无砟轨道长钢轨精调技术研究

扶小林

摘要本人通过参加武广铁路高速铁路无砟轨道静态、动态两个阶段的轨道精调技术实践，对轨道精调技术进行了了系统研究，总结了技术创新方提出了轨道精调的关键控制

及重点检测标准。

关键词无砟轨道 长钢轨精调 标准检测

中图分类号：U213.4文献标识码：A 文章编号：

1 引言

无缝线路敷设完成，长钢轨应力放散、锁定后即可开展轨道精调工作，轨道精调分为静态调整和动态调整两个阶段。轨道静态调整是根据轨检小车测量数据对轨道进行调整，将轨道各项几何尺寸调整到允许范围之内，使轨道精度满足高速行车条件。之后线路开始联调联试，进入轨道动态调整阶段，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，进一步提高高速行车的平顺性和舒适度，使轨道状态全面达到高速行车条件。

我公司承建的武广铁路总工期28个月，其中留给轨道精调时间很短。实际上最早一段长钢轨锁定结束至联调开始的时间仅3个月左右，最后一段锁定结束至联调开始的时间不到25天，在如此短时间内完成轨道精调，得益于无砟轨道的技术创新。轨道板精调以GRP点为测控基准，在施工过程中完好地保护了GRP点，轨检小车也采用GRP点作为测量基准，GRP点作为轨道板精调及轨道精调的共同基准，同时，WJ-7B型扣件采用特制工装安装。

2 静态调整状态

2.1 轨道静态调整精度标准（见表1）

2.2 长、短波平顺性检测原理

轨道长、短波平顺性是轨道静态调整的核心所在，由于轨道板敷设及扣件安装精度较高，长钢轨敷设后长波平顺性好，基本不用调整。根据取得经验，短波平顺性是轨道精调的关键控制点。

国内客运专线经常采用10m弦检测轨向、高低，借鉴德国经验，引入30m弦、300m弦的轨道平顺性检测，检测原理如下。

（1）30m弦（2mm/5m）轨道平顺性检测（短波）

CRYS I 型板式无砟轨道扣件节点标准间距为629mm，8倍的扣件间距为5.032m，接近于5m，采用48倍扣件间距（≈30m）的弦线。检测示意见图1。

表1轨道静态调整精度标准

图130m弦（2mm/5m）轨道平顺性检测示意

图1中P1~P49为钢轨支撑点编号，及扣件所在位置。Pn+8与Pn间的检测须满足下式：

△h=│(hn+8设计-hn+8实测)-( hn设计-hn实测)│≤2mm

可以理解为：任何距离为8倍扣件间距（约5m）的两个测点的设计值与实际测量值之差的差小于2mm。

（2）300m弦（10mm/150m）轨道平顺性检测（长波）

沪宁城际240倍的扣件间距为150.960m，接近于150m，采用480倍扣件间距（≈300m）的弦线。检测示意见图2。

图2300m弦（10mm/150m）轨道平顺性检测示意

h=│(hn+240设计-hn+240实测)-( hn设计-hn实测)│≤10mm

可以理解为：任何距离为240倍扣件间距（约150m）的两个测点的设计

值与实际测量值之差的差小于10mm。

2.3 轨道静态调整方法

轨道静态调整主要步骤有：预设调高垫板、扣件整理、轨检小车采集数据、内业处理、现场调整、轨道复测。

2.3.1 预设调高垫板

此项工作应在长钢轨敷设之前完成。一方面存在轨道板精调误差及灌浆上浮现象，另一方面，鉴于CRTS I型板区别于其他轨道结构的特殊情况，轨道板是一个平面，在缓和曲线区段必须通过超高突变来实现直线与圆曲线的线型过渡。由于以上原因，相邻板间普遍存在高差，如高差偏大，上紧扣件过程中容易导致较低一端的轨道板形成吊板现象，造成轨道板端部近1m范围内与CA砂浆离缝。因此，在铺轨前要全线（尤其是缓和曲线地段）排查相邻板间高差，对高差超过1mm的较低一侧轨道板端部2个扣件预先设置调高垫板。

