2.2 現場人工檢測

采用軌道測量儀對N3—N13號道岔及其前后200 m線路軌道幾何尺寸進行全面精確測量，根據檢測數據分析線路線形狀態。

1）尖軌及心軌降低值測量

逐枕測量尖軌及心軌降低值并與標準值進行對比，結果表明：N3—N13號道岔12#—21#枕直尖軌與曲基本軌降低值均低于標準值，N3和N5號道岔最大偏差為1.5 mm，N13號道岔最大偏差為1.1 mm。

2）道岔結構檢查

工電部門聯合進行道岔各部件結構檢查，主要包括道岔密貼狀態、滑床板離縫、頂鐵離縫、輥輪間隙等。經檢查，N3號道岔直尖軌與曲基本軌豎切終點密貼間隙為1.3 mm，5 處輥輪位置偏外側；N5號道岔存在7 處頂鐵離縫，最大值達2 mm，心軌密貼間隙最大值為1.5 mm；N13號道岔結構狀態良好。

3）無砟軌道狀態檢查

檢查項目主要包括道岔區無砟軌道支承層狀態、層間離縫及冒漿、路基狀態等。結果表明，道岔區無砟軌道板和支承層狀態良好，層間無離縫、冒漿情況。

4）鋼軌廓形檢查

開展道岔晃車區段起始位置鋼軌廓形測量，通過鋼軌廓形儀尋找廓形無偏差截面，每2 根岔枕設置1 個測量點，同時根據實際情況加密調整測點間距。結果表明，下行線K847+600 處鋼軌實測廓形與設計廓形偏差約0.5 mm，且5 根枕范圍內廓形偏差為0.2 mm。

5）岔區鋼軌廓形測量

各組道岔每2 根岔枕采集一次廓形數據，將實測廓形與設計廓形進行比較，最終得到每組道岔的鋼軌打磨質量指數GQI（Grinding Quality Index）值。以N3號道岔為例，其廓形偏差測量結果及GQI 值見表1。可知：該道岔鋼軌廓形質量較差，在輪軌接觸關鍵位置低踏0.48 mm；廓形對稱性較差，左右股鋼軌廓形在軌頂位置相差0.3 mm；廓形一致性較差，前后鋼軌廓形在軌頂相差0.2 mm。

表1 N3號道岔打磨前廓形偏差量及GQI值

6）鋼軌表面光帶檢查

下行線道岔鋼軌表面存在窄光帶、寬光帶問題，N3號道岔轍叉部位至N13號道岔前鋼軌交替側磨明顯；N3號道岔鋼軌表面光帶存在明顯的寬窄變化，尤其114#枕處鋼軌表面光帶寬度僅10 mm，不利于車輛的平穩運行，如圖2所示。

圖2 鋼軌表面光帶情況（N3號道岔114#枕）

1.2.3 確定整治項目

通過以上動靜態檢查和分析，以N3號道岔為例，轉轍器部位軌向不良，豎切離縫最大值為1.3 mm，尖軌降低值最大偏差1.5 mm，同時114#—121#枕范圍內鋼軌表面光帶不良，光帶最窄處小于10 mm，且鋼軌工作邊偏高，廓形最大偏差達0.7 mm。該道岔區（含岔區單元）慣性晃點由軌道幾何狀態偏差、道岔尖心軌降低值偏差［9］、鋼軌廓形不良、工電結合部病害等多種因素導致，需進行綜合整治。

1.2.4 整治流程

1）整治原則

根據線路檢測及檢查結果，逐項制定整治方案，按照優先恢復設計線形，再整治結構病害，最后進行鋼軌廓形修復的順序進行。

2）調整線形和幾何尺寸

基于四維小車測量數據的一致性及準確性分析，與電務部門積極溝通、相互配合，對道岔高低、軌向長短波不平順、動靜態幾何尺寸不良等問題進行整治。道岔高低調整量如圖3所示。

