安生兵

摘 要：該文主要介紹了天津市李港線重載鐵路官港貨運(yùn)站，就原岔區(qū)木枕交叉渡線本身存在易變形、整體穩(wěn)定性差、軌道幾何尺寸難以保持等設(shè)備缺陷問(wèn)題進(jìn)行了探討。為了徹底消除病害，確保設(shè)備質(zhì)量、運(yùn)輸安全，結(jié)合軌道線路技術(shù)規(guī)范要求，在保證交叉渡線直向順直和5 m線間距的前提下?lián)苷本€，以適當(dāng)調(diào)整正線曲線來(lái)抵消原曲線一端切線方向的改變量，從而達(dá)到由源頭上直接根除岔區(qū)軌向不良病害的目的。通過(guò)此次實(shí)施整治線路病害得到了有效控制，并取得了良好效果。同時(shí)，形成了一套技術(shù)成熟的岔區(qū)軌向不良的病害整治方法，為今后在維修養(yǎng)管整治軌向不良病害的問(wèn)題上積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。公司后續(xù)將計(jì)劃對(duì)沿線軌向不良的病害問(wèn)題安排整治，為西南環(huán)線開(kāi)通創(chuàng)造條件。

關(guān)鍵詞：鐵路岔區(qū) 軌向 整治 安全

中圖分類(lèi)號(hào)：U21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）06（c）-0047-03

在西南環(huán)線即將開(kāi)通、電氣化鐵路投入運(yùn)營(yíng)前期，針對(duì)既有正線鐵路長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)形成岔區(qū)、曲線軌向不良的病害嚴(yán)重影響了行車(chē)安全與設(shè)備養(yǎng)護(hù)困難的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)存檔技術(shù)資料發(fā)現(xiàn)，多年未對(duì)既有線軌向進(jìn)行有針對(duì)性的整治，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地測(cè)量調(diào)查，將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)線型數(shù)據(jù)在CAD圖上形成直觀的平面技術(shù)狀態(tài)對(duì)比圖，確定軌向不良問(wèn)題的存在范圍與整治措施，將技術(shù)數(shù)據(jù)資料與組織實(shí)施整治技術(shù)方法等施工經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合形成可行性施工方案，并結(jié)合行車(chē)運(yùn)營(yíng)狀況以及軌溫情況確定封鎖線路時(shí)間，以此綜合考慮上報(bào)封鎖線路施工計(jì)劃付諸實(shí)施整治作業(yè)，經(jīng)過(guò)整治線路軌向病害，從一系列的數(shù)據(jù)顯示整治效果尤為明顯。

1 岔區(qū)軌向不良病害形成的原因分析

1.1 因原設(shè)備本身缺陷而積累的病害

原既有線上的木枕交叉渡線為建設(shè)時(shí)期現(xiàn)場(chǎng)直接組裝鋪設(shè)，已經(jīng)使用數(shù)年，木枕交叉渡線本身存在易變形特點(diǎn)，在列車(chē)反復(fù)碾壓的作用下木枕交叉渡線幾何尺寸逐漸變化，經(jīng)過(guò)反復(fù)維修養(yǎng)護(hù)調(diào)整幾何尺寸，原鋪設(shè)時(shí)整體結(jié)構(gòu)已被破壞，原線間距為5 m的木枕交叉渡線已全然不是建設(shè)時(shí)的狀態(tài)，幾何尺寸發(fā)生改變。

1.2 新設(shè)備與既有線幾何尺寸不符

更新改造所更換的砼交叉渡線線間距為5 m，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地測(cè)設(shè)數(shù)據(jù)顯示，既有線線間距為5.15 m，為了滿足施工需要，施工時(shí)交叉渡線下行線因前方有一組單開(kāi)道岔與鄰線另一組單開(kāi)道岔相連導(dǎo)致此線位保持不變，而交叉渡線上行線需要與既有線線位順接上，則采取了調(diào)整交叉渡線上行線線位向外側(cè)偏移8 cm，線間距由5 m變成了5.08 m，逐步順接延伸至既有正線曲線頭線間距逐漸變大至5.15 m，不但直接改變了交叉渡線線間距，還變相改變了曲線一端的切線方向，使交叉渡線至曲線頭過(guò)渡段線型形成了不規(guī)則的折線，直接影響平面線型直順性要求，間接地造成了曲線鋼軌、道岔尖軌、基本軌及轍叉心作用邊側(cè)面磨耗以及鋼軌低接頭等病害的發(fā)生，極大地折減了設(shè)備使用壽命。

1.3 不規(guī)則線型病害引起連鎖反應(yīng)