2.3.2 扣件整理

长钢轨焊联锁定完成后，必须全面检查扣件系统，保证扣件安装齐全并拧紧，注意对称同时拧紧螺栓，防止轨距产生较大变化。

简支梁、连续梁、连接钢构桥、道岔梁上采用WJ-7B型小阻力扣件，配X2型弹条及复合垫板；路基地段、框架桥及桥台上采用WJ-7B型常阻力扣件，配W1型弹条及橡胶垫板。弹跳中部前端下颚与绝缘快刚好接触为准，两者的间隙不大于0.5mm，W1型弹条的理论安装扭矩在120N·m左右，X2型弹条的理论安装扭矩在80N·m左右，安装前采用扭力扳手测得实际安装扭矩，安装时采用扭力扳手对称安装，扭矩过大会造成弹条产生残变及绝缘块损坏，扭矩过小会造成轨底坡不到位而影响轨距检测数据。

工程采用WJ-8C型扣件，由螺旋道钉、平垫圈、弹条、绝缘轨距块、轨距挡板、轨下垫板、铁垫板、铁垫板下弹性垫板和预埋套管组成。螺旋道钉紧固弹条扭矩在30~50N·m左右，且不得大于50N·m.弹条中部前端下颚与绝缘轨距块接触的间隙不得超过0.5mm。在现场安装前，先取10个扣件点进行安装，以测出弹条安装到位标准的实际扭矩，然后以实际扭矩的均值进行大规模安装。

2.3.3 轨检小车采集数据

全线的凸形挡台上均设置轨道基准点（GRP），轨道板精调以GRP点为测控基准，轨检小车也采用GRP点作为测量基准，相比以往采用照射CPⅢ点采集数据的方法，提高了设站精度及搭接测量精度，保证了数据可靠性和精调质量。

测量前安排专人对需要测量地段进行全面检查，主要消除扣件扣压力不足（表现为扣件与轨距挡块中间不密贴）、轨距挡块与钢轨、钢轨与轨下垫板不密贴、钢轨工作边有残留混凝土等情况。测量一般选在阴天或夜间进行，严禁在高温、雨天、大雾、大风等条件下测量，避免测量误差过大和出现假数据。

每站测量10块板，距离50m，最多不超过60m，测量过程中轨检小车应逐渐靠近全站仪，最近不少于5m，以保证测量精度。逐个扣件采集数据，也可以每三个扣件采集一个，采用后一种方法时，在在内业处理数据时，中间两个扣件数值应用内差法取得。轨道静态检测点编号规则：按照轨道板编号及扣件序号进行编号，扣件序号按里程增加方向递增。统一为九位数，具体规则为：轨道板号+×（扣件序号）。例BZ1101012，其中“BZ110101”代表轨道板编号，“2”代表第2个扣件处检测点。

全站仪搬站并重新设站，检核设站后，重复测量上一次设站已经测量过的5~10个点（一般重叠测量不少于一块轨道板的距离），如果偏差大于2mm，需重新设站。

2.3.4 内业处理

生成的报表中，导向轨为“-1”表示右转曲线，平面位置以左轨（高轨）为基准，高程以右轨（低轨）为基准；导向轨为“1”表示左转曲线，平面位置以右轨（高轨）为基准，高程以左轨（低轨）为基准。

“先整体后局部”：可首先基于整体曲线图，大致标出期望的线路走线或起伏状态，先整天上分析区间调整量，在局部精调。

“先高低后水平”，高低的优化通过调整低轨（基准轨）的高程来实现，高轨的高程利用超高和超高变化率来控制。

在DTS轨道精调软件中，平顺性指标可通过对主要参数（平面位置、轨距、高程、水平）指标曲线图的“削峰填谷”原则来实现，做到直线顺直，曲线圆顺。

符号法则：以面向大里程方向定义左右；平面位置：实际位置低于设计位置右侧时，调整量为负，反之为正；轨面高程：实际位置低于设计位置上方时，调整量为负，反之为正；水平：外轨（名义外轨）过超高时，调整量为负，欠超高时调整量为正；轨距：以大为正，实测轨距大于设计轨距时，调整量为负，反之为正。

