高速道岔橫向加速度報警原因分析及整治方法

蔣富根 中國鐵路上海局集團有限公司徐州工務段

1 車載式線路檢查儀數據分析

1.1 檢測數據

某新建高速鐵路設計速度350 km/h，正線鋪設CN系列P60-1/18道岔24組。線路開通運營后2個月內，正線道岔區段（道岔及其前后30 m范圍內）頻繁發生車載式線路檢查儀橫向加速度報警，累計報警達712次，占全線晃車儀報警總數的72%，平均每天報警12次。

通過人工添乘，并結合綜合檢測列車波形圖分析，發現道岔區段不良處所主要集中在基本軌前后及轍叉后端，如圖1所示。

圖1 某站道岔區段綜合檢測列車動態波形圖

1.2 靜態復查

以道岔及前后200 m范圍為單元，利用軌道檢查儀對幾何尺寸進行測量，同步對軌道結構狀態、心軌和轉轍部位尖軌降低值、結合部密貼狀態、焊縫平直度等進行檢查。檢查發現道岔密貼良好，僅個別道岔在轉轍部位存在2 mm左右的軌向，滿足道岔靜態幾何尺寸經常保養要求。但部分道岔焊縫頂面存在+0.3 mm～0.5 mm左右的凸起。

2 車載式線路檢查儀報警原因

2.1 常規方法整治效果

針對檢查發現的道岔區段軌向不良及焊縫平直度超標問題，工務部門對道岔及其前后200 m范圍內的線路進行了精調。利用焊縫平直度測量儀和焊縫打磨機開展了焊縫打磨，并對個別道岔尖軌降低值進行了調整。

采取上述措施整修后，經車載式線路檢查儀檢測，報警頻次降幅不大，平均每天道岔區段仍有10次左右的報警。

2.2 道岔區輪軌關系分析

2.2.1 鋼軌廓形測量

車載式線路檢查儀通過安裝在車體底架縱中心線前后牽引梁對應位置的加速度傳感器實時采集水平、垂直方向振動信號。車載式線路檢查儀橫向加速度報警是輪軌關系不良的具體反映，基于動車組在其他高鐵及本線線路區段運行良好的前提，應重點關注道岔區鋼軌廓形。

為此，對道岔及其前后的鋼軌光帶、鋼軌廓形等進行了調查。選取某站N108#岔為例，發現道岔區鋼軌光帶寬度增大，達40 mm，偏向軌距角一側，超出通常值（20 mm～30 mm）10 mm。

依據高速鐵路鋼軌打磨實施細則，選取道岔內的MP1-MP6共計6個測點進行測量，如圖2所示。

圖2 道岔區輪軌接觸光帶測量點

鋼軌實測廓形與設計廓形的對比情況如圖3所示。采用鋼軌廓形質量指數（GQI）進行計算評價，實測MP5、MP6測點GQI僅為39.1、35.5，小于合格標準60，說明鋼軌實測廓形與設計廓形差異較大，其中內側工作邊10°至20°處最大偏差0.49 mm，20°至50°圓弧處最大偏差1.14 mm，超出鋼軌打磨軌頭廓形驗收標準（見表1）。偏差過大引起動車組異常振動，導致車載式線路檢查儀橫向加速度報警。

圖3 某站108#道岔岔后測點廓形

表1 鋼軌打磨軌頭廓形驗收標準（手工檢測）mm

2.2.2 鋼軌廓形分析

道岔用標準斷面鋼軌采用TB60廓形，道岔外鋼軌采用60N廓形，兩者之間存在差異。此外，該線主要運行動車組類型為CRH380B，采用S1002CN車輪形面，與TB60鋼軌匹配情況如圖4所示，輪軌接觸不在軌頭踏面中心區域，偏向軌距角一側。當動車組通過道岔區段時，車輪交替通過廓形不一致區段，且道岔區鋼軌廓形與主型通行動車組輪軌關系不匹配，這兩者相結合是車載式線路檢查儀橫向加速度報警的主要原因。