因曲線一端切線方向被改變引起線型不規(guī)則，軌道受力不均衡，在列車(chē)反復(fù)碾壓的作用下，直接影響著整個(gè)曲線的線型穩(wěn)定，曲線線型在逐漸發(fā)生變化，為了滿足維修作用要求，維修作業(yè)僅只調(diào)整局部軌道，線型得不到整體性的恢復(fù)調(diào)整，曲線線型因不規(guī)則反復(fù)變化也逐漸變得不平順起來(lái)，形成長(zhǎng)期的連鎖變化，導(dǎo)致病害復(fù)雜難治。

1.4 人工維修作業(yè)局限性形成病害。

既有線路建設(shè)時(shí)期，路基填筑土質(zhì)為普通黏土，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不高，導(dǎo)致基床沉降量大，而既有線又為碎石道碴道床，人工搗固密實(shí)度不高，從基礎(chǔ)至道床整體穩(wěn)定性都很差。在重載列車(chē)的沖擊下，線路易出現(xiàn)不均勻沉降，為了滿足日常維修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)需要，維修作業(yè)僅只能依靠人工配合小型軟軸搗固機(jī)搗固，僅局部范圍調(diào)整沉降變化改善道床縱斷面高低及軌面水平狀態(tài)，難以直接恢復(fù)整體的縱斷面線型及穩(wěn)定道床的作用，從整體上看縱斷面線型還是未得到實(shí)質(zhì)性的恢復(fù)。因線型不平順而導(dǎo)致列車(chē)運(yùn)行時(shí)軌道受力不均衡，直接影響著線路出現(xiàn)不均勻的沉降變形，線路的穩(wěn)定難以保持，致使線路軌道結(jié)構(gòu)加劇變化。

2 實(shí)施病害整治的方法及過(guò)程

2.1 測(cè)設(shè)采集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)放樣等前期準(zhǔn)備工作

（1）對(duì)李港線上、下行正線曲線、交叉渡線、相鄰單開(kāi)道岔及其前后300 m線路按5 m步長(zhǎng)分中標(biāo)出線路中心線點(diǎn)位。

（2）在線路兩側(cè)設(shè)置控制點(diǎn)位建立任意坐標(biāo)系。

（3）采用GPS-RTK測(cè)量技術(shù)直接對(duì)所有中心線點(diǎn)位進(jìn)行采集坐標(biāo)數(shù)據(jù)，形成能反映實(shí)地線型的高精度數(shù)據(jù)群。

（4）通過(guò)坐標(biāo)數(shù)據(jù)利用展點(diǎn)的成圖方式，在CAD軟件中繪制實(shí)地線型平面圖。

（5）通過(guò)原始圖形，確定線型基準(zhǔn)線。先對(duì)下行線交叉渡線及相鄰單開(kāi)道岔正線直向、曲線、直線線型實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行線型擬合，擬合計(jì)算發(fā)現(xiàn)下行線線型平順性基本符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求，確定以下行正線為基線保持不變。

（6）結(jié)合數(shù)學(xué)模型與坐標(biāo)法測(cè)量線型數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合計(jì)算，方法如下：①順次求出通過(guò)連續(xù)3點(diǎn)的圓曲線半徑及圓心坐標(biāo)。②求各測(cè)點(diǎn)的曲率并初選曲線半徑。③初選緩和曲線長(zhǎng)。④繪制曲線。⑤優(yōu)化計(jì)算求撥距值。

將計(jì)算得到的半徑、緩和曲線長(zhǎng)、圓心坐標(biāo)作為設(shè)計(jì)參數(shù)，在圓曲線范圍內(nèi)，通過(guò)求出各點(diǎn)到圓心距離再減去半徑值作為各點(diǎn)的撥距值；在緩和曲線范圍內(nèi)，將曲線長(zhǎng)、緩和曲線長(zhǎng)、半徑作為參數(shù)，求出對(duì)應(yīng)點(diǎn)的緩和曲線上各點(diǎn)的坐標(biāo)值，并求出該點(diǎn)到對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)的距離作為該點(diǎn)的撥距，求出的撥距值不一定滿足要求，需要通過(guò)優(yōu)化的方法求出最優(yōu)解。

優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)：使各測(cè)點(diǎn)撥距的絕對(duì)值之和為最小或使各測(cè)點(diǎn)撥距的平方和最小。

約束條件：使各測(cè)點(diǎn)撥距的絕對(duì)值的最大值不超過(guò)一常數(shù)。

優(yōu)化參數(shù)：半徑、前緩和曲線長(zhǎng)、后緩和曲線長(zhǎng)。

優(yōu)化步長(zhǎng)：半徑根據(jù)需要可取0.5 m或0.1 m，前緩和曲線長(zhǎng)、后緩和曲線長(zhǎng)可取10 m。endprint

