羅小虎

（廈門市軌道交通有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

傳統(tǒng)軌道修程修制是利用列車間隔進(jìn)行設(shè)備養(yǎng)護(hù)維修，長久以來都存在無針對性、效率低、安全風(fēng)險(xiǎn)極高的問題，由于安全生產(chǎn)和節(jié)支增效的經(jīng)營理念深入人心，軌道檢測與分析技術(shù)不斷發(fā)展，傳統(tǒng)按周期修理“全面開花”的人海戰(zhàn)術(shù)養(yǎng)修管理模式已難以適應(yīng)當(dāng)今的軌道養(yǎng)修工作，尤其是小半徑曲線軌距、軌向病害問題突出，嚴(yán)重影響軌道質(zhì)量，根據(jù)軌道實(shí)際狀態(tài)制定維修計(jì)劃的“狀態(tài)修”， 以全面、準(zhǔn)確地掌握軌道質(zhì)量狀態(tài)， 制定經(jīng)濟(jì)合理的軌道維修計(jì)劃， 減少天窗點(diǎn)外上道作業(yè)，科學(xué)地指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)維修工作非常有必要。

1 小半徑曲線特點(diǎn)

由于軌道曲線選型受到地形、特殊地物的影響，采用半徑小于400m的曲線來繞避障礙，這類曲線稱為小半徑曲線，小半徑曲線多出現(xiàn)與山區(qū)鐵路、部分專用線、城市地鐵等。

1.1 輪軌接觸方式復(fù)雜

列車在軌道上運(yùn)行，其方向由鋼軌控制，列車能夠轉(zhuǎn)彎是由于曲線外軌對車輪的擠壓作用，曲線外軌作用于車輪一法向向（動(dòng)）量，曲線半徑越小，瞬時(shí)碰撞所產(chǎn)生的法向向量越大，外軌對車輪作用的力越大，根據(jù)作用力與反作用力相等原理，車輪作用于外軌的法向力也越大，由于曲線半徑較小，內(nèi)外側(cè)車輪與鋼軌之間運(yùn)動(dòng)、摩擦方式既不是單一方式，也不完全相同，難以描述。

1.2 養(yǎng)護(hù)難度大

曲線是軌道的重要組成部分之一，也是線路養(yǎng)修工作中的薄弱環(huán)節(jié)，長期以來小半徑曲線嚴(yán)重制約和影響軌道質(zhì)量的提升，直線與圓之間過渡的緩和曲線軌距質(zhì)保期極短且極易出現(xiàn)軌向大峰值。

2 小半徑曲線軌控情況

2.1 各軌道檢測數(shù)據(jù)在曲線上的分布情況

對曲線，曲線半徑越大，實(shí)際線型與理論線型越趨于一致，小半徑曲線由于曲線半徑較小，弧弦差較大，線路實(shí)際線型與理論線型往往不一致。小半徑曲線在緩和曲線上曲率變化大，緩和曲線理論上在連接點(diǎn)上的折角更大，當(dāng)車輛通過時(shí)會(huì)附加更大的垂向力和橫向力，尤其是在始終點(diǎn)處，即曲線的四大樁點(diǎn)處尤為明顯，影響車輛的安全性及平穩(wěn)性。

表1直觀地表達(dá)了鷹廈線該區(qū)段2021年各月份軌道檢測車二級出分分布情況，全年平均89.9%二級出分均在樁點(diǎn)附近，實(shí)際情況與分析結(jié)果相吻合。

表1 鷹廈線某區(qū)段2021年軌道檢測車二級出分分布情況

2.2 軌道檢測各分項(xiàng)出分比例情況

軌道長期在列車通過小半徑曲線時(shí)的橫向力作用下，極易導(dǎo)致曲線上股外口的連接零件的劣化和磨損，且列車通過過程中，鋼軌呈現(xiàn)細(xì)微的外翻狀態(tài)，即軌距、軌向在動(dòng)態(tài)情況下往往大于靜態(tài)檢查數(shù)據(jù)，這也是四大樁點(diǎn)軌距、軌向病害比例較高且難以整治的原因。

通過表2可以看出上半年軌道動(dòng)態(tài)檢測各項(xiàng)出分比例較為平穩(wěn)，上半年TQI平均值為13.21，軌距TQI平均值為2.03，單項(xiàng)TQI出分比例最高。通過圖1可以看出2021年上半年平均TQI中，軌距出分占比已高達(dá)16%，且軌距出分在一定程度上會(huì)影響軌向出分，實(shí)際軌距影響比例遠(yuǎn)高于16%。