圖4 S1002CN（CRH3）與TB60鋼軌匹配情況

3 車載式線路檢查儀報警整治方法

3.1 廓形設計及工藝參數

3.1.1 鋼軌設計廓形

根據《高速鐵路鋼軌打磨管理辦法》（鐵總運〔2014〕357號），鋪設標準60 kg/m鋼軌且允許運行除動車組以外客車的區段，以及鋪設60N鋼軌的區段，鋼軌打磨的目標廓形為60 N廓形；鋪設標準60 kg/m鋼軌且僅運行動車組的區段，鋼軌打磨的目標廓形為設計廓形（即60D廓形）。綜合考慮該高鐵線路區間鋪設60N U71MnG鋼軌和道岔鋪設60 kg/m U71MnG鋼軌，以及開通后僅運行動車組的實際情況，確定道岔鋼軌釆用60D設計廓形進行打磨。

3.1.2 鋼軌打磨參數

通過設定科學合理的打磨工藝參數（打磨砂輪分布角度、打磨電機功率及打磨作業速度)，可以減少打磨遍數，高效地實現打磨廓形與目標廓形相吻合，并能保證較好的鋼軌表面粗糙度，以及實現打磨平面均勻光滑過渡，軌面無連續發藍帶及周期性打磨痕跡。

道岔鋼軌具體打磨模式根據現場打磨車狀態及鋼軌情況進行適當調整，一般而言，道岔區段打磨采用CMC-20道岔打磨車打磨道岔鋼軌，打磨成60D廓形需打磨約14～20遍，其中廓形修復約6-10遍，通打模式約8-10遍。此外，道岔內60D廓形鋼軌與道岔外60N廓形鋼軌需過渡順接，順接打磨區域不得小于10 m，具體打磨量如表2所示。

表2 60D廓形預打磨的打磨量參考值

3.2 打磨整治效果

3.2.1 打磨后的廓形及光帶

使用鋼軌廓形測量儀對打磨后的鋼軌廓形進行測量，結果如圖5所示。打磨后鋼軌實測廓形與設計廓形基本接近，內側工作邊10°至20°圓弧處最大偏差+0.16 mm，20°至50°圓弧處最大偏差+0.18 mm（-0.21 mm），滿足鋼軌打磨軌頭廓形驗收標準（見表1），MP5、MP6測點處GQI分別從打磨前的39.1、35.5改善至79.2、74.7。光帶基本居中，光帶變化趨于穩定，表明輪軌匹配狀態良好。

圖5 打磨后鋼軌廓形驗收及光帶情況

3.2.2 打磨后車載式線路檢查儀報警

按此方法對全線道岔打磨后，車載式線路檢查儀橫向加速度報警基本消除，人體感覺良好，實現了預期的質量控制目標。

4 結束語

（1）相比于普速鐵路，高速鐵路更應關注輪軌匹配關系，由于道岔用60鋼軌廓形與道岔外60N鋼軌廓形不一致，當高速列車直向通過站內道岔時，輪軌匹配關系不斷變換是導致車載式線路檢查儀橫向加速度報警的主要原因。

（2）應利用鋼軌廓形儀采集道岔及其前后鋼軌廓形參數，利用鋼軌廓形處理軟件進行綜合分析，對廓形質量指數不良區段及時組織打磨，修復鋼軌廓形，提高道岔區運營平穩性。

（3）對于新建高速鐵路，應在正線線路預打磨后按照先修廓形再實施通打的原則及時開展道岔廓形打磨，并保證道岔打磨時覆蓋線磨車起落刀點，保證廓形順接。對于運營高速鐵路，應加強光帶檢查和廓形測量，當光帶偏寬或偏窄，兩股鋼軌廓形不一致或鋼軌GQI指數低于60時應及時安排開展廓形打磨。