武广铁路客运专线无砟轨道精调关键技术

2010年第 1期 铁 道 建 筑 Railway Engineering 文章编号 ：1003—1995(2010)01·0001—06 武广铁路客运专线无砟轨道精调关键技术 王志 坚，刘 彬 (武广铁路客运专线有限责任公司，武汉 430077) 摘要 ：轨道精调质量决定高速列车运行的安全和舒适，轨道精调分为静 态精调和动 态精调 两个阶段 ，结 合武广客运专线轨道精调 实践提 出了高速铁路轨道精调 的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 、程序和方法，建议制定我国高速铁路轨 道不平顺波长、幅值的功率谱密度评定指标，为无砟轨道精调和养护维修提供科学依据。 关键词 ：客运专线 无砟轨道 精调 标准 中图分类号：U215．5 文献标识码 ：B 无砟轨道精调是轨道精度控制的关键环节 ，无砟 轨道精调质量决定高速列车运行的安全性 、平顺性、舒 适性 。武广公司组织开展 了轨道精调的标准 、程序和 方法的研究，经过综合试验段试验验证后 ，在全线推广 应用，仅用 了6个月 ，就完成了武广客运专线的轨道精 调。目前，武广客运专线已经通过了静态验收、动态验 收 、初步验收 、安全评估。 轨道精调是根据轨道测量数据对轨道进行的精确 调整 ，使轨道精度达到 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 标准 ，满足高速行车条件 。 轨道精度通常可分为绝对精度和相对精度 。绝对精度 是指轨道实测中线、高程与设计理论值的偏差，偏差越 小 ，精度越高。相对精度是指轨 道各项 几何尺寸 (轨 距、水平、高低、轨向)的偏差和变化率。相对精度控 制应包括轨 道几何 尺寸控制 和轨道线 型控制 (平 顺 性 )两个方面。轨道平顺 性不仅应包括高低 、轨 向的 长波 、短波偏差 ，还应包含轨距 、水平 、轨 向、高低变化 率等。 无砟轨道精调贯穿 了无砟轨道施工全过程 ，从无 砟轨道施工开始直至无缝线路铺设后轨道具备高速行 车条件为止，总体上可以分为施工阶段轨道精调和无 缝线路铺设后轨道精调两个阶段。本文重点介绍无缝 线路锁定后长钢轨 的精调。无缝线路铺设完成 ，长钢 轨应力放散 ，线路锁定后 即可开展轨 道精调工作。此 阶段轨道精调又可分为静态调整和动态调整 。轨道静 态调整是在联调联试之前根据轨道静态测量数据对轨 道进行全面、系统地调整 ，将轨道几何尺寸调整到允许 范围内，对轨道线型进行优化调整 ，合理控制轨距 、水 平、轨向、高低等变化率，使轨道静态精度满足高速行 收稿日期 ：2009-12-05；修回 日期 ：2009-12-20 作者简介：王志坚(1962一 )，男，河北安平人，高级工程师。 车条 件 。 轨道动态调整是在联调联试期间根据轨道动态检 测情况对轨道局部缺陷进行修复，对部分区段几何尺 寸进行微调 ，对轨道线型进一步优化 ，使轮轨关系匹配 良好，进一步提高高速行车的安全性、平稳性和乘坐舒 适度，是对轨道状态进一步提高的过程，使轨道动态、 静态精度全面达到高速行车条件。 l 轨道精调标准 无砟轨道施工阶段精调因轨道结构不同有不同的 方法和要求 ，无缝线路铺设后 的轨道精调方法和标准 对于各种无砟轨道而言则是完全一致的。轨道精调的 总体要求是轨道具备持续开行 350 km／h高速动车条 件 ，并具有高安全性 、高平顺性和高舒适度。 1．1 轨道静态调整标准(见表 1) 表 1 轨道静态调 整几何尺寸标准 项 目 中国标准德国标准 萼 柰霆 2 铁 道 建 筑 1．2 轨道动态调整标准 ①动车添乘无 明显晃车；②轨道动态检测波形平 顺，无突变、无周期性多波不平顺；③轨道质量指数 TQI值不宜大于 3．