徐幼成 上海铁路局合肥工务段

合武线是我国第一条按照250km/h设计和建设的有砟快速客运专线，动车运营时速为200～250km，其位于安徽省中西部、湖北省东部，东起合肥枢纽站，向西经安徽省合肥、六安、金寨，湖北省麻城等站，终至武汉枢纽汉口站，是中国东西向干线沪汉蓉快速通道的组成部分，建成后将是我国中西部地区与东部沿海地区的一条快速通道。合武铁路正线全长359.361km，桥隧总长为182.895km，2008年12月31日全线开通，2009年4月1日开行动车组。我段管辖正线延长353.466km，站线延长40.437km，道岔86组（其中正线69组），其中曲线有66条，累计长度130.26km，占线路总长的三分之一还多，最大半径11950m、最小半径5462m。货物列车最高时速120km。如何控制好线路质量，确保动车组列车高速、安全、平稳运行，这给我段线路养护维修工作提出了更高的要求，特别是长大曲线，部分曲线中还设有竖曲线，控制好曲线的动静态几何尺寸容许偏差成为我们养护维修的重点。实践证明形成曲线病害的根源是来自于机车车辆与轨道相互作用，而曲线轨道比直线轨道受机车车辆的冲击力更大、更复杂，加之构造特殊，因而曲线轨道是铁路线路的薄弱环节之一，极容易产生病害。

1 影响曲线质量控制的因素

1.1 曲线头尾反弯或“鹅头”

曲线方向不良多发生在曲线头尾处，曲线头尾出现反弯或“鹅头”的主要原因是养护维修作业方法不当，如目视指挥拨道过程中的人为因素影响，习惯于上挑，从而破坏了曲线头尾的正确位置；临时补修和经常保养作业时，使用简易法拨道，由曲线中间向两端拨道对曲线产生反压，也会产生曲线的反弯或“鹅头”；设置曲线缓和曲线长度、超高及轨距加宽递减不合理，也会产生曲线“鹅头”；曲线头尾处道床横向阻力不足时，在列车动力的冲击作用下，也会产生曲线“鹅头”。

1.2 轨道复合不平顺影响

线路在同一位置上同时存在垂向和横向不平顺时，称为轨道复合不平顺。轨道复合不平顺具有多种形式，当存在水平和方向逆相位复合不平顺时，其对行车安全所造成的危害，较单项不平顺和其他复合不平顺状态更为严重。水平和三角坑属于轨道垂向不平顺，正矢和轨距递减不平顺是横向不平顺。钢轨存在硬弯或在日常保养作业时，如改道作业中没有综合考虑轨道方向、曲线圆顺度，造成的局部轨距递减不顺或者轨距逆相位复合，也极易产生轨道复合不平顺。因此，当轨道存在逆相位复合不平顺时，更容易产生水平加速度和曲率变化率超限。

1.3 水平振动加速度影响

1.3.1 列车作用力影响

列车在通过曲线段时，机车车辆的转向架最好以自由内接的形式通过，即机车车辆的转向架的最前位车轮轮缘与外轨作用边接触，其它车轮轮缘无接触地在轨道上自由行驶。当列车由直线段进入曲线段时，仍然会保持原有的行驶方向惯性，这时候主要是靠外轨的约束和引导方才会沿着曲线轨道行驶。而这种强制约束和引导就会产生横向振动，主要有导向横向振动、摩擦横向振动、轨道几何尺寸偏差引起的横向振动、未被平衡的离心力引起的横向振动等。轨道检查车测量的水平振动加速度是上述横向振动引起的综合振动，它的大小和作用方向与轨道几何状态、车辆转向架内接形式、轮轨接触状态及列车速度等因素有关，其中轨道几何尺寸偏差和未被平衡的横向振动是主要因素。

1.3.2 曲线过、欠超高值影响

高速铁路欠、过超高允许值详见表1[1]，曲线欠、过超高值大于80mm时，乘客舒适度变化规律是由一般向较差。根据轨检车数据统计分析，当曲线欠超高值大于90mm时，Ⅱ级以内的水平加速度将成倍增加。合武线设计是客货混跑线路，为控制曲线欠超高而设置较大的的超高值是不现实的，而且由于缓和曲线长度限制，超高顺坡率也不可能无限大。现场能控制在不超过1/（10υmax）[2]规定值（最高速度200～250km/h时为0.5～0.4‰）以下是最理想的状态。如采取降低超高的做法，来满足超高顺坡率的要求，会使曲线的欠超高更大，相对而言，水平加速度出分的可能性也将更大。

