張力夫 中國鐵路上海局集團有限公司上海高鐵基礎設施段

安全是鐵路運輸?shù)挠篮阒黝}。在鐵路這個大聯(lián)動機中，鐵路道岔系統(tǒng)是技術含量高、安全風險大的設備之一。滬杭高鐵自2020年10月建成通車至今已有11年。因建設起步早、施工周期短、日?？土髅芏却?，線路逐年的高負荷運轉已給道岔穩(wěn)定帶來了越來越大的壓力。因此在日常養(yǎng)修與維護作業(yè)中，需要我們以“創(chuàng)新實干，精益卓越”的上鐵精神，踏踏實實地做好高鐵道岔的維修養(yǎng)護工作，確保高鐵列車安全正點。

1 滬杭高鐵道岔的類型與特點

1.1 滬杭高鐵道岔為我國自主研發(fā)類型

高鐵道岔均為單開道岔，其種類可以按采用的技術系列、速度、軌下基礎類型進行分類。而相應的道岔號數(shù)，也即產(chǎn)品型號，則是轍叉直股與曲股夾角的余切值。道岔號數(shù)越大，道岔的全長也越長。18號道岔為60多米，30號道岔為100多米。

從技術系列上，當前我國客運專線上的道岔可分為自主研發(fā)、德國技術和法國技術三種類型（見表1）。滬杭高鐵道岔均為自主研發(fā)的高鐵系列道岔。

表1 我國高鐵常用三種技術類型的道岔參數(shù)

道岔的軌下基礎部分可分有砟與無砟道床，而且道床的類型與道岔結構設計相關，故按軌下基礎的類型又分有砟和無砟道岔。當前，時速350 km/h的客運專線均采用無砟軌道，時速250 km/h的有一部分采用了有砟軌道。滬杭高鐵時速350 km/h，道岔類型均為無砟道岔。

1.2 滬杭高鐵18號道岔特點

時速350 km/h的滬杭高鐵大量采用了18號道岔，其主要特點如下：

（1）優(yōu)化輪軌關系，采用了心軌水平藏尖式結構，可提前和縮短直尖軌輪載轉移過渡區(qū)域，提高列車直向通過道岔時的平順性。

（2）尖軌、心軌臺板表面設置減摩涂層，以減少扳動阻力。

（3）強化了轍叉跟端結構，可提高無縫線路在溫度力作用下抵抗橫向變形的能力。

（4）扣件系統(tǒng)具有高彈性，可適用于無砟軌道的調距、調高。

（5）各部連接螺栓均采用了防松設計，鋼軌、墊板、螺栓及扣件均進行了防銹處理。

（6）道岔鋼軌接頭由20個縮減為16個，優(yōu)化了配軌設計。

（7）確定了無砟軌道道岔合理軌道剛度（25±10）kN/mm。通過對岔區(qū)軌道剛度均勻化設計，彈性墊板采用分塊式結構及兩級剛度處理（見圖1），實現(xiàn)了等厚度不等剛度、低剛度條件下鋼軌高抗傾翻能力；岔區(qū)扣件采用全硫化設計，硫化墊板最長1 452 mm，大大提高了墊板及硫化工藝質量，表面平整度達0.2 mm；采用原位炭黑改性接枝技術，動靜剛度比低于1.5，扣件疲勞試驗后剛度變化小，軌距擴大量小于1 mm。

圖1 彈性墊板

（8）采用特種斷面翼軌，取消了翼軌熱鍛及焊接，提高了翼軌頂面平順度（見圖2、圖3）。

圖2 翼軌特種斷面

圖3 翼軌平面

2 滬杭高鐵常見的道岔幾何尺寸病害

2.1 道岔方向

在道岔平順性維護過程中，若忽視對道岔的整體維修，容易造成道岔及其前后線路方向不順；道岔鋪設位置不準確，遇外力易彎曲；基本軌彎折點位置不對，會致使轉轍器轉向不良；鋼軌及其聯(lián)結螺栓不符合要求，也會造成道岔方向不平順。為此，我們金山北車間海寧西工區(qū)在日常維護中特別注意對軌道線路的全面檢查，即便及時地調整道岔的方向，確保道岔前后一定區(qū)域內線路的穩(wěn)定性。