圖1 2021年上半年鷹廈線某區(qū)段軌檢車TQI扣分比例圖

表2 2021年上半年鷹廈線某區(qū)段各檢測項(xiàng)目TQI（mm）情況

3 對策

軌距、軌向出分無論是單項(xiàng)峰值還是出分比例均是最高的，想要保證軌道質(zhì)量、提高列車舒適度須做好軌距、軌向的重點(diǎn)專項(xiàng)整治，尤其是小半徑曲線樁點(diǎn)附近的軌距、軌向變化速率較快，必須納入盯控和整治的重點(diǎn)。軌距、軌向的精改、精撥整治理論上來說只是對幾何尺寸的“糾偏”，能夠延長養(yǎng)修周期，但也只是治標(biāo)，想要達(dá)到標(biāo)本兼治的目標(biāo)，必須以軌道下部結(jié)構(gòu)完整、作用良好來保上部幾何尺寸平順，從“根”上控制幾何尺寸的變化，對小半徑曲線樁點(diǎn)處出分較多等薄弱地段須加密日常檢查周期，及時(shí)更換損耗零配件、加強(qiáng)扭力復(fù)擰和適度的幾何尺寸“糾偏”，即以動(dòng)態(tài)軌道質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)結(jié)合軌道結(jié)構(gòu)狀態(tài)來制定線路養(yǎng)修計(jì)劃，是較為科學(xué)，且行之有效的整治措施。

3.1 軌距精改

日常軌距修理性作業(yè)是針對某處軌距超出限值的病害在超限標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)進(jìn)行“改順”，是單點(diǎn)的、小范圍的“小修”，對整個(gè)曲線單元的TQI幾乎沒有提升，軌距精改不同于日常軌距超限修理性作業(yè)，是將整個(gè)曲線作為一個(gè)修理單元，將軌距和結(jié)構(gòu)同步精細(xì)整修至更高標(biāo)準(zhǔn)的、程度更高的“中修”。軌距精改作為專項(xiàng)整修需制定合理的質(zhì)量控制目標(biāo)，精準(zhǔn)分析需整修曲線，作業(yè)前做好工作量調(diào)查，在作業(yè)過程中加強(qiáng)幾何尺寸和結(jié)構(gòu)作業(yè)質(zhì)量管控，作業(yè)后進(jìn)行分析、驗(yàn)收、考核，保證整治效果。

制定質(zhì)量控制目標(biāo)如下：1）軌距具體精改范圍，尤其是軌距變化率的控制。2）正線全線TQI值年度目標(biāo)控制根據(jù)上半年各區(qū)段TQI值進(jìn)行加權(quán)平均，分段制定。3）正矢、零配件和扭力同步達(dá)標(biāo)。4）曲線整治后軌距TQI出分比例、全線軌距TQI出分比例及整體TQI目標(biāo)。

控制目標(biāo)如下。1）軌距+4mm、-2mm，且軌距變化率小于1‰。2）曲線正矢：符合《普速鐵路線路修理規(guī)則》第3.1.10條表3.1.10-1的規(guī)定。3）主要零配件：扣件齊全、位置正確，作用良好，軌距擋板與軌底縫隙小于2mm，扭力矩保持80 N·m～150 N·m，尼龍座消滅離縫，軌底膠墊無平移串動(dòng)，螺旋道釘、軌距擋板無銹蝕和機(jī)械磨損引起的折斷和失效，零配件狀態(tài)不良率小于8%。

曲線精改細(xì)撥后，軌檢車檢查軌距、軌向不良扣分和TQI值明顯下降，具體目標(biāo)如下。1）正線全線TQI值年度目標(biāo)控制12.3及以下。2）單條曲線精改細(xì)撥后：軌距項(xiàng)TQI值占比少于10%。3）年底全線軌距單項(xiàng)出分比例控制在8%以內(nèi)。

每月篩選軌檢車軌距TQI出分較大曲線（優(yōu)先安排曲線軌距TQI值2.0及以上），下達(dá)精改任務(wù)。

在精改工作前認(rèn)真調(diào)查工作量，全面調(diào)查精改地段軌距狀態(tài)，在檢查過程中進(jìn)行軌距細(xì)查（按緩和曲線2枕1量、圓曲線3枕1量、直線4枕1量），徹底查清軌距超限和軌距變化率，劃撬時(shí)還需加密檢查，以準(zhǔn)確確定“撬頭撬尾”位置和工作量。同時(shí)徹底查清精改地段零配件狀態(tài)和軌枕是否居中，作為材料投入計(jì)劃的依據(jù)和確定方枕和串枕的工作量。

