无砟轨道精调理念与经验6.docx

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无砟轨道精调理念与经验6

无砟轨道精调的基本理念与经验

西南交通大学王其昌

（2010.6）

1．轨道精调的基本理念

1.1何谓无砟轨道？

所谓无砟轨道是指：

用混凝土道床取代碎石道床，并用弹性扣件把钢轨与混凝土轨下基础承轨面（轨道板或双块枕或整体枕或支承块）联结起来的一种轨道结构。

1.2构建无砟轨道的基本经验

历史的和现实的经验一再表明，构建无砟轨道的基本经验是：

线下工程基础稳固，轨道工程定位精确。

2．轨道精调的基本概念

2.1何谓轨道精调

轨道精调是根据轨道测量数据，对轨道几何形位进行的精确调整，是控制无砟轨道精度的关键技术环节，轨道几何平顺状态直接关系到轨道能否满足高速行车的平稳性和舒适性问题。

因而，不能掉以轻心，务必精心作业、仔细调整，以期达到轨道高精度化标准。

2.2轨道几何形位

（1）轨道几何形位的种类及其变化

目前，各国对高速铁路轨道仍然是实行高低、轨向、水平、扭曲和轨距等五种轨道几何形位平顺性的管理。

表2.2.1给出了轨道平顺性的种类及其变化。

表2.2.1轨道平顺性的种类及其变化

变化

断面位移

变化率（前后方向相对位移）

二次变化率（变化率的变化）

三次变化率（二次变化率的变化）

绝

对

位

移

垂向平顺性

绝对下沉量

坡度

高低

高低变化率

横向平顺性

绝对横移量

方向性

轨向

轨向变化率

相

对

位

移

垂向平顺性

水平

水平变化率

（平面性）

——

——

横向平顺性

轨距

轨距变化率

——

——

运动形态

位移

速度

加速度

加速度变化

（2）轨道几何形位的绝对与相对

从工务轨道系统方面来看，轨距和水平是指钢轨的相对位置，坡度是连续绝对下沉量的变化率，方向性是绝对横移量的变化率，平面性是沿轨道纵向水平的变化率，轨距变化率是沿轨道纵向轨距的变化率。

而高低和轨向因与轨道线形有关，从轨道作为平滑的走行轨路来看，与其说是空间位置，不如说是前后相对位置及其空间频率（一定区间内的波数）特性更为重要。

2.3何谓轨道精度

（1）轨道精度分为绝对精度和相对精度。

（2）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。

（3）相对精度是指高低、轨向、水平、扭曲和轨距等轨道几何形位的偏差及其变化率。

主要是控制轨道高低、轨向的长、短波偏差，以及相邻扣件之间的轨距、水平、平面位置、轨面高程的偏差及其变化率。

2.4无砟轨道精调类别

（1）两类轨道精调

无砟轨道精调贯穿了无砟轨道施工的全过程。

从混凝土轨下基础结构施工开始，直至无缝线路铺设完成，轨道具备开通高速行车条件为止，大体可分为混凝土轨下基础结构的精调和长钢轨轨道的精调两大类。

（2）混凝土轨下基础结构的精调

混凝土轨下基础结构的精调与无砟轨道结构型式密切相关。

不同结构型式或不同施工工艺采用不同精调方法，但都以绝对精度为主，要求标准高，为后续长钢轨轨道的精调留有余地。

板式无砟轨道的精调，主要是依据CPⅢ控制网，采用全站仪、测量标架等设备，对已完成初铺的轨道板通过调整支架进行精确调整和固定，主要是控制好轨道板中线位置、高程和相邻轨道板之间的平顺性。

双块式无砟轨道的精调，主要是依据CPⅢ控制网，采用全站仪、轨道小车等设备，对已组装工具轨的轨排通过支撑螺杆进行精确调整和固定，主要是控制好轨排中线位置、工具轨高程和相邻轨枕之间的平顺性，将轨道绝对精度和相对精度控制在规范允许范围。