圖3 道岔高低調整對比

3）工電結合部病害整治

對道岔尖、心軌降低值超限部分進行調整，再對道岔密貼不良、頂鐵離縫、輥輪位置偏差等病害進行整治。

4）鋼軌廓形修復工作

①鋼軌廓形設計。參考整組道岔內的既有廓形進行設計，通過鋼軌打磨保證整組道岔廓形基本一致，消除晃點區域與其他區域的廓形差異。鋼軌廓形設計流程包括輪軌廓形數據分析、鋼軌目標廓形庫建立、基于車岔耦合仿真模型開展靜態輪軌接觸行為、車輛過岔動態性能分析等。

②鋼軌打磨方法。每次打磨作業結束后，對打磨區域外5～10 m 內鋼軌進行拋光打磨，消除道岔鋼軌晃點。在開展鋼軌廓形多角度小機打磨情況下，考慮每個角度打磨量控制及各角度順接，避免產生鋼軌表面雙光帶和光帶寬度不均勻現象。

③按設計方案對道岔區鋼軌進行打磨。N3號道岔：針對岔后鋼軌廓形不一致問題開展打磨作業，處理道岔內114#枕前后鋼軌表面光帶不良區段及基本軌交替側磨病害；同時對N3—N5號道岔渡線進行打磨，修復鋼軌廓形，減緩交替側磨病害。N5號道岔：對精調后尖軌降低值偏差位置進行打磨，同時針對鋼軌廓形一致性較差區段，即80#—106#枕范圍進行打磨。N13號道岔：主要針對岔前位置渡線進行修理性打磨，解決尖軌降低值偏差問題，同時對40#—121#枕左右股鋼軌進行對稱性打磨，提高道岔內鋼軌廓形的對稱性。

2 整治效果評價方法

2.1 動態添乘檢查評價

2.1.1 綜合檢測列車檢查評價

1）分析整治前后車體橫向加速度的變化規律，由綜合檢測列車數據可知，道岔不平順整治后的車體橫向加速度明顯減小。

2）對軌距、軌向、水平、高低及三角坑的處理效果進行分析，驗證單項作業質量。

3）分析曲率變化率變化情況，驗證線形整治結果。

2.1.2 添乘儀檢查評價

通過分析道岔整治后一周內車載式線路檢查儀、便攜式添乘儀數據，并對比分析整治前后旅客舒適度變化，評價道岔不平順整治措施的效果保持能力。

由車載式線路檢查儀數據可知，經整治后道岔已消除水平Ⅱ級偏差。對比整治前后不同速度級和不同車型的便攜式添乘儀數據可知，除N5號道岔添乘數據水平加速度為0.05g外，其余地段添乘儀無數據。對于人體感知方面，列車通過整治后的道岔時，旅客舒適度已大為改善。

2.2 靜態檢查驗證

整治作業結束后，在一個月內依據相關評價指標及標準進行驗收，并對工電結合部設備病害整治效果進行評價。圖4為道岔高程調整前后軌道檢查儀靜態數據。

圖4 道岔整治前后高程對比

2.3 鋼軌廓形檢查驗證

整治當日打磨作業結束后，由鋼軌廓形設計單位負責驗收，以GQI 為判定依據，重點對打磨后道岔鋼軌病害、鋼軌廓形、軌面狀態進行檢驗及評價，并做好驗收記錄。

3 結論

1）高速鐵路慣性晃點主要分布在道岔區，已成為影響旅客舒適度的主要因素。晃點產生的原因較為復雜，同時既有整治手段存在病害易復發、保持能力差的問題，需將道岔慣性晃點整治列為高速鐵路線路日常維修重點工作。

2）專業修是道岔慣性晃點整治的關鍵。大部分道岔慣性晃點均存在鋼軌廓形質量問題，因此鋼軌廓形調研、打磨維護是整治道岔慣性晃點的關鍵環節，需要在配備專業技術人員，配齊專業檢測、修理工具的基礎上，成立道岔鋼軌專修組，負責道岔晃點的綜合整治。

3）通過旅客舒適度感知和車載式線路檢查儀界定晃點有一定局限性，可考慮從輪軌等效錐度方面定義晃點概念。在深化研究輪軌關系的基礎上，制定道岔鋼軌廓形偏差標準，做好道岔慣性晃點預防性修理和整治工作。