2.2 尖軌、可動心軌降低值超限

降低值是影響列車高速直向通過道岔平穩(wěn)性的關鍵技術參數(shù)。若在制造、鋪設以及運營中出現(xiàn)偏差，或是由于鋼軌長期磨耗導致降低值超限，都會出現(xiàn)晃車現(xiàn)象。做好降低值的維護是確保動車組通過高速道岔時安全、平穩(wěn)的重要指標，也是高速道岔區(qū)別于普通道岔的重點。在日常維護中不僅要控制降低值平穩(wěn)過渡，而且控制點的實際值與設計值偏差不得大于1 mm。

當發(fā)現(xiàn)降低值偏差時，需綜合分析原因，再采取相應措施（見圖4）。若降低值偏差超過1 mm且影響行車穩(wěn)定時，可先更換不同厚度基本軌軌下橡膠墊板或滑床臺，調整尖軌相對于基本軌降低值；當降低值調整量在1 mm-2 mm時，要設置兩級過渡；降低值調整量大于2 mm時，需更換尖軌與基本軌組件。

圖4 客專線道岔尖軌降低值

2.3 幾何尺寸超限

幾何尺寸超限所導致的軌道動態(tài)不平順，主要表現(xiàn)在高低、扭曲、軌距、軌向、水平、復合不平順，以及車體垂向加速度、車體橫向加速度、軌距變化率等方面，可通過每月一次的道岔幾何尺寸檢查及側磨檢查發(fā)現(xiàn)這些問題。當列車高速運行時，幾何尺寸病害是引起噪音、輪軌強烈的作用力的主要因素。長波不平順是影響動車組平穩(wěn)性、舒適性的直接指標，而短波不平順直接影響行車的安全。其調整的原則為：先水平，后方向；先整體，后局部；先直股，后曲股；先長波，后短波，直曲兼顧。主要調整參數(shù)見表2。

表2 高速鐵路正線道岔靜態(tài)幾何尺寸容許偏差管理值

（1）長波不平順

導致長波病害的原因主要有兩種：①前期道岔鋪設和精調時與前后直線均為兩個單位施工，從此在道岔前、后不可避免的形成了軌向及高低的“搭接”偏差。②后期路基不均勻沉降所導致。該病害既可通過高鐵動檢車以120 m弦長檢測，也可依靠道尺、0級小車等精測儀器進行靜態(tài)檢查，并制定精調方案。

精測作業(yè)時，需以道岔為基準，將道岔前、后線路和道岔納入一個單元進行管理，并按“道岔少動，直線順道岔”的精調原則，逐步提高岔區(qū)高低、軌向的長波平順性。

（2）短波不平順

道岔不密貼包括道岔尖軌、心軌扳不到位；道岔尖軌、心軌道岔密貼不良；鋼軌磨耗、廓形不符合標準；軌道結構不良；焊縫平直度超限，以及絕緣接頭空吊、光帶不良等病害，且都通過短波不平順來集中表現(xiàn)。

當?shù)啦戆獠坏轿粫r，工務專業(yè)應先確認是否存在卡阻現(xiàn)象，幾何結構是否滿足要求，如未發(fā)現(xiàn)缺陷，則該故障可讓電務部門去解決。對于道岔不密貼，在各牽引點尖軌與基本軌或心軌與翼軌不密貼，都需電務部門進行密貼調整。

2.4 轉轍器、轍叉部位離縫

道岔離縫主要集中在轉轍器和轍叉部位，且分為導致高低和水平不良的尖軌、心軌與滑床臺離縫，以及導致軌距和軌距變化率不良的頂鐵離縫兩類病害。前者整治時，可在岔枕與滑床板之間墊調高墊片將滑床板墊高，消除離縫。后者通常在頂鐵螺栓下以增減鐵墊片的方式，由工務、電務部門聯(lián)合作業(yè)或讓專門的道岔整治組來完成。

3 道岔軌件及聯(lián)結零件病害

高速鐵路的高安全性、高平順性，要求高速道岔應首先保持組件的穩(wěn)定性能、防爬性能、調整性能、減震性能、絕緣性能。而轉轍器和轍叉又是高速道岔最薄弱的環(huán)節(jié)，影響聯(lián)結零件主要安全性能的主要是螺栓失效和剛性不均勻，日常維修的重點須放在確保轉轍器和轍叉軌件良好上面。

3.1 尖軌跟端光帶不良

道岔鋼軌的魚鱗紋傷表現(xiàn)在軌頭踏面壓寬、肥邊、垂直磨耗和側面磨耗上，且主要是由于輪對與鋼軌頻繁接觸形成的疲勞裂紋，以及鋼軌頂層表面的擦傷變形而導致的鋼軌廓形改變，或因道岔軌距與水平的改變所造成的。魚鱗傷長久不治，不僅干擾探傷、形成掉塊，甚至會發(fā)生斷軌事件。平時可通過打磨車或小機打磨作業(yè)進行整治，或通過更高標準的精磨作業(yè)，由打磨專修小組進行預防性、修理性打磨來維護。