岔区枕式无砟道岔的精调，其方法与Ⅰ型双块式无砟轨道精调相同。

岔区板式无砟道岔的精调，方法与II型板式无砟轨道精调相同。

（3）长钢轨轨道的精调（通称轨道精调）

1）无缝线路铺设完成，长钢轨应力放散、锁定后即可开展轨道精调工作。

轨道精调是通过更换扣件调整件的方法来实现，以相对精度为主，以轨道的高平顺性为核心，以期达到轨道几何形位的高精度化。

轨道精调又可分为静态调整和动态调整。

2）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，对轨道线形进行优化调整，合理控制相邻轨枕之间轨距、水平、高程、平面等变化率，使轨道静态精度满足高速行车条件。

3）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整治，对部分区段几何尺寸进行微调，对轨道线形进一步优化，是对轨道状态和精度进一步完善、提高的过程，以使轨道动、静态精度全面达到竣工验收标准。

3．无砟轨道精调的基本经验

3.1轨道精调作业流程及主要装备

（1）作业流程（图3.3.1）

图3.3.1轨道静调作业流程

（2）主要装备

轨道几何状态测量仪、全站仪、气象传感器、CPⅢ棱镜组件、调整部件等。

3.2轨道精调作业要求

（1）铺设无缝线路之后应进行轨道精调整理作业，使轨道工程施工质量符合《高速铁路轨道工程施工质量验收标准》的规定。

轨道精调可分为静态调整和动态调整两个阶段。

（2）轨道精调整理前应复测CPⅢ控制点，复测结果须经监理确认。

（3）轨道静态调整应通过全站仪自由设站，采用轨道几何状态测量仪进行检测，确定轨道几何形位调整量。

（4）轨道静态调整符合标准要求后，线路开通前应由轨道动态综合检测车进行动态质量检测（道岔及钢轨伸缩调节器与轨道一并进行）。

并依据检测数据进行动态调整。

线路动态质量检测应符合轨道动态质量检测的相关规定。

（5）轨道精调整理应在规定的作业轨温范围内进行。

（6）轨道精调应遵循“先轨向，后轨距”，“先高低，后水平”的原则。

（7）在无缝线路经精调整理后轨道工程静态验收前，应对钢轨进行预打磨作业。

打磨列车到达工地后，根据轨面状态，可采用列车运行打磨、成形打磨等方式进行作业，打磨列车应回收打磨产生的铁粉。

（8）对无缝线路钢轨位移情况每月观测一次，并填写记录。

位移观测桩处相对位移换算轨温加上原锁定轨温超出设计锁定轨温允许范围时，应及时查明原因并进行处理。

3.3轨道精调作业准备

1）无砟轨道精细调整前，应对CPⅢ控制点进行复测，复测结果须经监理确认。

2）检查轨道几何状态测量仪、全站仪等测量仪器的工作状态。

3）根据轨道结构类型和设备数量，提前配备相应数量调整件。

4）按照连续贯通里程，连续两个CPⅢ控制点之间按扣件结点沿里程增加方向单独连续编号。

5）在轨道几何状态测量仪中输入线路平、纵断面资料及CPⅢ网资料。

3.4轨道几何状态静态调整

（1）轨道检查要求

1）钢轨应无污染、无低塌、无掉块、无硬弯等缺陷。

2）扣件应安装正确，无缺少、无损坏、无污染。

扣件弹条与轨距挡板应密贴。

3）轨下垫板应安装正确，无缺少、无损坏、无偏斜、无污染、无空吊。

4）钢轨焊头平直度应符合标准要求。

