高速铁路无砟轨道精调应注意的几个问题

李传勇 上海铁路局工务处

无砟轨道是近年来我国高速铁路采用的主要轨道结构形式。轨道精调方法是否得当，将直接影响高速铁路的轨道平顺性，关系到高速铁路能否安全、平稳、高品质地按期开通运营。通过沪宁城际、沪杭高铁、京沪高铁无砟轨道精调实践，高速铁路无砟轨道精调应注意以下几个方面的问题。

1 传统作业与精确测量相结合的方法，消除可能产生的周期性不平顺

关于高速铁路轨道平顺性指标。以设计速度300～350km/h无砟轨道为例，铁道部《铁路客运专线技术管理办法》（铁科技[2009]212号文）对轨道静态几何尺寸允许偏差管理值进行了规定，其中无砟轨道静态几何尺寸允许偏差见表1，道岔（直向）静态几何尺寸允许偏差见表2。

表1 无砟轨道静态几何尺寸允许偏差

表2 道岔（直向）静态几何尺寸允许偏差

按表1标准，控制高速铁路短波（通常指30 m及以下弦长，对应表1中的基长48 a）不平顺可按公式1和图1表示；控制长波（通常指30 m以上至300 m弦长，对应表1中的480 a）不平顺，可按公式2和图2表示。图中数字为扣件节点编号。

图1 短波不平顺检核图示

图2 长波不平顺检核图示

若完全按上述公式进行数据分析，制定精调方案，有可能出现平顺性指标达到了静态验收标准，但轨道仍存在周期性的连续不平顺缺陷。以30弦长检核5 m短波平顺性为例，按表3中例举的数值，5m相邻点均不超过2mm，但间隔20m绝对相差可达8 mm（如图3所示）。工务段现场采用弦线、轨距道尺等传统工具，对施工单位按此方法已经完成精调的轨道进行抽查、复核，直线段20～30 m范围内普遍存在+2～-2 mm的“S”弯轨向，圆曲线段用20 m弦长检查10 m点正矢，有的正矢连续差达4～6 mm；联调联试时动车组综合检测车动态检测，横向加速度出现Ⅱ级或甚至Ⅲ级偏差，也证实了这种缺陷的客观存在。

表3 满足30 m弦5 m点检核短波平顺性指标实例

图3 满足30 m弦5 m点检核短波平顺性指标示意图

为避免轨道精调出现上述缺陷，精调时应采用精确测量与传统检查、作业相结合的方法。即首先采用精确测量小车对准备精调的区段进行精确测量、数据分析、编制调整方案作为作业的参考依据；开始作业前，作业人员还要使用弦线、轨距道尺等工具对调整方案中的调整量和地点进行检查、确认，确定最终作业方案。以线路平面调整为例：首先选择好基准轨（平面调整时曲线段以上股为基准），根据调整方案，把调整量标注在对应的承轨台上；其次使用轨距道尺检查每个承轨台轨距、水平，再选择调整方案里不需要调整的两点（俗称“零点”）拉20～30 m长弦（弦长过长会影响精度），校核每个承轨台调整量，以弦线和道尺实际检查数据为主，确定最终调整量，调整基准轨；基准轨调整到位，再依据轨距和轨距递减率调整另外一股钢轨；该处平面调整完成后，以上述选择的“零点”为起点，采用“套袖子”拉弦的方法，逐弦向作用处所两端延伸，结合轨距道尺检查结果，重复上述作业流程，对轨距递减率和水平三角坑进行优化调整（测量方案里可能不需要调整）。

2 加密曲线正矢测点，提高曲线圆顺度和动态舒适度

为避免在曲线段出现上述“S”形周期性不平顺，列车高速运行时发生“晃车”，无砟轨道曲线段的调整还要采取特殊的控制措施：一是对曲线进行单元管理，即曲线头尾各200 m直线段从测量数据采集到数据分析作为一个精调作业单元管理，保证曲线头尾平顺性达到标准，提高高速列车进出曲线的舒适度；缓和曲线超高、正矢严格按理论计算均匀递减，并加工部分0.5 mm级的调高垫板和轨距块，按“零缺陷”调整。二是基于目前我国高速铁路运营动车组轴距一般在2.5～2.7 m（轨道动态不平顺管理值中三角坑的基长即依此定为2.4 m），将高速铁路无砟轨道曲线由每10 m设一个测点，加密到每2.5 m设一个测点，精确计算每2.5 m测点的正矢、超高，对超过控制标准的曲线正矢，按“简易拨道法”进行改道作业调整，保证曲线圆顺度以及正矢、超高的均匀递减和合理匹配，根据沪宁城际、沪杭、京沪高铁精调实践，时速300～350 km无砟轨道曲线正矢允许偏差作业验收标准建议按表4规定执行。