6，单项指标不宜大于 0．5；④轨道 动力学检测无超标处所；⑤轨道动态检测无 I级及以 E偏差。 2 轨道静态调整 轨道静态调整流程包括准备工作、轨道测量、调整 量计算、现场标示、轨道调整、轨道复检。轨道精调三 要素包括人员、设备和调整件。轨道精调三个关键环 节有测量、计算和调整。 2．1 准备工作 准备工作有对精调人员进行精调工艺、程序、标准 的专业培训，使参与轨道精调人员全面掌握相关要求。 对 CP111控制点进行全 面复测，复测结果须 经监理确 认。根据精调工作量 和工期要求合理配备轨道小车， 以满足现场测量和调整的需要。根据轨道结构类型和 设备数量 ，提前配备相应数量调整件。按照连续贯通 里程，两个连续 CP111控制点之 间轨枕按行别 连续编 号。钢轨应无污染、无低塌、无掉块 、无 硬弯等缺 陷。 扣件应安装正确 ，无缺少、无损坏 、无污染 ，扭力矩达到 设计标准(±10％ )，弹条中部前端下缘与轨距块 凸台 间隙不大于 0．5 mm，轨底外侧边缘与轨距块间隙不大 于 0．3 mm，轨枕挡肩与轨距块 间隙不大 于 0．3 mm。 垫板应安装正确 ，无缺少、无损坏 、无偏斜、无污染、无 空吊。焊缝应全部检查，主要测量焊缝平顺性 ，顶面 0 ～ +0．2 mm，工 作 边 0 ～ 一0．2 mm，圆 弧 面 0～ 一 0．2 mm。 2．2 轨道测量 采用轨道小车对轨道进行逐根轨枕连续测量。测 量前 ，全站仪设站精度应满足要求 ，并对仪器进行 校 核。区间轨道应连续分站测量 ，转站测量时 ，两次测量 搭接长度不少于 l0根轨枕，每站测量长度不宜大于 60 m，小车与全站仪的最小距离不宜小于 5 m。正线 道岔单独测量时，与两端线路搭接长度不少 于 35 m。 最终调整前，道岔直股应与两端各不少于 150 m正线 一 并测量 ，以控制道岔整体平顺性 ，应特别控制 300 m 长波和 30～150 m中长波的不平顺 。 2．3 调整量计算 1)分析数据 ，确定调整 区段 。根据测量数据 ，对 轨道线型和精度分区段进行综合分析评价，确定需要 调整的区段 。应重点关注周期性 的多波不平顺 ，特别 是轨向的连续多波不平顺更应重点分析，平 面线型调 整见图 1，高程线型调整见图 2。 2)计算调整量 。应坚持先整体后局部的原则 ，整 体精度就是控制好轨道平 面和高程 的线型，应平顺无 周期性起伏 ，3O～300 m中长波平顺性满足要求 ；局部 精度就是指轨道的各项几何尺寸满足要求。可采用轨 道小车配套软件计算调整量 ，将轨道各项几何尺寸全 部调整到允许范围之内，并对轨道线型进行优化，见表 2。对计算调整量进行核对优化后形成调整量表，根据 调整量表准确统计各类调整件需求数量，并预留一定 余量，对计算调整量进行核对优化后形成调整量表，用 于现场调整，备足调整件数量。 吕 基 5 4 l 3 2 睾 1 O ． 1 一 调整前平面位置 一 调整后平面位置 ⋯ 山A 氚 舳 ：T V 一 ⋯ 1 1 41 81 12l161 2O1 241 281 321 361 4Ol 44l 481 521 56l 6o1 64 轨枕编号 图 1 平面线型调整 1 41 8l 121 16l 201 241 281 321 36l 40l 44l 48l 521 561 60l 641 轨枕编号 图2 高程线型调整 3)基本原则 ：“先 轨 向，后轨距 ”，“先高低 ，后水 平”。 