高速鐵路無砟軌道精調(diào)作業(yè)技術(shù)研究

董慧、朱志偉、鄧程程

（南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇南京210031）

0 引言

“八縱八橫”高速鐵路網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，極大地推進(jìn)了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。然而，隨著高速鐵路列車運(yùn)行速度不斷加快，對于列車運(yùn)行的平穩(wěn)性及施工精度方面的要求隨之不斷提升。尤其是高速鐵路無砟軌道結(jié)構(gòu)的沉降誤差在毫米的精度，這就對高速鐵路軌道施工誤差的精度要求較高，一旦產(chǎn)生超限，輕則導(dǎo)致列車運(yùn)行速度及舒適性受到影響，重則嚴(yán)重威脅行車的安全性。開展高速鐵路精測精調(diào)工作可以充分符合高速鐵路軌道施工技術(shù)的規(guī)范要求，因此，高速鐵路軌道精調(diào)成為高速鐵路軌道施工與維護(hù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，更是成為高速鐵路運(yùn)行品質(zhì)的重要保障。

1 高速鐵路精調(diào)

高速鐵路軌道精調(diào)工作開展可細(xì)分為靜態(tài)和動態(tài)兩個(gè)層面，其中靜態(tài)精調(diào)具體是在聯(lián)調(diào)聯(lián)試之前實(shí)施精調(diào)處理，具體在高速鐵路軌道應(yīng)力疏散，鎖定線路、焊縫拋光打磨后，需進(jìn)一步優(yōu)化軌道線型，促使軌道幾何尺寸優(yōu)化調(diào)整至規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)；而動態(tài)精調(diào)則具體是通過運(yùn)行試驗(yàn)、聯(lián)調(diào)聯(lián)試，在實(shí)際運(yùn)營期間的精調(diào)操作，充分結(jié)合軌道動態(tài)監(jiān)測的結(jié)果來全面修復(fù)軌道局部缺陷問題，同時(shí)微調(diào)局部區(qū)域尺寸數(shù)值。動態(tài)精調(diào)和靜態(tài)精調(diào)兩者的差異主要集中體現(xiàn)在數(shù)據(jù)收集、處理和分析層面，靜態(tài)精調(diào)是檢查軌道缺陷狀態(tài)，結(jié)合算量來進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，而動態(tài)精調(diào)則是依托幾何測量儀器采集動態(tài)數(shù)據(jù)，通過與精調(diào)數(shù)據(jù)對比來全面消除其中的異常情況。在靜態(tài)調(diào)整達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，再執(zhí)行軌道的動態(tài)調(diào)試。動態(tài)調(diào)整基于調(diào)試收集的動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，檢測鐵路軌道上的異常情況。通過軌道的靜、動態(tài)調(diào)整，軌道呈現(xiàn)的平順度將充分符合高速鐵路運(yùn)行的舒適、安全等根本性要求。

2 高速鐵路精調(diào)作業(yè)準(zhǔn)備

2.1 施工人員的準(zhǔn)備

根據(jù)精調(diào)作業(yè)實(shí)際情況，合理組織團(tuán)隊(duì)，科學(xué)進(jìn)行任務(wù)分工。要求所有參與精調(diào)工作的施工人員都應(yīng)當(dāng)在正式上崗之前做好相應(yīng)的培訓(xùn)工作，保證其在掌握相關(guān)工作技能后再進(jìn)行施工，具體要求熟練CPIII 技術(shù)測量的方法和精度，掌握全站儀、軌檢小車等精調(diào)配套設(shè)備的校核和構(gòu)造特點(diǎn)與軌檢小車的運(yùn)行原理及操作方法，實(shí)現(xiàn)良好的數(shù)據(jù)采集、分析處理，同時(shí)需實(shí)時(shí)調(diào)整方案制定方法，穩(wěn)定進(jìn)行精調(diào)數(shù)據(jù)的內(nèi)業(yè)處理等，打造出一支專業(yè)化、精細(xì)化的施工操作團(tuán)隊(duì)。

2.2 精調(diào)設(shè)備等物質(zhì)資料準(zhǔn)備

對于軌檢小車、全自動全站儀等相關(guān)的各種儀器設(shè)備，設(shè)備應(yīng)具有良好的工作條件，完成檢驗(yàn)設(shè)備的校準(zhǔn)，滿足工作要求；測量設(shè)備的精度符合標(biāo)準(zhǔn)；各類設(shè)備適應(yīng)工作環(huán)境，具有良好的穩(wěn)定性。CP3 控制點(diǎn)等基礎(chǔ)設(shè)施，要確?？刂泣c(diǎn)的完整性，除此之外，做好高溫遮陽棚遮陽傘、低溫觀測等預(yù)防措施所需要的其他物質(zhì)資料。