（2）轨道测量要求

1）采用全站仪通过线路两侧的4对（8个）CPIII控制点进行自由设站，困难情况下，设站所用控制点不应少于6个。

自由设站应符合现行《高速铁路无砟轨道施工测量暂行标准》的规定。

2）全站仪设站的位置应靠近线路中线，设站位置首先要考虑目标距离，其次是与近处控制点之间的距离，一般应不小于15m。

3）全站仪设站完成后需测量设站所用的一个控制点对全站仪的设站进行检核，一般偏差在1mm以内。

4）换站后，应首先对上站调整到位的最后1～3个调整点位置进行复测，同一点位的横向和高程的相对偏差均不应超过±2mm。

如果复测超限，应重新设站后再次复测。

5）全站仪与轨道几何状态测量仪的观测距离宜为5m～60m。

6）采用轨道几何状态测量仪对轨道进行逐根轨枕连续测量。

轨道几何状态测量仪应由远及近靠近全站仪方向进行测量。

7）区间轨道应连续测量，分次测量时，两次测量搭接长度不应少于20m。

8）车站道岔应单独测量，与两端线路搭接长度不应少于35m。

（3）轨道静态调整量计算

1）根据测量数据，对轨道精度和线形分区段进行综合分析评价，确定需要调整的区段。

2）用软件进行调整量模拟试算，并对轨道线形进行优化，形成调整量表。

3）根据调整量表和扣件型号，选配合适的轨道挡块的规格和垫片的厚度，并在表中详细记录安装位置、方向。

4）无砟轨道静态平顺度允许偏差应符合表3.4.1的规定。

表3.4.1无砟轨道静态平顺度允许偏差

序号

项目

容许偏差

备注

1

轨距

±1mm

相对于标准轨距1435mm

变化率

1/1500

测量基长3m

2

轨向

2mm

弦长10m

2mm/测点间距8a（m）

10mm/测点间距240a（m）

弦长48a（m）

弦长480a（m）

3

高低

2mm

弦长10m

2mm/测点间距8a（m）

10mm/测点间距240a（m）

弦长48a（m）

弦长480a（m）

4

水平

2mm

不包含曲线、缓和曲线上的超高值

5

扭曲（基长3m）

2mm

包含缓和曲线上由于超高顺坡所造成的扭曲量。

6

与设计高程偏差

10mm

距水准点20m测量，测点间距5m，相邻测点的差值≤5mm；

站台处的轨道标高不应低于设计值。

7

与设计中线偏差

10mm

注：

表中a为扣件节点间距，m。

（4）轨道几何状态静态调整作业要点

1）钢轨精调作业应先确定基准轨。

曲线地段以外轨为基准轨，直线地段同前方曲线的基准轨。

2）钢轨精调时，宜先调基准轨的轨向和另一轨的高低，再调两轨的轨距和水平。

3）现场根据调整量表，对计划调整地段进行表示，严格按照确定的原则和顺序进行轨向、轨距，高低、水平的调整。

4）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椎来实现。

5）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轨底垫板来实现，板式轨道也可采用充填式垫板进行高低、水平调整，充填式垫板施工应符合《客运专线铁路无砟轨道充填式垫板暂行技术条件》（科技基[2008]74号）的规定。