4)轨向调整 ，应先选定一股钢轨作 为基准股 (曲 线地段选择上股 ，直线地段选择与前方 曲线上股 同侧 钢轨)，对基准股钢轨方向精确调整 ，短波(5 m／30 m) 2 mm合格率 100％，1 mm合格率不小于96％；长波 (150 m／300 m)10 mm合格率 100％；30～70 m弦正矢 不大于 3 mm，70～150 m弦正矢不大于 4 mm，线型平 顺 ，无突变 ，无周期性小幅振荡。 5)轨距调整 ，固定基 准股钢轨 ，调整另一股钢轨， 轨距精度控制 为 ±2 mm合 格率 100％、1 mm合格率 不小于96％，轨距变化率不大于1／1 500，即相邻轨枕 之间轨距变化应控制在 0．3—0．5 mm。 6)高低调整 ，应先选定一股钢轨为基准股 (曲线 地段选择下股，直线地段选择与前方 曲线下股同侧钢 2010年第 1期 武广铁路客运专线无砟轨道精调关键技术 3 轨)，对基准股钢轨高低进行精确调整，短波(5m／30 m)2 mm合格率 100％，1 mm合格率不小于 96％；长 波 (150 m／300 m)10 mm合格率 100％ ；30～70 m弦正 矢不大于 3 mm，70～150 m弦正矢不大于 4 mm，线型 平顺，无突变，无周期性小幅振荡。 表 2 调整量计算表 7)水平调整 ，固定基准股钢轨 ，调整另一股钢 轨 高低 ，校核水平精度 ，2 mm合格率 100％ ，l mm合 格 率不小于 96％；水平变化率，相邻轨枕不大于 0．6 mm，间隔三根轨枕不大于 2 mm。 8)调整轨面高程和轨道中线变化率，相邻轨枕不 大于 0．6 mm。 2．4 轨道调整 根据调整量表 ，对 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 调整地段在现场进行标示 ， 严格按照确定的原则和顺序对轨向、轨距、高低、水平 进行调整 。轨距 、轨向调整 (轨道平面调整 )，区间轨 道通过更换轨距块来实现；车站道岔通过更换偏心锥 来实现。高低、水平调整(轨面高程调整 )，区间轨道 、 车站道岔均通过更换调高垫板来实现。轨道调整过程 中，连续松开扣件数量不应超过 5个。调整完毕，全面 拧紧扣件螺栓 ，达到设计标准。回收更换下来 的调整 件 ，按照规格型号分类存放。根据现场实际调整情况 ， 形成调整件使用情况表。 2．5 轨道复测 静态调整完成后，应采用轨道小车及时对轨道进 行复测。复测前，对调整区段的扣件、垫板进行全面检 查 ，确认安装正确 ，扣压力达到设计标准。对调整区段 采用轨道小车进行逐根轨枕连续测量 ，测量数据经监 理确认后存档备查。复测数据不满足精度要求的地段 应重新调整。形成最终的“轨道静态调整量表”和“调 整件使用情况表”。 3 轨道动态调整 动态调整步骤有分析检测资料、编制检查计划、现 场检查测量、制订调整方 案、现场调整 、复检 。目前主 要的动态检测手段 ：低速 (不大于 160 km／h)轨道检 测 、高速(250—350 km／h)轨道检测 、高速 (250～350 km／h)轨道动力学检测。 3．1 检测标准(见表 3和表 4) 表 3 客运专线 300—350 km／h轨道不平顺动态管理值 表 4 轮轨动力学检测标准 优 为 ≤ 2．50； ． 0．80 良好 为 2．50～ 48 ． O3 O．80 (双峰) 2．75；合 格 为 2．75～3．OO 优为 ≤2．50； 良好 为 2．50 — 2．75；合格 为275～3．(30 ． 2 轨道检测资料分析 轨道检测车检测报告包括轨道 I级 一Ⅳ级超限报 告表、公里小结报告表、区段总结报告表、TQI等。分 4 铁 道 建 筑 析轨道检测波形图，根据轨道 I级 ～Ⅳ级超限报告表 在波形图中确定准确里程范围，重点分析长波不平顺 、 波形突变点、连续多波不平顺及轨向、水平逆向复合不 平顺等 ，轨道检测波形不平顺表现见图 3～图 6。 