2.3 CP3 復(fù)測和軌道狀態(tài)檢查

復(fù)測前做好CPⅢ樁檢查及安裝，在實(shí)際施工當(dāng)中，需提前做好檢查工作，重點(diǎn)針對施工區(qū)段內(nèi)的CP3 樁實(shí)施全面檢查。內(nèi)容上具體為：CPⅢ樁完好性、棱鏡是否可完全插入等。CP3 控制點(diǎn)應(yīng)嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一編號，如發(fā)現(xiàn)損壞應(yīng)及時(shí)補(bǔ)測，以免對后續(xù)工作造成影響。CP3 網(wǎng)絡(luò)在鐵路微調(diào)之前必須進(jìn)行復(fù)測，復(fù)測結(jié)果只有在評估通過后才能應(yīng)用于軌道微調(diào)。在施工過程中，跟蹤測量操作非常重要，以確保測量數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠。測站復(fù)測精度至少為1mm，單次測量長度不超過60m，兩站重疊的必須要有10 根軌枕以上。

現(xiàn)場要對軌道的狀態(tài)進(jìn)行觀察和評估。狀態(tài)參數(shù)主要有線路設(shè)計(jì)平、縱斷面資料，重點(diǎn)復(fù)核關(guān)鍵參數(shù)，包括軌面高程、軌道中線、坡度、豎曲線、平面曲線、曲線超高等。還要檢查無砟軌道上是否干凈整潔，檢查扣件系統(tǒng)安裝是否正確、缺少、有無損壞，檢查焊縫是否平順等。

3 高速鐵路精調(diào)作業(yè)

3.1 高速鐵路精調(diào)數(shù)據(jù)采集

3.1.1 軌道測量作業(yè)時(shí)間

在條件允許的情況下，應(yīng)盡可能按照全站儀的操作要求進(jìn)行測量。必須充分考慮天氣、陽光直射、霧和雨后大氣湍流等因素，以選擇最佳測量時(shí)間。在陽光下測量時(shí)要求測量人員務(wù)必使用遮陽傘，避免陽光照射產(chǎn)生溫度效應(yīng)。高速鐵路的精調(diào)測量工作一般在晚上或陰天時(shí)進(jìn)行較好。

3.1.2 精調(diào)測量

目前我國對于高速鐵路軌道精調(diào)測量，采用全站儀通過軌檢小車的棱鏡來收集軌道幾何狀態(tài)數(shù)據(jù)，由此實(shí)現(xiàn)良好的數(shù)據(jù)采集效果。軌檢小車，具有絕對和相對兩種測量模式。在現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集之前，CPIII 控制點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)線形參數(shù)數(shù)據(jù)文件要求必須提前錄入軌檢小車。

高鐵軌道應(yīng)力釋放后，配合軌檢小車，采用全站儀自由設(shè)站方式進(jìn)行軌道測量。軌檢小車的測量模式以全站儀高精度自由工位設(shè)置為前提。選用型號為Leica TCA、Trimble S 系列的全站儀，可結(jié)合高鐵軌道兩側(cè)的CPIII 控制點(diǎn)，應(yīng)用自由設(shè)站，全站儀設(shè)站點(diǎn)應(yīng)在軌道上，最好是該點(diǎn)到中心線的距離與到小車上棱鏡的距離相同，使用至少8 個(gè)控制點(diǎn)自由設(shè)站。

全站儀安裝好后，配套軌檢小車也連接正常，將全站儀對準(zhǔn)軌檢小車?yán)忡R，通訊檢查鎖定。用軌檢小車測量時(shí)，觀察時(shí)不要蓋住棱鏡和全站儀。如果它們被外物遮擋，測量工作也將隨之停止并重新測量點(diǎn)。軌檢小車在測量過程中，待數(shù)據(jù)顯示穩(wěn)定后，即可開始采集相應(yīng)的測量數(shù)據(jù)。為避免數(shù)據(jù)波動大和測量數(shù)據(jù)誤差大，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)波動較大的情況應(yīng)禁止采集數(shù)據(jù)。每次測量結(jié)束后，及時(shí)整理導(dǎo)出數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析調(diào)整。下一次測量應(yīng)與上一次測量至少搭設(shè)30m，以避免測量結(jié)果出現(xiàn)偏差。