加強(qiáng)作業(yè)質(zhì)量管控：1）精改作業(yè)過程要統(tǒng)籌兼顧，既保證軌距達(dá)標(biāo)、又確保零配件狀態(tài)（全、正、密、靠和扣件扭力）同步達(dá)標(biāo)，做到“改一處、達(dá)標(biāo)一處、鞏固一處”。2）整條曲線精改作業(yè)結(jié)束后，要對該曲線正矢進(jìn)行全面檢查，并針對曲線正矢超限情況安排一次細(xì)撥，確保曲線正矢同步達(dá)標(biāo)。

質(zhì)量分析、驗(yàn)收與考核具體如下包括以下內(nèi)容：1）建立精改質(zhì)量分析制度。每次軌檢車檢查后，專人負(fù)責(zé)對所有曲線精改前后質(zhì)量情況逐條進(jìn)行對比分析，提出存在的問題和精改建議，為做好曲線精改工作積累經(jīng)驗(yàn)。2）靜態(tài)質(zhì)量驗(yàn)收制度。堅(jiān)持二級驗(yàn)收制度，即每完成1條精改曲線（或一個(gè)區(qū)間內(nèi)所有計(jì)劃精改的曲線）由專業(yè)小組對照上述標(biāo)準(zhǔn)組織自驗(yàn)，自驗(yàn)問題整改合格后報(bào)上級組織復(fù)驗(yàn)，不管自驗(yàn)、復(fù)驗(yàn)，都要把軌距（含變化率）、曲線正矢、零配件狀態(tài)和軌枕居中情況進(jìn)行全面檢查驗(yàn)收。所有驗(yàn)收問題都要落實(shí)銷號閉環(huán)，使曲線精改取得成效。3）建立激勵(lì)考核機(jī)制。根據(jù)整治計(jì)劃完成進(jìn)度及曲線精改前后動(dòng)、靜態(tài)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)得到獎(jiǎng)懲激勵(lì)。

由表3可以看出，通過軌距精改任務(wù)實(shí)施，每月軌距TQI出分都呈現(xiàn)下降趨勢，總TQI也隨之呈下降趨勢。通過表4對比2021年上下半年數(shù)據(jù)可以明顯看出軌距單項(xiàng)出分由上半年平均值2.06下降至1.86，下降幅度9.7%，因軌距精改軌向總體下降15.8%，總TQI也下降7.2%，軌距單項(xiàng)出分占比由上半年的15%下降至8%，達(dá)到年度整治目標(biāo)，軌距整治效果明顯。

表3 2021年下半年鷹廈線某區(qū)段各檢測項(xiàng)目TQI（mm）情況

表4 2021年鷹廈線某區(qū)段軌距精改后軌檢車TQI（mm）數(shù)據(jù)對比

3.2 軌向整治

從軌檢車的數(shù)據(jù)分析，曲線四大樁點(diǎn)軌向大分值占比達(dá)80%以上，通過曲率反算出的曲線半徑較現(xiàn)場實(shí)際半徑大，故通過“順超高”的方式“順正矢”，降低現(xiàn)場緩和曲線的“順坡率”。對曲線緩圓、圓緩點(diǎn)前后15米進(jìn)行了多次現(xiàn)場撥道試驗(yàn)，通過降低小半徑曲線緩圓、圓緩點(diǎn)的實(shí)際正矢，但正矢差保持在容許值范圍內(nèi)，使曲線動(dòng)態(tài)情況下實(shí)際線型更接近理論線型，減少列車通過時(shí)的沖擊力，這種“削峰填谷”結(jié)合曲率處理軌向大峰值的辦法，效果非常明顯，緩和曲線軌檢車軌向二出分得到有效控制，目前在工務(wù)段廣泛應(yīng)用。

某線K309+149-K309+295曲線半徑為300 m，軌檢車實(shí)際檢測曲線中心點(diǎn)K309+220，曲率為3.2 mm，反算該點(diǎn)正矢為160 mm，實(shí)際正矢設(shè)計(jì)為167 mm，軌檢車檢測圓曲線長18 m，實(shí)際曲線圓曲線長度為25.8 m。表現(xiàn)為小半徑曲線在軌檢車波形圖中顯示曲率更大，即半徑比實(shí)際大，且四大樁點(diǎn)往外延伸，曲線更長。

