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(wù)段

1 車載式線路檢查儀數(shù)據(jù)分析

1.1 檢測數(shù)據(jù)

某新建高速鐵路設(shè)計速度350 km/h，正線鋪設(shè)CN系列P60-1/18道岔24組。線路開通運營后2個月內(nèi)，正線道岔區(qū)段（道岔及其前后30 m范圍內(nèi)）頻繁發(fā)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(shù)的72%，平均每天報警12次。

通過人工添乘，并結(jié)合綜合檢測列車波形圖分析，發(fā)現(xiàn)道岔區(qū)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(qū)段綜合檢測列車動態(tài)波形圖

1.2 靜態(tài)復(fù)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(jié)構(gòu)狀態(tài)、心軌和轉(zhuǎn)轍部位尖軌降低值、結(jié)合部密貼狀態(tài)、焊縫平直度等進行檢查。檢查發(fā)現(xiàn)道岔密貼良好，僅個別道岔在轉(zhuǎn)轍部位存在2 mm左右的軌向，滿足道岔靜態(tài)幾何尺寸經(jīng)常保養(yǎng)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(guī)方法整治效果

針對檢查發(fā)現(xiàn)的道岔區(qū)段軌向不良及焊縫平直度超標(biāo)問題，工務(wù)部門對道岔及其前后200 m范圍內(nèi)的線路進行了精調(diào)。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(diào)整。

采取上述措施整修后，經(jīng)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(qū)段仍有10次左右的報警。

2.2 道岔區(qū)輪軌關(guān)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(yīng)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(guān)系不良的具體反映，基于動車組在其他高鐵及本線線路區(qū)段運行良好的前提，應(yīng)重點關(guān)注道岔區(qū)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(diào)查。選取某站N108#岔為例，發(fā)現(xiàn)道岔區(qū)鋼軌光帶寬度增大，達40 mm，偏向軌距角一側(cè)，超出通常值（20 mm～30 mm）10 mm。

依據(jù)高速鐵路鋼軌打磨實施細(xì)則，選取道岔內(nèi)的MP1-MP6共計6個測點進行測量，如圖2所示。

圖2 道岔區(qū)輪軌接觸光帶測量點

鋼軌實測廓形與設(shè)計廓形的對比情況如圖3所示。采用鋼軌廓形質(zhì)量指數(shù)（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(biāo)準(zhǔn)60，說明鋼軌實測廓形與設(shè)計廓形差異較大，其中內(nèi)側(cè)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(biāo)準(zhǔn)（見表1）。偏差過大引起動車組異常振動，導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)（手工檢測）mm

2.2.2 鋼軌廓形分析

道岔用標(biāo)準(zhǔn)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(qū)域，偏向軌距角一側(cè)。當(dāng)動車組通過道岔區(qū)段時，車輪交替通過廓形不一致區(qū)段，且道岔區(qū)鋼軌廓形與主型通行動車組輪軌關(guān)系不匹配，這兩者相結(jié)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(shè)計及工藝參數(shù)

3.1.1 鋼軌設(shè)計廓形

根據(jù)《高速鐵路鋼軌打磨管理辦法》（鐵總運〔2014〕357號），鋪設(shè)標(biāo)準(zhǔn)60 kg/m鋼軌且允許運行除動車組以外客車的區(qū)段，以及鋪設(shè)60N鋼軌的區(qū)段，鋼軌打磨的目標(biāo)廓形為60 N廓形；鋪設(shè)標(biāo)準(zhǔn)60 kg/m鋼軌且僅運行動車組的區(qū)段，鋼軌打磨的目標(biāo)廓形為設(shè)計廓形（即60D廓形）。綜合考慮該高鐵線路區(qū)間鋪設(shè)60N U71MnG鋼軌和道岔鋪設(shè)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(shè)計廓形進行打磨。

3.1.2 鋼軌打磨參數(shù)

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

道岔鋼軌具體打磨模式根據(jù)現(xiàn)場打磨車狀態(tài)及鋼軌情況進行適當(dāng)調(diào)整，一般而言，道岔區(qū)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(fù)約6-10遍，通打模式約8-10遍。此外，道岔內(nèi)60D廓形鋼軌與道岔外60N廓形鋼軌需過渡順接，順接打磨區(qū)域不得小于10 m，具體打磨量如表2所示。

表2 60D廓形預(yù)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(jié)果如圖5所示。打磨后鋼軌實測廓形與設(shè)計廓形基本接近，內(nèi)側(cè)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(biāo)準(zhǔn)（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(wěn)定，表明輪軌匹配狀態(tài)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(xiàn)了預(yù)期的質(zhì)量控制目標(biāo)。

4 結(jié)束語

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

（2）應(yīng)利用鋼軌廓形儀采集道岔及其前后鋼軌廓形參數(shù)，利用鋼軌廓形處理軟件進行綜合分析，對廓形質(zhì)量指數(shù)不良區(qū)段及時組織打磨，修復(fù)鋼軌廓形，提高道岔區(qū)運營平穩(wěn)性。

（3）對于新建高速鐵路，應(yīng)在正線線路預(yù)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(yīng)加強光帶檢查和廓形測量，當(dāng)光帶偏寬或偏窄，兩股鋼軌廓形不一致或鋼軌GQI指數(shù)低于60時應(yīng)及時安排開展廓形打磨。