3.2 數(shù)據(jù)分析處理與調(diào)整量計(jì)算

數(shù)據(jù)分析處理主要是依托軌道精調(diào)試算軟件對軌道的平順性指標(biāo)進(jìn)行分析，按照線路平順性為原則：直線順直，曲線圓順。高鐵軌道精調(diào)按照“先整體后局部、先軌向后軌距、先高低后水平”的原則來展開施工操作，優(yōu)先保證軌道運(yùn)行的平順性，另外一股鋼軌通過軌距和水平控制。軌向在線性上應(yīng)平順，無劇烈凸凹。軌距剩余調(diào)整量相鄰點(diǎn)值之間應(yīng)無劇烈變化；水平剩余調(diào)整量相鄰點(diǎn)值應(yīng)無劇烈變化。軌道幾何狀態(tài)數(shù)據(jù)通過軌道精調(diào)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和合理的適算，得到每個(gè)扣件位置的調(diào)整量值，指導(dǎo)軌道現(xiàn)場調(diào)整，確保軌道各項(xiàng)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。

3.3 高速鐵路軌道調(diào)整

3.3.1 軌向、軌距調(diào)整

精調(diào)作業(yè)時(shí)軌距、軌向調(diào)整通過更換軌距擋塊來實(shí)現(xiàn)。高程調(diào)整時(shí)，先基準(zhǔn)軌、再非基準(zhǔn)軌。調(diào)整前，應(yīng)先選擇某段鋼軌來作為基準(zhǔn)軌，在曲線地段時(shí)序做好對上股、直線地段的選擇，并以前方曲線上股同側(cè)鋼軌來作為基準(zhǔn)軌，最后對基準(zhǔn)股鋼軌的方向?qū)嵤┚{(diào)作業(yè)，軌向允許偏差為2mm/10m 弦。調(diào)整高鐵軌道方向前，需要使用電子儀表來詳細(xì)檢查軌道關(guān)系，并對產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)做好記錄工作。所調(diào)整的數(shù)據(jù)最終確定后，最終可用于比較調(diào)整的精度。

軌距調(diào)整時(shí)先固定基準(zhǔn)股鋼軌，調(diào)整另一股鋼軌，軌距允許偏差為±1mm，軌距變化率不大于1.0‰。逐步重復(fù)上述操作，進(jìn)行各個(gè)區(qū)段上軌向與軌距調(diào)整。

3.3.2 高低、水平調(diào)整

在高鐵軌道高程調(diào)整前，需要使用電子儀表檢查軌道關(guān)系并做好相關(guān)數(shù)據(jù)的詳細(xì)記錄。高程調(diào)整是通過抬高軌道下墊板和鐵墊板下墊板這兩種方法來實(shí)現(xiàn)的，在滿足平順度要求的情況下，高程允許偏差為+4mm～-6mm；緊靠站臺偏差為+4mm～-0mm。水平調(diào)整時(shí)，應(yīng)先固定基準(zhǔn)股鋼軌，再調(diào)整另一股鋼軌高低，校核水平精度，水平變化率應(yīng)達(dá)到相鄰兩根軌枕不大于0.5mm 的標(biāo)準(zhǔn)。

高低、水平調(diào)整通過更換軌墊來實(shí)現(xiàn)，調(diào)整后鋼軌高低線型應(yīng)平順，無突變，無周期性小幅振蕩。高速鐵路精測精調(diào)的現(xiàn)場施工，要求嚴(yán)格依照精測精調(diào)原則來展開施工。

3.4 軌道復(fù)測

扣件調(diào)整或更換結(jié)束后，精細(xì)調(diào)整區(qū)段應(yīng)采用軌檢小車進(jìn)行連續(xù)測量，對復(fù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行適算分析，不滿足精度要求的地段重新調(diào)整，對于不符合調(diào)整要求的局部斷面，需要重新更換緊固件，直至滿足平順度控制的標(biāo)準(zhǔn)要求。將本次復(fù)測量數(shù)據(jù)和第一次數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核，核對復(fù)測結(jié)果在確認(rèn)正確無誤后，才能確定為精調(diào)完畢。否則應(yīng)重新測量計(jì)算、制定方案重來。通過反復(fù)測量調(diào)整，最終使軌道平順性滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語

高速鐵路精調(diào)作業(yè)具有技術(shù)要求高、施工難度偏高、施工要求規(guī)范嚴(yán)格等特點(diǎn)，成為現(xiàn)代高速鐵路施工及常規(guī)維護(hù)工作開展的主要內(nèi)容之一。在實(shí)踐中，現(xiàn)有的高速鐵路精調(diào)技術(shù)存在不夠成熟地方，本文深度探索符合我國高速鐵路的精調(diào)作業(yè)流程和技術(shù)要點(diǎn)，通過科學(xué)、合理的高鐵精調(diào)作業(yè)能夠使線路處于良好狀態(tài)，切實(shí)保障高速列車運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。