2020年4月20軌檢車檢測出某半徑300 m，緩和曲線60 m，曲線長度145.8 m的曲線存在峰值為11.52 mm的右軌向大分值Ⅱ級（III級為12 mm）超限，現(xiàn)場正矢自5號副樁至8號副樁偏大，通過對緩圓點(diǎn)（7號正樁）“削峰填谷”處理，即通過作業(yè)使實(shí)際正矢略低于設(shè)計(jì)正矢，5月22日軌檢車顯示該處右軌向峰值降為7.83 mm，整治處理后軌向出分明顯下降，曲線撥道前后正矢情況見表5。

表5 某曲線整治前后正矢（mm）對比

處理前小半徑曲線緩圓、圓緩樁點(diǎn)設(shè)計(jì)正矢與現(xiàn)場正矢之差為2mm～3mm，與設(shè)計(jì)正矢相差不大，相鄰正矢連續(xù)差值也不大，但是軌檢車卻顯示為大分值，通過反算曲率可得曲線實(shí)際半徑為316m，緩圓樁點(diǎn)正矢應(yīng)為158mm，整治后曲線緩圓點(diǎn)正矢為157mm，曲線緩圓、圓緩樁點(diǎn)設(shè)計(jì)正矢與現(xiàn)場正矢之差為負(fù)5mm至負(fù)6mm，相鄰正矢連續(xù)差最大達(dá)10mm，符合《普速鐵路線路修理規(guī)則》中曲線正矢計(jì)劃維修容許偏差管理值（表3.1.10-2）中的要求，因此特將緩圓、圓緩樁點(diǎn)正矢點(diǎn)按照曲線真實(shí)半徑，把正矢做小，與前后正矢連續(xù)正矢差保持在10mm左右，既能滿足《修規(guī)》要求，且符合現(xiàn)場實(shí)際。

3.3 鋼軌打磨

從軌檢車檢查資料分析，高低不良扣分主要相對集中波磨較為嚴(yán)重地段（波磨大于1.5 mm），因此首先加強(qiáng)對曲線地段波磨嚴(yán)重地段進(jìn)行打磨工作。特別是要重視在HY、YH樁點(diǎn)前后的波磨值，前期做好預(yù)防性打磨，必須嚴(yán)格控制小半徑曲線波磨的發(fā)展，加強(qiáng)做好波磨地段軌道零配件檢查，注重做好連續(xù)小高低、暗坑、吊板、抵扣焊頭等病害的整治工作。

無縫線路焊縫不平順病害突出，而且主要集中小半徑曲線上，增加了工區(qū)養(yǎng)護(hù)的難度。主要表現(xiàn)為焊縫低扣（普遍達(dá)1.5 mm）、軌端飛邊、軌頭打塌等綜合病害，不但嚴(yán)重影響軌控難度（軌檢車絕大部分短波不平順扣分在鋼軌焊縫）、而且潛伏設(shè)備安全隱患。加大焊縫接頭抵扣整治和鋼軌修理力度，同時(shí)規(guī)定不得在小半徑曲線HY、YH樁點(diǎn)附近10m范圍內(nèi)插入鋁熱焊頭，從源頭控制大軌向的發(fā)展。按照上述原則進(jìn)行處理，大軌向得到有效控制。

4 結(jié)論

軌道質(zhì)量指數(shù)（TQI）作為軌道區(qū)段不平順狀態(tài)評價(jià)的重要指標(biāo)，能夠真實(shí)反應(yīng)動(dòng)態(tài)情況下軌道狀態(tài)，為指導(dǎo)基層維修單位作業(yè)發(fā)揮極其重要作用，小半徑曲線軌道條件復(fù)雜，利用TQI精準(zhǔn)制定小半徑曲線線路養(yǎng)護(hù)維修計(jì)劃非常重要。1）小半徑曲線是線路軌控養(yǎng)護(hù)難點(diǎn)，其中四大樁點(diǎn)處線路整治尤其重要。2）通過區(qū)段軌距精改前后軌距單項(xiàng)和整體TQI值變化趨勢可以觀察到，精改作業(yè)可以有效的減少軌距、軌向類出分，整治效果明顯。3）小半徑曲線樁點(diǎn)方向整治，須通過“削峰填谷”將正矢在直線和圓曲線進(jìn)行“順坡”，變相“增大”曲線半徑，使曲線動(dòng)態(tài)情況下實(shí)際線型更接近理論線型，減少列車通過時(shí)的沖擊力。4）保持軌道結(jié)構(gòu)完整、減少鋼軌不平順對提高軌道質(zhì)量也有重要意義。