模拟调整试算时，一定要选择现场调整量最小的方案，切忌不能追求绝对平顺，目的是用最小的调整量满足标准。调整完成后经技术负责人审核，输出表报，交现场技术负责人。同时统计调整扣件种类和数量，物资部门落实组织进货。

2.3.5 现场调整

（1）调整工艺流程

技术员根据提供的调整报表，准确找出需要更换扣件的枕木位置（按枕木编号找出位置，并用道尺和弦绳复核），用石笔标出起点和终点（左右股分别标注），并在枕木头位置标识出平面的调整量和方向，在钢轨顶面标识出高程或水平的调整量。

更换扣件时，每次拆除扣件不得连续超过5根枕木（防止胀轨），并且在更换扣件区段两端各松开1~2根轨枕扣件（只是松开，不拆除），确保扣件更换能达到预期目的和平滑过渡。扣件更换结束后，现场技术员再次核对调整量和扣件规格，检查确认更换效果并复核，然后做好详细记录，以便编制竣工资料和日后备查。确认无误后按规定力矩上紧螺栓，回收调整下来的扣件，打扫干净道床表面。

（2）WJ-7B型扣件调整原理

采用WJ-7B型扣件安装，其调整原理如下所述。

①高低调整原理。轨下调高垫板有0.5mm、1mm、2mm、5mm四种规格。轨下垫板总厚度不得超过10mm，数量不得超过2块，并把最薄的垫板放在下面，以防轨下调高垫板窜出。

绝缘缓冲垫板有2mm和6mm两种厚度，正常安装时采用6mm厚垫板，钢轨高低负调整时采用2mm厚垫板。轨道板精调时建议调成负公差，减少更换绝缘缓冲垫板工作量。

②方向调整原理。绝缘轨距块有8、9、10mm三种，初始安装采用9mm规格，理论上通过更换轨距快单根钢轨可以调整方向1mm，由于钢轨及扣件加工误差，实际情况较为复杂。如通过更换绝缘轨距块达不到方向调整目标，只能采用改轨器进行调整。

（3）WJ-8C型扣件调整原理

采用WJ-8C型扣件安装，其调整原理如下所述。

①轨距和轨向调整。根据设计要求，单股钢轨左右位置调整量为±5mm，轨距调整范围为±10mm。单股钢轨左右位置调整量为±2mm以内时，调换不同规格的绝缘轨距块，绝缘轨距块有11、10、8、7mm四种；单股钢轨左右位置调整量为大于±2mm时，调换不同规格的轨距挡板和绝缘轨距块，轨距挡板有10、4mm两种。

②钢轨高低位置调整。根据设计要求，高低位置调整量为-4mm ~ +26mm。通过更换不同规格的轨下垫板实现-4mm ~ 0调整，轨下垫板厚度有2、3、4、5mm四种；通过更换轨下垫板，垫入轨下微调垫板和铁垫板下调高垫板实现0 ~ +26mm调整，一般调高量允许0~ +15mm，铁垫板下调高垫板厚度有10mm一种。

（4）质量控制要点

基本轨定义：曲线地段，轨道高股为轨向数据基本轨，轨道低股为高低数据基本轨。直线地段，以前方曲线为参照，定义同上，当直线段前方无曲线或出现里程断链时，以后方曲线为参照。

轨道精调顺序：先调整基本轨，根据基本轨采用电子道尺调整非基本轨。一组人员调高低，令一组人员调方向。根据经验，应先调高低、水平，再调轨向、轨距，如果先调轨向，高低调整时很容易改变轨向。特殊情况下，对于调整量突然变化较大的地段，需现场核对或重新测量后再做调整。

2.3.6 轨道复测

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，扣件压力达到设计标准，采用轨检小车进行测量，了解调整后的轨道基本几何状态，并形成最终的“轨道静态调整量表”和“调整件使用情况表”，测量数据经监理确认后存档备查。

3、 轨道动态调整

3、1 轨道动态检测标准

采用低速（≤16km/h）综合检查车（SY25K998799）、0号高速（250~350km/h）综合检测列车、CRH2-068C动车组对铁路轨道几何状态进行动态检测。检测内容主要有1.5~42m波长范围高低、轨向，1.5~120m波长范围高低、轨向、轨距、水平、三角坑、轨距变化率、曲率变化率、车体横向加速度、车体垂向加速度。各项目管理标准见表2。