6）对调整完毕的区段，用轨道几何状态测量仪进行检核测量，并对超限尺寸进行反复调整，直到确认轨道状态符合标准要求，并按相关规定提交检测成果资料。

（5）轨道静态复测

对调整完毕的区段，用轨道几何状态测量仪进行检核测量，并对超限尺寸进行反复调整，直到确认轨道状态符合标准要求，并按相关规定提交检测成果资料。

3.5轨道几何状态动态调整

（1）轨道几何状态动态检测车

1）CRH2－300型和CRH3型动车组高速综合检测列车

2）轨道检测车

（2）轨道动态检测标准

1）《客运专线铁路工程竣工验收动态检测指导意见》（铁建设[2008]7号）的规定见表3.5.1～表3.5.4。

表3.5.1轨道状态幅值评价允许偏差管理值

线路速度等级

200、250km/h

300、350km/h

级别

І级

П级

І级

П级

轨距（mm）

+4

-2

+4

-3

+3

-2

+4

-3

水平（mm）

4

5

3

5

基长2.5m三角坑（mm）

4

4

3

4

高低（mm）

4

5

3

5

轨向（mm）

4

5

3

5

车体垂向加速度（m/s2）

1.0

1.0

车体横向加速度（m/s2）

0.6

0.6

*基长18m的曲率变化率（1/m2×10-6）

1.2

1.0

*基长18m的车体横向加速度变化率（m/s3）

0.8

0.8

*基长2.5m的轨距变化率（‰）

0.8

1.0

0.8

1.0

注：

高低和轨向偏差为1.5～42m波长范围空间曲线计算零线到波峰的幅值；

水平限值不包含曲线按规定设置的超高值及超高顺坡量；

三角坑限值包含缓和曲线超高顺坡造成的扭曲量；

车体垂向加速度幅值评价采用20Hz低通滤波，车体横向加速度幅值评价采用10Hz低通滤波；

避免出现连续多波不平顺和轨向、水平逆向复合不平顺。

速度等级200km/h的线路在部分限速区段按200、250km/h区段指标评价。

*号内容为参考项目，用于辅助分析评价。

表3.5.2动力学运行安全性（稳定性）指标评判标准

项目

标准

脱轨系数Q/P

Q/P≤0.80

轮重减载率ΔΡ/P均

准静态ΔΡ/P≤0.65

动态ΔΡ/P均≤0.80

轮轴横向力H（kN）

H≤10+P0/3

构架横向加速度

采用10Hz滤波处理，峰值连续振动6次以上大于等于10m/s2为不合格

注：

表中Q：

轮轨横向力；P：

轮轨垂向力；P均：

平均静轮重；P0：

静轴重；ΔΡ：

轮轨垂向力相对平均静轮重减载量；H：

轮轴横向力。

表3.5.3动力学运行平稳性指标评判标准

优

良好

合格

≤2.5

2.5～2.75

2.75～3.0

表3.5.4长波高低和轨向不平顺允许偏差管理值

项目

200~250km/h

（1.5～70m空间曲线的零/峰值）

300~350km/h

（1.5～150m空间曲线的零/峰值）

І级

П级

І级

П级

高低（mm）

5

6

5

6

轨向（mm）

5

6

5

6

2）《客运专线300～350km/h轨道不平顺管理值审查意见》（科技基[2008]65号）的规定见表3.5.5。

表3.5.5客运专线300～350km/h轨道不平顺动态管理值

项目

作业验收管理值

日常保养管理值

舒适度

管理值

临时补修管理值

限速200km/h

超限等级

-

I

II

III

IV

42m波长

高低（mm）

3

5

8

10

11

轨向（mm）

3

4

5

6

7

120m波长

高低（mm）

4

7

9

12

15

轨向（mm）

4

6

8

10

12

轨距（mm）

+3,-2

+4,-3

+6,-4

+7,-5

+8,-6

水平（mm）

3

5

6

7

8

扭曲（mm）

3

4

6

7

8

车体垂直加速度（m/s2）

-

1.0

1.5

2.0

2.5

车体水平加速度（m/s2）

-

0.6

0.9

1.5

2.0

注：

1.表中管理值为轨道不平顺实际幅值的半峰值；

2.高低、轨向不平顺偏差管理值按照轨道实际情况评定；

3.水平偏差管理不包含曲线按照设计规定设置的超高量及超高顺坡量；

4.扭曲基长为2.5m，偏差管理值包含缓和曲线超高顺坡造成的扭曲量；

5.严格控制连续3波及多波轨向、水平不平顺和轨向水平逆向复合不平顺。

