無(wú)砟軌道預(yù)精調(diào)技術(shù)應(yīng)用研究

郭澤陽(yáng)

（中鐵二十局集團(tuán)有限公司，西安 710000）

1 引言

目前，市場(chǎng)上對(duì)精調(diào)技術(shù)的研究集中在精調(diào)設(shè)備、精調(diào)方法上，很少提到預(yù)精調(diào)概念。鋪軌時(shí)一般使用標(biāo)準(zhǔn)型扣件，精調(diào)時(shí)再根據(jù)測(cè)量結(jié)果更換精調(diào)件，從而達(dá)到精調(diào)線型合格。已安裝的標(biāo)準(zhǔn)件只能丟棄造成大量資源浪費(fèi)，精調(diào)成本較高。

2 研究目的

目前，國(guó)內(nèi)項(xiàng)目在無(wú)砟軌道精調(diào)上，達(dá)到線路軌道不平順質(zhì)量指數(shù)（TQI）不大于1.8時(shí)，扣件的更換率通常高達(dá)90%，甚至有些達(dá)到100%。調(diào)整扣件的成本高，造成項(xiàng)目效益流失和國(guó)家資源的浪費(fèi)。原則上采用扣件預(yù)精調(diào)第一遍安裝扣件時(shí)成本將加大，但是后期更換工作量減少，總的來(lái)說(shuō)，減少了標(biāo)準(zhǔn)扣件的采購(gòu)量，從而降低成本，提升了作業(yè)效率。本文通過(guò)研究，使用預(yù)精調(diào)技術(shù)及精調(diào)過(guò)程中的科學(xué)組織管理，大幅減少不適用扣件的進(jìn)貨量，實(shí)現(xiàn)預(yù)期目的，從而降低精調(diào)成本。

3 工程概況

鄭萬(wàn)鐵路某標(biāo)段，線路全長(zhǎng)44.8 km。主要鋪設(shè)CRTS-Ⅰ型雙塊式無(wú)砟道床91.61 km。由3個(gè)分部進(jìn)行施工，3個(gè)分部施工公里數(shù)分別為22.21 km、44.14 km、25.26 km。

4 實(shí)驗(yàn)方案

全段無(wú)砟道床由中鐵二十局鄭萬(wàn)鐵路項(xiàng)目部統(tǒng)一組織14個(gè)施工班組交叉流水施工完成，現(xiàn)場(chǎng)施工管理、施工設(shè)備投入、熟練工人配置等基本一致。在進(jìn)行分部級(jí)別的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)時(shí)可以忽略由施工水平造成的誤差。

實(shí)驗(yàn)考慮對(duì)一分部路段進(jìn)行軌道預(yù)精調(diào)施工，即通過(guò)運(yùn)用標(biāo)架復(fù)測(cè)法[1]在長(zhǎng)鋼軌鋪設(shè)之前提前采集精調(diào)件數(shù)據(jù)，與中工武大合作，通過(guò)其提供的預(yù)精調(diào)計(jì)算軟件得到精調(diào)數(shù)據(jù)，根據(jù)精調(diào)數(shù)據(jù)采購(gòu)精調(diào)扣件進(jìn)行預(yù)精調(diào)。預(yù)精調(diào)后進(jìn)行常規(guī)鋪軌、精調(diào)工作。在后續(xù)常規(guī)精調(diào)過(guò)程中，采集數(shù)據(jù)特別是第一次精調(diào)時(shí)的數(shù)據(jù)對(duì)預(yù)精調(diào)效果進(jìn)行分析，驗(yàn)證預(yù)精調(diào)算法。并在驗(yàn)收通車后將一分部與二、三分部精調(diào)件使用量進(jìn)行對(duì)比分析，總結(jié)經(jīng)濟(jì)效益。

5 實(shí)驗(yàn)段落選定

長(zhǎng)軌預(yù)調(diào)整方法的研究有兩種思路，一是采用“類長(zhǎng)軌精調(diào)”法，根據(jù)無(wú)砟軌道的絕對(duì)偏差，以圖形控制為基礎(chǔ)進(jìn)行長(zhǎng)軌的預(yù)調(diào)整；另一種是采用“基因”算法進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，即根據(jù)設(shè)定的平順性條件“基因”和已有道床的“遺留”基因，軟件自動(dòng)計(jì)算，避免人為因素產(chǎn)生較大的扣件調(diào)整量差異，本次實(shí)驗(yàn)采用“基因”算法[2-3]。

為研究“基因”算法自動(dòng)計(jì)算中各基因條件對(duì)TQI和軌道線型的影響，對(duì)選定的試驗(yàn)區(qū)域進(jìn)行了規(guī)劃，試驗(yàn)區(qū)段規(guī)劃見(jiàn)表1。預(yù)精調(diào)方案波形圖以右線70#~266#墩為例，橫向預(yù)精調(diào)方案見(jiàn)圖1，豎向預(yù)精調(diào)方案見(jiàn)圖2。

表1 試驗(yàn)區(qū)段規(guī)劃表

6 預(yù)精調(diào)后數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

6.1 預(yù)調(diào)整后TQI數(shù)值統(tǒng)計(jì)