表2轨道动态管理标准

注：正线采用300km/h ≤V≤350km/h动态管理标准进行检测，侧线采用V≤120km/h动态管理标准

依据规范，300~350km/h区段标准差不允许超过表3中标准值。

表3300~350km/h轨道质量指数（TQI）管理值

注：波长为1.5~42m的单元区段长度为200m，波长为42~120m的单元区段长度为500m

采用CRH2~061C、CRH2~068C动车组进行动力学响应检测，主要检测脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力、横向平稳性、垂向平稳性等项目。检测标准见表4。

表4轮轨动力学检测标准

3.2 轨道动态数据分析

3.2.1 分析轨道检测波形图

轨检车提供的波形图一般有两种格式：STE文件格式；GEO文件格式，GEO文件格式的波形图反映的检测内容比较为丰富。

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，还应重点分析波形突变点、连续多波不平顺及轨向、水平逆向复合不平顺等。

3.2.2分析轨道检车检测报告

轨道检测车检测报告主要内容有：轨道Ⅰ级~Ⅳ级超限报告表、小结报告表、区段总结报告表、TQI等。

3.2.3分析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。

3.2.4分析明显感觉晃车处所

重点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。高度重视轨向连续连续多波轨向不平顺（动态检测形波长10~20m，波峰2~3m，连续3波及以上）的调整。从目前检测情况来看，连续多波轨向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。

3.3现场复查及调整

3.3.1轨道局部不平顺

轨道局部不平顺是指轨道存在局部缺陷，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）动车添乘明显晃车点。

建议采用轨检小车测量后进行针对性调整，辅助采用电子道尺、弦线、1m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。

3.3.2轨道区段整体不平顺

轨道整体不平顺是指轨道整体平顺性不良，轨道各项几何参数均存在不同程度偏差。主要包括：（1）轨道质量指数TQI明显偏大区段；（2）軌道检测几何尺寸成区段连续多点Ⅰ级偏差；（3）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检小车进行全面测量，再根据测量情况对轨道进行系统、全面调整。

3.3.3轮重减载率

轮重减载率是直接衡量行车安全的主要动力学指标之一，导致减载率超标的主要原因是局部短波不平顺（波长0.1~3.0m，波幅0.5~1.0mm），直接原因主要表现为接头平顺性不良或扣件缺陷，应根据检测情况，及时处理。

例如：上行线前后多次出现轮重减载率（单峰）大于0.80的值，经过现场检查，发现局部轨道板存在离缝现象，现场进行注浆处理后，复检未出现超限。

3.3.4轨道质量指数（TQI）值总体趋势

自施工开始联调联试，联调联试初期，下行线TQI值约为3.95，上行线TQI值约为3.96，至5月底，下行线TQI值降低到3.32，上行线TQI值降低到3.60。总体来说下行线轨道质量优于上行线，轨道质量主要是在轨道静态调整阶段有很大提高，轨道动态调整阶段降低TQI值极为有限，有些地段静态调整阶段控制较好，进入动态调整阶段以后几乎没有再进行调整，一直能保持良好的轨道状态。

4、 结束语

该轨道精调技术，通过武广高速铁路建设的实践，取得了一定的施工经验，经总结得出以下结论：

（1）轨道板精调以GRP点为测控基准，在施工过程中完好地保护了GRP点，轨检小车也采用GRP点作为测量基准，GRP点作为轨道板精调及轨道精调的共同基准。此项技术创新提高了无砟轨道长钢轨精调精度。

（2）WJ-7B型扣件采用特制工装安装，提高了扣件安装精度，为轨道精调打下良好基础。

（3）轨距允许偏差：相对于标准轨距1435mm，控制在±1.5mm范围内，并且保证80%以上的测点控制在±1mm范围内。关键还要控制轨距变化率在1/1500内，现场可按0.5mm控制。

（4）2mm/5m的短波平顺性检测标准是轨道精调的关键控制点，不可盲目提高标准。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。