優(yōu)化步驟：第一，將求出的半徑作為初始值，按優(yōu)化步長(zhǎng)的正反兩個(gè)方向值對(duì)半徑優(yōu)化取舍，直至目標(biāo)函數(shù)值滿足要求為止。第二，將求出的初選前緩和曲線長(zhǎng)、后緩和曲線長(zhǎng)作為初始值，按優(yōu)化步長(zhǎng)的正反兩個(gè)方向值對(duì)前緩和曲線長(zhǎng)、后緩和曲線長(zhǎng)進(jìn)行優(yōu)化取舍，直至目標(biāo)函數(shù)值滿足要求為止。第三，將以上兩步求出的半徑、前緩和曲線長(zhǎng)、后緩和曲線長(zhǎng)進(jìn)行綜合優(yōu)化取舍，直至目標(biāo)函數(shù)值滿足要求為止。

通過(guò)以上優(yōu)化后求出的半徑、前緩和曲線長(zhǎng)、后緩和曲線長(zhǎng)即可作為設(shè)計(jì)參數(shù)值。

（7）考慮到交叉渡線結(jié)構(gòu)的特殊性，只有在滿足其線間距為5 m的前提下時(shí)，才能確保交叉渡線的線型結(jié)構(gòu)得到控制。以交叉渡線下行正線直向?yàn)榛€，以5 m線間距為控制垂線，使交叉渡線上行正線直向及其延伸線至正線曲線頭過(guò)渡段直線平行于交叉渡線下行線直向，確定交叉渡線上行正線及其延伸線直線方向（即曲線一端的切線方向），然后通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)擬合曲線另一端切線方向確定直線方向，并以設(shè)備臺(tái)賬原曲線半徑、緩長(zhǎng)等要素作為計(jì)算參數(shù)進(jìn)行擬合，確定擬合調(diào)整結(jié)果以其滿足撥道量最小為原則，所計(jì)算的既有上行線各測(cè)點(diǎn)與相對(duì)應(yīng)的新擬合線各點(diǎn)位的偏移量即撥道量數(shù)據(jù)。

（8）在新擬合線上取得曲線要素，并以10 m為步長(zhǎng)，分別取得各點(diǎn)位及曲線5個(gè)主樁點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

（9）利用新曲線坐標(biāo)數(shù)據(jù)，在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)各點(diǎn)位進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量放線定位、標(biāo)出撥道量，并將新放線點(diǎn)位以引點(diǎn)的方式將各點(diǎn)位引至下行線鋼軌非作用邊做出標(biāo)記，為撥道調(diào)整做準(zhǔn)備。

2.2 線路調(diào)整施工作業(yè)方法及過(guò)程

（1）公司組織相關(guān)主要負(fù)責(zé)人召開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)分解布置會(huì)。

（2）根據(jù)制定的施工方案，對(duì)施工人員、機(jī)具、車(chē)輛等進(jìn)行統(tǒng)籌安排、部署。

（3）根據(jù)線路封鎖起止時(shí)間，制定出指導(dǎo)性強(qiáng)的專項(xiàng)施工進(jìn)度控制圖，并嚴(yán)格予以執(zhí)行。

（4）結(jié)合線路調(diào)整長(zhǎng)度情況，以公司董事長(zhǎng)為現(xiàn)場(chǎng)總指揮，公司各部門(mén)負(fù)責(zé)人帶隊(duì)分成幾個(gè)平行作業(yè)小組，每個(gè)小組由技術(shù)和生產(chǎn)負(fù)責(zé)人帶隊(duì)組成，各個(gè)小組承擔(dān)各自管段線路撥移作業(yè)，撥移量卡控以各引點(diǎn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，施工人員扒開(kāi)撥移側(cè)軌枕頭部道碴以減小橫向阻力，施工人員聽(tīng)從指揮、統(tǒng)一行動(dòng)，組成齒條起撥道機(jī)聯(lián)合作業(yè)組在道心向撥移側(cè)方向同時(shí)撥移線路，撥移作業(yè)量以直至達(dá)到與各引點(diǎn)數(shù)據(jù)相吻合為準(zhǔn)，人工目測(cè)軌道微調(diào)至圓順，技術(shù)負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)復(fù)核各引點(diǎn)數(shù)據(jù)直至無(wú)偏差，生產(chǎn)負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)安排施工人員填碴、搗固、整細(xì)。