表1高速铁路欠、过超高允许值 单位：mm

1.4 曲线圆顺度影响

1.4.1 曲线曲率影响

对一条曲线来说，在圆顺度理想状态下，其半径是一个不变的常数，而实际上，在列车荷载的不断冲击下，曲线的圆顺度是变化的。

由公式（1）可以看出曲率△与曲线半径R成反比关系。

由（1）、（2）公式则可推导出 f=50000×△成立，而曲率的变化也可以通过正矢来反映其变化规律，如果正矢好，则曲率就稳定，反之正矢差则曲率变化大，曲线的圆顺度就差。

根据轨检车对超限峰值摘取的原理，当曲线不圆顺时，即在一个检测距离范围内有多处不圆顺，如出现缓和曲线现场正矢与计划正矢差之差、圆曲线正矢连续差时，会产生偏差叠加现象，轨检车会检测出高一级别的超限。特别是曲线头尾存在“鹅头”、反弯或线路纵断面不良时，极容易产生晃车现象。在对轨检车检测分析中，曲线的圆顺度是造成曲率变化率扣分的主要原因。

1.4.2 养护方法不当影响

曲线养护不当也是造成曲线不平圆顺的主要原因。在拨正曲线工作时，没有结合轨道几何尺寸偏差值的影响，而单纯拨道。如钢轨硬弯、轨距递减不顺、轨底坡不一致，造成拨道后不能巩固方向。拨正曲线时，没考虑道床横向阻力的作用，拨正时强压钢轨，使拨道后钢轨很快发生弹性恢复。

2 控制措施

2.1 整治曲线反弯或“鹅头”，保持曲线头尾的位置

在曲线整治作业前，首先要把曲线两端直线大方向拨好，使曲线头尾处于正确的位置上，与前后直线线路衔接顺直。曲线头尾出现反弯或“鹅头”时，必须及时整治，以免加剧曲线方向不良。曲线头尾的直线段必须采取激光拨道，每隔200～400m确定激光对中点，每次拨道量不宜超过30mm，超过30mm要分次拨道。

按规定合理设置好缓和曲线各点正矢，曲线头尾直缓（ZH）或缓直（HZ）点正矢做到宁大勿小。我国高速铁路规定，旅客乘坐舒适度要求的竖向离心加速度允许值取0.4m/s2，当超过这个值时，缓和曲线的超高顺坡要做到“削顶补坑”，即以竖曲线线型连接，缓和曲线始点直缓（ZH）点为补坑（超高大点），缓和曲线终点圆缓（YH）点为削顶（超高小点）。在缓和曲线的始点和终点设置的竖曲线小长度不宜小于25m，并以曲线HY和YH点作为竖曲线的顶点，竖曲线半径不得小于15000m。

2.2 合理设置欠、过超高

列车运行至曲线地段时，会产生离心力使乘客感觉不适，因此曲线地段应根据列车运行速度及曲线半径进行超高设计。超高H计算公式为：（式中v为设计速度，R为曲线半径）。对于高低速列车共线的情况，还要对曲线超高进行合理匹配，合武铁路是按250km／h客运列车和120km／h货物列车匹配、“欠小过大”的设计原则来设置曲线超高。其中欠超高允许值影响旅客乘坐的舒适度，在超高设置时将高速列车欠超高控制在“良好40mm”左右，过超高控制在“一般80mm”以内，使高速列车获得较好的乘坐舒适度（见表1）。

2.3 制定曲线静态几何尺寸容许偏差管理值规定

为实现对高速线路养护和质量的有效控制，我段根据轨道检查车对峰值管理项目内容，即轨道动态局部不平顺十个检查项目（轨距、水平、高低、轨向、三角坑、车体垂向振动加速度、横向振动加速度、加速度的变化率、轨距变化率和曲率变化率），制定曲线静态几何尺寸容许偏差管理值规定。轨道静态几何尺寸容许偏差管理值、曲线正矢容许偏差管理值分别见表2和表3。