3.2 螺栓失效

螺栓安裝按形式可劃分為水平螺栓和豎向螺栓兩類。螺栓失效，主要包括間隔鐵螺栓、護軌螺栓、頂鐵螺栓等聯(lián)結螺栓松動或折斷，以及錨固螺栓預埋套管失效等問題（見圖5、圖6、圖7）。其中水平聯(lián)結螺栓失效所導致道岔故障的概率，遠大于豎向螺栓失效，而且還容易導致道岔定反位無表示、不能變更道岔位置等后果，直接影響行車。一旦發(fā)現(xiàn)道岔護軌螺栓、可動心軌咽喉與叉后間隔鐵螺栓、長短心軌聯(lián)結螺栓、咽喉鋼枕立柱螺栓或可動心軌凸緣與接頭鐵聯(lián)結螺栓的任何異常，都必須立即申請上道處理。若同一部位有兩根螺栓失去效力時，即禁止使用道岔。

圖5 道岔間隔鐵螺栓折斷

圖6 道岔護軌螺栓折斷

圖7 錨固螺栓折斷

從滬杭高鐵的日常維修來看，主要以支距扣板螺栓、間隔鐵螺栓折斷為多，而且多數(shù)是因鋼軌空吊，列車通過速度快所造成，可調整軌下調高墊板來解決此類問題。至于預埋套管失效的整治，通常先用水鉆鉆出失效的預埋套管后再更新，并注入防護油脂。各類螺栓的維護，均需使用檢查錘逐一敲擊檢查，而且綜合維修工區(qū)的材料間還要備齊各種型號的聯(lián)結螺栓，才能確保萬無一失。

3.3 墊片剛性不均勻

無砟軌道的彈性主要來自于墊片，故墊片的剛性均勻與否對行車的舒適性有直接的影響。導致墊片剛性不均勻的主要原因：①墊片不標準導致空吊。分布在轍叉心軌尖附近的雙孔長墊片，其墊板最長1 377 mm，僅靠兩端螺栓錨固，中間極易空吊。②電務專業(yè)長期在轍叉滑床板涂油，容易導致橡膠墊板污染而改變剛度。

第一種病害,遇動檢車檢測時會因水平過大或三角坑而被發(fā)現(xiàn)，但在日常仍需加強對長墊板與道床板間空吊、接頭空吊的檢查，以及重點地段的人工檢查。第二種病害，則需要工、電部門協(xié)調，通過涂抹專用潤滑劑來減少對橡膠墊板的化學損害。另外，日常還要嚴格按照道岔鋪設圖紙進行聯(lián)結零件的安裝，嚴禁使用非標聯(lián)結零件。

4 軌道結構病害

滬杭高鐵系列道岔多采用無砟軌道結構，由軌道板、CA砂漿層、底座板、滑動層、高強度擠塑板、側向擋塊及彈性限位板等部分組成，因此在運行中極易出現(xiàn)CA砂漿層與軌道板和支承層之間的離縫。離縫多發(fā)于高溫期間，當連續(xù)5天超過35℃時，即需進行全線軌道板普查，并對超限位置作詳細記錄。若發(fā)現(xiàn)離縫，一般采取注膠措施對無砟軌道離縫進行封閉。施工時可借助鋰電吹風機將水分烘干，以免雨水被封閉在內部，導致病害反復（見圖8）。

圖8 軌道板離縫病害

5 結論

高速鐵路的發(fā)展深刻地改變了中國人的出行方式，縮短了東南西北人們時空觀念。為了能夠更好地服務于人民群眾安全出行，還需要我們檢修養(yǎng)修工區(qū)的干部職工都對高鐵道岔的養(yǎng)修維護工作傾注更多心血。滬杭高鐵建成通車以來，歷經(jīng)了11年四季不同氣候、溫度、濕度變化和不同載荷、不同扳動頻次的考驗，我們也對道岔幾何結構尺寸、道岔結構、聯(lián)結零件、鋼軌軌件等方面的養(yǎng)護積累了大量的第一手資料，在此對實踐中遇到的道岔故障原因及維修方法略作歸納整理，希望對集團公司建立健全的高鐵線路病害問題庫，幫助大家共同減少高速鐵路道岔故障問題發(fā)生概率，起到舉一反三，未雨綢繆作用。