（5）大型搗固機(jī)作業(yè)組以新曲線要素為作業(yè)依據(jù)，根據(jù)大型搗固機(jī)作業(yè)特點(diǎn)由交叉渡線上行線直向向正線曲線方向作業(yè)，并以新確定的曲線頭ZH點(diǎn)為超高設(shè)置起點(diǎn)，以曲線尾HZ點(diǎn)為超高設(shè)置終點(diǎn)，設(shè)置數(shù)據(jù)、操作大型搗固機(jī)對(duì)線路起撥道、搗固作業(yè)。

（6）大型搗固機(jī)作業(yè)完畢后與車(chē)站值班員聯(lián)控撤出現(xiàn)場(chǎng)，人工恢復(fù)線路外觀，施工人員、機(jī)具撤離現(xiàn)場(chǎng)，施工現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人查看線路，并與運(yùn)輸調(diào)度匯報(bào)施工情況請(qǐng)求開(kāi)通線路，現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)員撤除作業(yè)標(biāo)志，車(chē)站駐站聯(lián)絡(luò)員填寫(xiě)消點(diǎn)手續(xù)并撤離，按施工作業(yè)計(jì)劃要求開(kāi)通線路，如有限速地段，限速牌根據(jù)施工計(jì)劃要求設(shè)置直至恢復(fù)常速方能撤除、離開(kāi)，確保線路恢復(fù)正常運(yùn)營(yíng)速度。

3 整治病害工作實(shí)施后的效果

經(jīng)過(guò)對(duì)岔區(qū)交叉渡線、曲線、直線段的線型進(jìn)行調(diào)整后，由技術(shù)員針對(duì)近幾個(gè)月的監(jiān)測(cè)情況來(lái)看，岔區(qū)范圍的曲線鋼軌、道岔尖軌、基本軌及轍叉心作用邊側(cè)面磨耗程度有了較明顯的減緩，線路整體縱斷面高低線型、平面直順性線型從穩(wěn)定性程度上得到了有效控制，既延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命，又減輕了維修作業(yè)強(qiáng)度，同時(shí)也取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益，最終保證了列車(chē)安全、平穩(wěn)通過(guò)。

4 今后維修整治病害工作的發(fā)展方向

通過(guò)實(shí)施有效的整治工作后，鑒于整治病害工作起到了顯著效果，公司積極組織技術(shù)人員，對(duì)管段內(nèi)既有線軌向不良病害，尤其是車(chē)站岔區(qū)正線范圍內(nèi)的軌向不良病害進(jìn)行了全面調(diào)查、研究，并根據(jù)病害出現(xiàn)的輕重緩急情況統(tǒng)籌考慮、酌情安排，制定了可實(shí)施的施工方案，陸續(xù)安排人員上報(bào)天窗修施工計(jì)劃、組織開(kāi)展施工整治前的準(zhǔn)備工作，主要結(jié)合岔區(qū)道岔、曲線、直線等線路線型軌向不良的薄弱設(shè)備地段有針對(duì)性地開(kāi)展了病害整治工作，力求在西南環(huán)線電氣化鐵路投入運(yùn)營(yíng)前完成整個(gè)既有線病害的整治工作，為即將運(yùn)行環(huán)保的電氣化鐵路、列車(chē)提速、運(yùn)輸增量作足準(zhǔn)備。在提升設(shè)備質(zhì)量的同時(shí)，不斷地追求提升維修養(yǎng)管施工作業(yè)技術(shù)水平，為公司在鐵路軌道維修養(yǎng)管方面有更好地發(fā)展做出應(yīng)有的努力。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，經(jīng)過(guò)一系列的調(diào)查研究，并結(jié)合既有線的實(shí)際現(xiàn)狀，通過(guò)前期對(duì)既有線進(jìn)行測(cè)量調(diào)查及后期組織實(shí)施整治等全過(guò)程工作的有機(jī)統(tǒng)一，將既有線測(cè)量數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)完美地結(jié)合在CAD圖上完成了調(diào)整后的線型數(shù)據(jù)技術(shù)資料，將多年積累的施工整治方法與線型優(yōu)化整治技術(shù)結(jié)合在一起，形成了一套完整的既有線軌向不良病害的整治施工作業(yè)技術(shù)方法，在李港鐵路沿線70多公里的既有線路范圍內(nèi)付諸了實(shí)施，通過(guò)此次整治，線路軌向病害得到了根治，線路設(shè)備狀態(tài)得到了有效提升，從此解決了長(zhǎng)期存在的維修作業(yè)、大機(jī)搗固作業(yè)等養(yǎng)護(hù)困難和影響行車(chē)安全因素存在的問(wèn)題，從源頭上改變了既有不良線型引起的多種病害，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)層面達(dá)到了預(yù)期的良好效果，同時(shí)為以后的維修養(yǎng)護(hù)工作發(fā)展開(kāi)辟了新思路。

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