轨道动力学检测报告重点分析力学指标超限处所 分布情况，与轨道检测的不平顺信息之间是否存在对 应关系，与前阶段检测是否重复出现等 ，分析明显感觉 晃车处所与轨道检测波形图中的不平顺信息之间的相 互关系。根据以上综合分析 ，制订现场核对检查计划。 图3 轨道检测波形一整体平顺性差 图4 轨道检测波形一连续轨 向不 良 图 5 轨道 检测波形一波形突变 (局部轨 向不 良) 3．3 现场核对检查及调整 为了便于分析和说 明，根据经验可以把轨道不平 顺分为局部不平顺和区段整体不平顺两大类 。轨道局 部不平顺是指轨道存在局部缺陷，轨道区段整体不平 顺是指轨道在某个区段内整体平顺性不良，轨道各项 几何参数均存在不同程度偏差。 图6 轨道检测波形一高低长波不平顺 3．3．1 局 鄙 不平 顺现场调 整 轨道局部不平顺 主要包括 ：①轨道检测报告 中 I ～ Ⅳ级偏差；②轨道检测波形图中突变点；③动力学检 测指标超限点；④动车添乘明显晃车处所。 波长 20 m 以下不平顺建议采用道尺、弦线 、1 m 直钢尺、塞尺等传统测量工具进行检查确认后调整。 如三角坑 、水平、轨距 ，高低 、轨 向的短波不平顺 ，动力 学指标超限点等。 波长 20 m及以上不平顺应采用轨道小车测量后 进行重点和针对性调整。 3．3．2 区段整体不平顺调整 轨道区段整体不平顺主要包括：①轨道质量指数 TQI明显偏大区段；②轨道检测几何尺寸成区段多点 接近或达到 I级偏差；③轨道检测波形图中存在连续 多波不平顺区段；④动车添乘成区段连续晃车。 轨道整体不平顺调整必须采用轨道小车进行全面 测量，根据测量情况对轨道进行系统 、全面调整。 3．3．3 动力学指标超标的调整 1)减载率。导致减载率超标的主要原因是局部 轨面高低短波不平顺 (波长 0．1～3．0 m，波 幅 0．5～ 1．0 mm)，直接原因主要表现为接头平顺性不 良、扣件 缺陷或轨下支撑刚度突变等 ，应根据检测情况，及时到 现场检查确认后妥善处理。武广上行K1 248+968双 峰减载达到 0．89，现场检查为焊接接头焊缝顶面上 凸 0．6 mm(1 m直钢尺测量)，经打磨处理后消除。 2)横向力是对轨道破坏的主要因素之一，导致横 向力偏大的主要原因是轨向长波不平顺、轨向连续多 波不平顺 、轨向与水平的复合不平顺 、接头支嘴等 ，应 根据现场检查情况及时处理。郴州车站 6 道岔 ，在试 验期间动力学检测(速度 350 km／h)横向力达到 43 kN。且横向加速度达到 0．17g(三级超限 )。经检查发 现该道岔与前后轨道顺接不 良，存在 M形 的中长波轨 向不平顺 (波长约 8O m，波 幅 5 mm)，经调整后消除。 乌龙泉车站 8 道岔 ，试 验期间动力学检测 (速度 350 km／h)横向力达到 37 kN，晃车明显 ，经检查发现岔前 2010年第 1期 武广铁路客运专线无砟轨道精调关键技术 5 基本轨右股接头作用边存在 1 mlTl(支嘴 )的不平顺 ， 经打磨处理后消除。 3)脱轨系数超限直接危及行 车安全 ，必须立即处 理。 目前检测情况绝大部分都是因为减载造成。武广 下行DK1 261+150，动力学检测脱轨系数为 1．1，现场 检查系轨下胶垫安装不规范 ，轨下支撑 刚度突变 ，引起 减载率(单峰 )达 0．9，直接导致脱轨系数超标 ，现场处 理后超限消除。 4)横向平稳性 ，舒适度 指标 ，连续小轨 向影响较 大。武广上行DK1 340+0在动力学检测时横 向平稳 性达到 2．87，在动车上能明显感受连续晃车。 图 7为低速 (160 km／h)轨检波形 图中轨 向部分 的局部放大情况，可 以准确地判定为连续的轨向多波 不平顺 ，波长约 13 rrl，波幅(半峰)为 2～3 mm。 