為驗(yàn)證預(yù)調(diào)整效果，在長(zhǎng)軌開始精調(diào)前，對(duì)試驗(yàn)線路進(jìn)行了相對(duì)小車測(cè)量（瑞邦相對(duì)小車），17.16 km線路共輸出80個(gè)段落的200 m長(zhǎng)度的TQI值，200 m平均TQI=3.25，最大TQI=4.28，最小TQI=2.00。其分布情況如表2和表3所示。

在測(cè)量過(guò)程中，在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)了少量的扣件錯(cuò)裝（主要是絕緣軌距塊裝反）。為真實(shí)反映預(yù)調(diào)整效果，按50m長(zhǎng)度再次計(jì)算上述線路的TQI，共輸出337個(gè)段落的50m長(zhǎng)度TQI值，平均TQI=3.09，最大TQI=5.22，最小TQI=1.67，統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表4。

圖1 右線70#~266#墩橫向預(yù)精調(diào)方案（順坡長(zhǎng)度150 m）

圖2 右線70#~266#墩高程預(yù)精調(diào)方案（順坡長(zhǎng)度150 m）

6.2 預(yù)調(diào)整后線型統(tǒng)計(jì)

為驗(yàn)證預(yù)調(diào)整效果，采用CIII復(fù)測(cè)成果，使用絕對(duì)小車對(duì)長(zhǎng)軌進(jìn)行了測(cè)量，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)[4-5]，統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表5和表6。

7 預(yù)精調(diào)后第一遍長(zhǎng)軌精調(diào)情況

本次預(yù)精調(diào)實(shí)驗(yàn)精調(diào)件采用1 mm級(jí)，未使用0.5 mm級(jí)，將第一遍長(zhǎng)軌精調(diào)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)以作對(duì)比，見(jiàn)表7。

表2 預(yù)精調(diào)后正式長(zhǎng)軌精調(diào)前TQI(200 m)值統(tǒng)計(jì)表

表3 預(yù)精調(diào)后正式長(zhǎng)軌精調(diào)前TQI(200 m)值匯總表

表4 預(yù)精調(diào)后正式長(zhǎng)軌精調(diào)前TQI(200 m)值匯總表（調(diào)整）

從表7統(tǒng)計(jì)分析來(lái)看，由于長(zhǎng)軌預(yù)調(diào)整時(shí)未提供0.5 mm級(jí)扣件，故扣件的更換率仍然較高，達(dá)到65%，但主要的調(diào)整是用0.5 mm的扣件更換1 mm的扣件。

8 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

1）本預(yù)精調(diào)方案能有效提高長(zhǎng)軌精調(diào)質(zhì)量和工效。根據(jù)預(yù)調(diào)整后的測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)看，預(yù)調(diào)整的軌道較之未預(yù)調(diào)整的軌道TQI值有著顯而易見(jiàn)的提升。按TQI(50)數(shù)據(jù)來(lái)看，除極少數(shù)段落（7%）大于4.0外，80%以上的段落均小于3.5，有46%的段落TQI值小于2.5。

本次實(shí)驗(yàn)采用的是1 mm級(jí)的調(diào)整件進(jìn)行預(yù)調(diào)整，從理論上計(jì)算，其最小錯(cuò)位差為0.5 mm，7項(xiàng)值TQI應(yīng)為3.5，與實(shí)際測(cè)量結(jié)果基本一致。同樣，使用0.5 mm級(jí)調(diào)整件，其錯(cuò)位差為0.25 mm，7項(xiàng)值TQI應(yīng)為1.75，與大多數(shù)線路精調(diào)后效果接近。可以推算如果使用0.5 mm級(jí)調(diào)整件進(jìn)行預(yù)調(diào)整，其預(yù)期的平均TQI值應(yīng)小于2.5。

2）本預(yù)精調(diào)方案能有效降低長(zhǎng)軌精調(diào)成本。根據(jù)最終統(tǒng)計(jì)結(jié)果（見(jiàn)表8），進(jìn)行預(yù)精調(diào)的一分部最終折算精調(diào)件成本為5.6萬(wàn)元/km，二分部為8.5萬(wàn)元/km，三分部為8.3萬(wàn)元/km。從扣件費(fèi)用的情況來(lái)看，平均每單線公里能節(jié)約2.8萬(wàn)元，換算成全標(biāo)段可節(jié)省256.5萬(wàn)元，切實(shí)降低了精調(diào)成本。

表5 試驗(yàn)段左線-軌道幾何形位與平順性分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)

表6 試驗(yàn)段右線-軌道幾何形位與平順性分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)

表7 預(yù)精調(diào)后第一遍長(zhǎng)軌精調(diào)情況統(tǒng)計(jì)

表8 精調(diào)件最終使用量折算費(fèi)用表

9 結(jié)語(yǔ)

目前，國(guó)內(nèi)項(xiàng)目在無(wú)砟軌道精調(diào)上，達(dá)到線路TQI不大于1.8時(shí)扣件的更換率通常要高達(dá)90%，甚至有些達(dá)到100%。調(diào)整扣件的成本高，造成項(xiàng)目效益流失。而采用扣件預(yù)精調(diào)第一遍安裝扣件時(shí)成本將加大，但是后期更換工作量減少，總的來(lái)說(shuō)減少了標(biāo)準(zhǔn)扣件的采購(gòu)量，從而降低成本。