将连续3波以上的轨向（波长为20~30m）不平顺幅值控制在4mm以内。

（3）现场核对检查调整

（1）分析动态检测数据，查找超限点。

（2）采用轨道几何状态测量仪、轨道尺、弦线、塞尺等工具，对超限点进行核对检查。

（3）现场核对检查要求

1）首先必须对区段范围内的扣件、垫板进行全面检查，确认无异常后，再开始轨道几何尺寸检查。

检测调整方法同轨道静态调整方法。

2）局部短波不平顺应对轨道超限处前后各50m范围内进行全面检查，必要时扩大检查范围。

3）长波不平顺应采用轨道几何状态测量仪在波峰或波谷里程前后各150m范围内进行测量。

4）连续短波不平顺，可以采用轨道几何状态测量仪测量，也可采用人工拉弦线的方法进行测量。

（4）调整作业

1）根据现场核对检查资料计算调整量，形成调整量表。

2）轨道动态调整方法、精度要求等与轨道静态调整相同。

3）调整完毕，应对轨道几何尺寸，扣件、垫板状态进行全面复检，并对超限尺寸进行反复调整，直到确认轨道状态符合标准要求，并按相关规定提交检测成果资料。

3.6无砟道岔精调整理

施工工艺流程

施工工艺流程见图3.6.1。

图3.6.1无砟道岔精调施工基本工艺流程

（1）主要施工装备

轨道几何状态测量仪、全站仪、数字水准仪、铟瓦尺、万能道尺、支距尺、弦线（带紧线器）、螺栓紧固机、钢轨打磨机等。

（2）精调基本原则

无砟道岔精调整理应遵循“先轨向、后轨距，先高低、后水平；先直股，后曲股；先整体，后局部”和“尖轨、辙叉部位尽量少动”的原则。

（3）精调准备工作

1）将道床板及钢轨部件表面清理干净。

对粘附在道岔钢轨、扣件、轨枕或道床、道岔板上的尘土、污垢、油污等予以清除，可采用扫帚、毛刷及高压风管或水枪清理，严禁使用钢丝刷，避免破坏钢轨件表面的保护层。

2）对照道岔组装图，检查并补齐钢轨零部件或更换失效零部件，复紧各部件螺栓。

3）检查钢轨焊缝（或接头）平顺度，并打磨平顺度超标的钢轨接头或调整平顺度超标的钢轨接头。

（4）精调基本方法

1）采用轨道几何状态测量仪对道岔轨道几何状态、平面位置检查确认，对

不符合要求的项点进行调整。

2）无砟道岔轨向、高低的长波调整时，应按区间线路适应道岔轨道的原则进行调整，轨道几何状态测量仪检查长度应不小于道岔及前后各150m的轨道。

3）轨向：

根据轨距配置表调整，或通过更换轨距块或缓冲调距块，实现钢轨左右位置的调整，使得轨向符合要求。

4）高低和水平：

通过更换不同厚度的调高垫板，实现钢轨上下位置的调整，使得钢轨高低和道岔水平符合要求。

5）轨距、支距调整：

轨距和支距应根据轨距配置表调整轨距块或缓冲轨距块，确认合适后以（300～350）N·m扭矩拧紧轨下垫板螺栓，固定垫板。

6）密贴和间隔调整：

通过增减顶铁调整片，调整尖轨、心轨顶铁间隙，并同时调整轨距，确保尖轨与基本轨密贴；可动心轨在轨头切削范围内分别与两翼轨密贴，开通侧股时，叉跟尖轨尖端与短心轨密贴。

7）结合道岔高低、水平的调整，使尖轨或可动心轨轨底与台板间间隙符合规定。

8）调整限位器位置使两侧的间隙值对称均匀并满足技术要求。

（5）道岔线形测量应符合下列规定：

1）用轨道几何状态测量仪测量道岔线性，测量范围包括道岔前后各150m线路范围。

2）全站仪依据CPⅢ点在中线位置设站，采用轨道几何状态测量仪对扣件螺栓对应的轨道位置进行逐点测量，全站仪测量范围宜为（5～80）m，更换测站后，应重复测量上一测站测量的最后（6～10）根轨枕（承轨台），重复测量区应避开转辙器及辙叉区。

3）先测量直线段线型，后测量曲线段线型，并对承轨台位置按岔枕编号的方式进行标记。

（6）数据评估及调整量计算应符合下列规定：

（1）数据评估应符合下列规定：

1）道岔线性几何状态可通过测量数据进行评估，评估标准应符合相关规定。

2）将道岔转辙器区线路实测的轨距和轨向值，与设计值之差以优先直向兼顾曲向的原则单独评估。

（2）调整量计算应符合下列规定：

1）道岔线性良好、超差点少时，可直接判定道岔线性的调整量；否则用软件计算调整量。

2）调整量计算应遵循“先保证直股，再兼顾曲股；转辙器及辙叉区少动，两端线路顺接”的原则。

（7）无砟道岔轨向及轨距调整应符合下列规定：

1）优先调整道岔直基准轨的轨向，为道岔转辙器调整确定基本方向。

2）根据轨距配置表及铺岔基桩，调整道岔直股基本轨首末端位置到设计位置，沿道岔直基本轨外侧在转辙器全长范围张拉30m以上的钢弦线，检查并调整道岔直股基本轨直线度不超过1mm。