5)垂向平稳性，舒适度指标，连续小高低影响较 大。 通过对该区段轨道进行 系统测量 ，对轨 向进行 了 全面调整后 ，效果明显 ，行车比较平稳 ，舒适度得到明 显提高，动力学检测横向平稳性指标基本上在 2．0左 右。完成动态调整地段必须对轨道几何状态、平顺性 和钢轨扣件进行全面复检 ，确认后方可开通线路 。 鼍耋銎 王：二二l_ 二二一二二!塑 三：二 一二：：二 兰2兰三 ：：二二：二二薯i 孽 j 一 -、 3 || 、。 0-- - -- - 一--． ．_一-； ，一一 _ 图7 轨道检测波形(武广 匕行 K1 339+800～K1 340+200) 4 轨道检测仪器与传统检查工具比较 采用先进的轨道测量仪器和传统的检查工具对轨 道进行测量，均存在各自的优缺点，具体对比情况详见 表 5。 长轨铺设后的轨道调整 ，应全面、系统掌握轨道精 度和平顺性，必须采用轨道小车进行测量 ；传统检查方 法对轨道局部不平顺 的检查具有简单 、快捷 、准确 、适 应性强的特点 ，应作为轨道精调必要 的辅助手段 ；现场 调整应由具有丰富轨道作业经验人员带班作业 ；调整 前 ，带班人应根据计划调整情况 ，采用道尺、弦线进行 必要的核对检查，确认计算调整量是否与现场实际情 况相符；调整后，带班人应及时根据经验对已调整区段 采用道尺 、弦线进行复核 ，并 目视检查轨道平顺性 。 表 5 轨道测量方法对 比 5 道岔调整注意事项 道岔测量和调整的程序与区间轨道总体上是一致 的，道岔结构比区间轨道要复杂，调整前应全面检查各 项密贴状况(钢轨轨底与垫板挡肩 ，顶铁与尖轨 、心轨 轨腰 ，尖轨 、心轨轨轨底与滑床板 ，尖轨与基本轨 ，心轨 与翼轨，扣件弹条中部前端下缘与轨底顶 面)，检查所 有钢轨接头平顺性 ，调整后 ，道岔各项几何 尺寸、平顺 性指标必须满足要求 ，坚持 以直股为 主，道岔 内部轨 距、水平应采用道尺全面检查，与轨道小车测量数据进 行对 比分析 ，道岔前后各 150 m轨道几何尺寸和平顺 性务必满足要求 ，联调联试期间应跟踪检测道岔几何 尺寸和平顺性变化 ，应反复调整。 6 影响轨道精调的主要因素 6．1 影响轨道精调 的主要因素 ①无砟轨道施工过程控制不严，导致轨道施工精 度不高。轨道静态测 量数据不准确 、不真实、不全面。 ②扣件清理不彻底、扣件缺损、扣压力不足、安装不正 确、不密贴等。③焊缝打磨精度不高。④调整方法不 当。⑤静态调整标准偏低。⑥动态调整时对检测资料 分析不全面 、现场查找不准确、调整不到位。 6．2 提高轨道精度的主要措施 1)加强无砟轨道施工过程控制 ，严格按照工艺流 程组织施工，确保无砟轨道施工精度。无砟轨道施工 精度是轨道精度 的基础。无砟轨道施工精度对后期的 6 铁 道 建 筑 轨道精调影响较大，施工精度高，则精调工作量小，调 整件用量少，容易获得较高轨道精度；反之，则精调工 作量大 ，调整件用量多 ，难 以达到较高轨道精度。所 以，将无砟轨道施工精度严格控制在允许范围内是科 学合理的，更是必要的。 2)高度重视轨道测量工作 ，确保测量数据真实可 靠。测量人员必须经过专业培训 ；测量仪器必须满足 精度要求；测量方法、设站精度等必须科学合理；轨道 必须处于良好状态，特别是钢轨、扣件必须完好；在轨 道静态测量之前应对 CPIII控制网进行复测；核对线路 设计平面、纵断面资料，重点复核轨面高程、轨道中线、 坡度、竖曲线 、平面曲线 、曲线超高等关键参数。 3)加强对扣件的全过程管理。无砟轨道施工期 间要加强对扣件的保护，避免污染、损坏；铺轨之前，必 须对扣件进行全面、彻底清理 ，经监理检查验收后 ，方 可进行铺轨施工 ；无缝线路放散、锁定后 ，应将扣件作 为主要项 目严格按 照规定标准进行验收 ；轨道静态调 整之前 ，应对钢轨、扣件状态进行全面检查确认后方可 进行测量和调整，否则，测量的数据是不真实的，据此 调整的精度是不可靠的。