表4 300～350 km/h无砟轨道曲线正矢允许偏差作业验收管理值

3 逐个承轨台检查、作业，全面平推精调，提高轨道精调质量的均衡性

由于精确测量作业大多在夜间进行，测量人员难以发现钢轨表面粘连的异物或胶垫缺损等结构缺陷，影响测量精度，据此制定的精调方案具有一定的片面性，甚至出现错误。精调作业时，作业人员应逐弦逐枕检查轨距、轨向、水平等几何尺寸，并全面检查钢轨、无砟道床和扣件系统等结构状态，对超标处所逐处进行精调作业（俗称平推精调）。平推精调有两大优点：一是对轨距递减率和水平扭曲（三角坑）进行全面调整，进一步提高和优化了轨道平顺性；二是通过平推检查可以发现扣件安装错误、缺少等导致的测量问题，避免错误调整或重复调整；三是通过全面检查结构状态等，可以发现钢轨表面不正常伤损等隐患，以便提前决策处理，把安全隐患消灭在联调联试之前。

由于受扣件安装状态、工程遗留的各类异物等影响，无砟轨道只进行一遍平推精调难以达到较高的平顺性，建议在联调联试前至少进行两遍及以上平推精调。

4 道岔、竖曲线等关键地段精调作业应注意的问题

（1）道岔精调作业实行单元管理。即道岔两端各200 m直线段从测量数据采集到数据分析纳入道岔区管理，保证线岔结合部平顺性达到标准，若一端正线有多组道岔，应将一个行别全部道岔纳入一个单元进行测量、精调作业。

（2）在道岔区进行精确测量、制定调整方案时应综合考虑基本轨刨切、轨距加宽（主要指CNTT系列道岔）等综合因素，因为目前我国高速铁路铺设的高速道岔，无论是从国外引进系列，还是自主研发系列，其直尖轨作用边均为直线，所以道岔精调时，应选择直尖轨一侧为基准进行数据分析、调整，防止道岔中线与线路出现偏差。

（3）尖轨、心轨降低值的调整。尖轨、心轨的降低值若超出允许范围，高速列车走行轨迹发生变化，直接影响尖轨与基本轨、心轨与翼轨受力的合理过渡，甚至影响高速列车的运行平稳和安全。因此高速道岔轨道几何尺寸精调时，应对尖轨、心轨降低值进行同步检查，对降低值超出允许范围的（理论计算值增减0.5 mm以内）应及时调整。

（4）道岔工电联整。高速道岔精调作业不仅要使道岔处于定位时几何尺寸达到高平顺性，同时还要满足道岔转换后工电结合部保持良好状态，因此，高速道岔精调时，工务、电务应组成联合整治组，共同整治结合部缺陷。

（5）竖曲线。为节约建设投资，高速铁路竖曲线与圆曲线重叠设置较多，动态时便携式线路检查仪在竖曲线易出现垂直加速度报警。竖曲线区段的调整，应使用电子水准仪全面测量、拉坡，严格按设计标准调整竖曲线线形。

5 联调联试阶段的轨道精调

即使按上述方法完成两遍以上轨道精调，但由于动静态的差异和轮轨作用关系的复杂性，在联调联试阶段，仍要结合轨道检查车、动车组综合检查车等动态检测资料，适时进行针对性的轨道精调作业。

（1）联调联试阶段，工务专业应成立联调联试技术组，一是固定人员、固定仪器每天添乘轨检车、动检车，二是有专人根据人体感觉、动态偏差和动力学不良处所所等动态检测信息，分析检测波形图，判定需要进一步精调的地点，安排精调作业计划。为去除大风对高速列车舒适度的影响而引发的添乘仪报警，在联调联试阶段，除添乘高速列车外，工务添乘人员还应定期添乘受风速影响相对较小的内燃机车。

（2）联调联试逐级提速试验阶段，工务专业因几何尺寸偏差导致限速的不到5%，影响速度级试验的主要原因是车辆动力学超标。动力学超标按地点分析，主要分布在道岔区、竖曲线、或钢轨焊缝处；结构上主要因素是铁垫板安装错误，胶垫缺少，尖轨、心轨空吊或钢轨表面异物影响等。

因此联调联试阶段轨道精调，应在综合分析各类动静态数据的基础上，以结构检查和钢轨打磨为主，避免反复松紧扣件系统，影响刚度的均匀性，甚至损坏扣件。

6 建议

（1）由于无砟轨道结构的整体性，缺陷整治的复杂性，甚至是不可逆性，为保证高速铁路的高平顺性，建议高速铁路无砟轨道的静态验收应分步进行，即：按路桥隧、无砟道床、无缝线路（含道岔）顺序验收，上一道工序验收的问题没整改，不得进行下一步施工，以避免因施工控制不当，平面或高程超出扣件系统调整范围，精调作业阶段无法彻底处理等问题的出现。

（2）建议增加中短波不平顺控制条件，即在既有高速铁路静态验收的标准里，增加50 m弦长范围内，任意两点相对偏差不得超过3 mm，以消除现有标准可能产生的周期性不平顺。

（3）目前我国高速铁路无砟轨道使用的扣件主要为WJ-7、WJ-8或300型扣件系统，均无0.5 mm级调整件，不能满足竖曲线、缓和曲线、道岔区的平顺性的调整需求，建议在确保安全的前提下，加工更多规格的调整件。