3）对照道岔组装图，使用支距尺检查直基准轨与曲基准轨之间的支距，并调整曲基准轨方向。

4）利用轨距尺检查和调整直股和曲股轨距。

5）钢弦线依次向道岔前、后方向平移，两次搭接区应不少于10m，完成道岔连接导轨、辙叉区及前后过渡段轨向和轨距的调整。

6）以直向轨距控制直尖轨后导轨方向，以支距控制曲向尖轨后导轨轨向的调整，以曲向轨距控制曲向基本轨后导轨轨向。

7）辙叉区原则上不作调整。

8）轨向和轨距调整的同时，应同时检查并调整密贴、间隙和间隔，并将轨下垫板螺栓按（300～350）N·m扭矩拧紧。

（8）无砟道岔高低及水平调整应符合下列规定：

1）将道岔转换到直股方向，以道岔尖轨一侧钢轨为基准轨，使用数字水准仪及数字铟瓦尺测量钢轨顶面高程，对照调高垫板配置表更换调高垫板。

2）以轨距尺检查并调整轨道水平。

3）直股调整完成后，将道岔转换到曲股方向。

4）以道岔直股转辙器尖轨区、辙叉区为基准调整曲股轨道高低及水平。

5）高低及水平调整的同时，应同时检查并调整密贴、间隙和间隔，并将轨下垫板螺栓按（300～350）N·m扭矩拧紧。

（9）道岔内部几何状态检查及调整应符合下列规定：

1）道岔轨道内部几何状态检查和调整项目是尖轨与基本轨密贴，尖轨与滑床板密贴，尖轨跟端限位器等。

2）道岔轨道内部几何状态的检查和调整，应安排在道岔线型调整的后期同步进行。

3）尖轨与滑床板间存在较大间隙的调整，应优先使用调高垫板，然后用滚轮调整片调整。

4）每调整完成一次，用轨道几何状态测量仪复测道岔轨道线型数据，重新评估和计算线型调整量，再重新调整和复测，重复以上过程直到评估结果显示道岔轨距、轨向合格。

5）高程调整时，以尖轨侧为基准轨，对照调整量清单直接更换调高垫板，以水平变化值控制调整量，用电子水准仪复测调整效果，不合格处重复调整及复测，再以水平控制另一股钢轨高程的调整。

6）道岔轨道长波平顺性调整应在道岔轨道短波平顺性调整合格的基础上，基本保持道岔区轨道的几何状态，通过调整道岔前后轨道线型，完成道岔轨道长波平顺性的调整。

（10）道岔转换设备安装调试完成后，应按下列要求进行道岔调试：

1）结合转换设备调试，进行道岔调整。

局部细调轨距、支距及轨向调整，重点对尖轨和可动心轨密贴段检查调整，使允许偏差符合设计要求。

2）密贴调整与转换设备调整同步进行，确保尖轨与基本轨密贴、可动心轨分别与两翼轨密贴，开通侧股时，叉跟尖轨与短心轨密贴。

3）经过道岔系统联调后，转换设备应保证可动机构在转动过程中动作平稳、灵活，无卡阻现象。

锁闭装置正常锁闭、表示正确。

4）道岔系统联调检测过程中，应对转换装置、锁闭装置工作性能检测值和道岔轨距、方向、密贴和间隔等几何尺寸检测值进行详细记录。

5）道岔系统联调到位后，应作出定位标记。

无砟道岔在动车试验期间的精调整理，应根据列车运行或动态检查发现的问题及处所，利用施工天窗按静态调整的方法进行超标处所的调整。