轨道调整后 ，还 必须对扣件 状态进行复查。 4)提高焊缝打磨精度 。钢轨焊接后 ，应及时对焊 缝进行打磨，打磨精度必须满足规定要求。无缝线路 锁定后 ，应对所有焊缝进行全面检查，不合格接头必须 重新处理。 5)应按照确定的精调工艺进行调整，避免反复调 整。 6)轨道静态调整精度应全面满足要求 ，以高精度 的静态轨道几何形位 ，保证动态行车的平稳性和舒适 度 。 7)应安排专业人员对动态检测情况(轨检车资 料、动力学检测报告、添乘晃车信息)和静态测量数据 进行综合分析，制订有针对性的调整 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，力争用最小 调整量达到最佳效果。 7 结论与建议 1)轨道静态测量数据是轨道静态调整的主要依 据 ，必须准确 、真实、可靠 ，否则将导致多次反复调整。 2)做好轨道静态调整工作 ，一是要充分利用动车 上线试验之前的时间，组织足够的人员 、设备进行轨道 调整；二是务必要高标准、高精度进行轨道调整，力争 将下一步动态调整量降到最低；三是不留缺陷、不存侥 幸 ，切不可将缺陷带到联调期间。 3)切实加强轨向调整，轨向不良是导致动车横向 晃动的主要原 因之一 ，是影响舒适度的主要 因素。高 度重视连续多波轨向不平顺(动态检测形波长 10～20 m，波峰 2～3 mm，连续 3波及 以上 )的调整。务必控 制好平面线型，应做到线型平顺 ，特别是 30～150 m的 中长波不平顺应控制在 3～4 mm以内。 从 目前检测情况来看 ，连续多波轨向不平顺和 30 ～ 150 m的中长波不平顺是导致动力学检测横向平稳 性不良和晃车的主要原因，务必加大整治力度。相当 部分道岔也是因为与前后轨道顺接不好，存 在中长波 轨 向不平顺而导致晃车。 4)充分利用好轨检资料 ，指导现场轨道调整。轨 距 、轨向的调 整应 以低速 (160 km／h)轨检资料为主， 参考高速(350 km／h)轨检的横向加速度、动力学指标 的横向力和横向平稳性指标；高低、水平、三角坑的调 整应以高速轨检资料为 主。高速轨检 TQI(高低 、水 平 、三角坑三项指标 )比低速要高 0．4～0．6。 5)加强对扣件和焊缝 的检查。扣件 、焊缝的局部 缺陷对静态精度和低速行车的影响甚微 ，但对于高速 行车(250 km／h以上)影响非常大，甚至危及行车安 全。动力学检测中出现的减载率、脱轨系数偏大的主 要原因是焊缝平顺性不好 ，扣件扣压力不足和垫板不 密贴等。无论在轨道静态调整前 后，还是在轨道动态 调整过程中都应对扣件完好性和焊缝平顺性进行认真 检查 ，发现问题及时处理。 6)树立“零缺陷”理念 ，扣件 、曲线(含竖曲线)、道 岔、接头应达到零缺陷。 7)建议尽快研究制订我国高速铁路轨道评定和 控制不平顺波长、幅值的功率谱密度指标，为无砟轨道 精调和养护维修提供科学依据。 参 考 文 献 [1]中华人民共和国铁道部．铁建设[2007]85号 客运专线无 砟轨道铁路 工程施工 建筑工程施工承包1园林工程施工准备消防工程安全技术交底水电安装文明施工建筑工程施工成本控制 质量验收暂行标准[s]．北京：人民铁道出 版社 ，2007． [2]中华人民共和国铁道部．科技基 [2008]65号 客运专线 300～350 km／h轨道不平顺管理值审查意见[S]．北京：中华人 民共和国铁道部 ，2008． [3]吴旺青．高速铁路几何状态检测标准的深人研究[R]，北 京 ：中国铁道科学研究院 ，2009． (责任审编 王 红)