表2线路轨道静态几何尺寸容许偏差管理值 单位：mm

表3曲线正矢容许偏差管理值 单位：mm

2.4 建立曲线横距精确定位系统

建立曲线横距（精确定位系统），采用控制桩进行三维控制，曲线地段每20m埋设一处，自曲线起始里程埋起，至曲线终点不足20m按实际长度埋设，保证最后一根桩对准曲线终点。每半年刷新一次曲线的各种标志，包括曲线要素、超高、正矢以及线下的反光标牌等，要求正确清晰，对反光标牌损坏的要及时更换新标牌。曲线横距容许偏差管理值分别按表4规定。

表4曲线横距容许偏差管理值 单位：mm

2.5 检查与偏差处置

2.5.1 动态检测与偏差处置

客运专线以动态检查为主，静态检查为辅。目前动态检测主要有四种方式：一是铁道部动检车；二是部、局轨道检查车；三是车载式线路检查仪；四是便携式线路检查仪。

动检车是同速检测（250km/h）每月三次，上、中、下旬各一次；轨检车是低速检测（200km/h以下）每月一次。除此之外，动车组机车上还装有晃车仪，以及日常添乘检查。对动态检查出现的Ⅱ级及以上报警处所，及时传至相关车间和工区，以便工区派员现场进行复核，对于确实存在的病害则利用当日的维修天窗进行消灭。同时根据轨道实际状态制定维修计划，进行日常保养、预防性计划维修和紧急补修。

2.5.2 静态检查与偏差处置

线路车间每季度用手推式轨道检查仪对曲线全面检查一遍。对静态检查出的Ⅱ级及以上偏差，工区应及时消灭。轨距、水平检查时要做到逐根检查。作业验收时，轨距递减率控制在0.3‰以内，水平连续2mm范围内，递减率也控制在0.3‰以内。正矢用20m弦绳测量时，每5m点逐点检查，正矢标定精确到小数点后一位，现场检查目估到小数点后一位。2.5.3晃车点检查与偏差处置

(1)晃车点正矢检查与偏差处置。对动检车、添乘机车等检查出来的不良处所，检查时找准晃点对应的现场地点，在前后各延长30m范围内，用20m弦线按2.5m加密逐点检查，记录下现场量测各点的实际正矢，以平均值为该段曲线的设计正矢，算出现场正矢和该平均值的差值，同时用简易拨道法计算出各点的拨量(详见图1)。

图1 晃点加密2.5m检查图

平均正矢计算公式为：F=（f1+f2+f3+f4+f5+f6+…+fn）/N，偏差处置时，按照计算出的拨量，对点依次进行拨道。对局部存在反向弯曲的地点，宜采用四台拨道器对向拨道。拨道后及时回填道碴，平整道床。拨道完毕后，全面复查一遍该区段正矢，偏差大的再重复上一流程，直到所有正矢差满足表3规定限值，本次作业完毕。

（2）晃车点轨道不平顺检查与偏差处置。曲线轨道不平顺处所起道作业时，在作业点前后轨枕头外侧应有足够的道砟。起道量控制在30mm左右，捣固前先放正枕木，一律用电动捣固棒捣固，要注意捣固均匀，消灭暗坑吊板。捣固作业时，做到夯拍道床边坡和砟肩同步进行。对小方向和轨距变化率超过0.3‰的的部位，通过细拨细改矫直钢轨硬弯，达到方向良好。改道时以调整轨距块为主，及时消灭扣板离缝现象。

2.6 制定曲线地段大机作业标准

合武线养护维修作业采用机械化，它不仅提高了养护维修的工作效率，而且提高了养护维修的质量。人工作业只是在检测车检测出现个别晃车点时，才由养路工区上道作业。大型养路机械组合主要由捣固机（D）、稳定车（W）、配碴车（P）组成，每2D1W1P为1个作业组进行实施（3X捣固机按2D1P配置）。前面一台捣固机按精确法起拨道，后面一台捣固机顺平，随后稳定、配碴。

2.6.1 大机作业准备

(1)大机作业前，车间安排人员对曲线头尾直线段的大方向进行预拨。

(2)轨距、胶垫必须整正到位。轨距控制在（0，-1.5）之间，轨距变化率严格控制在0.3‰以内，且连续10块板无交替变化；橡胶垫板无缺少、损坏、歪斜。

(3)零配件齐全有效。轨距挡板位置准确，平贴轨底，顶紧挡肩；弹条扣件螺栓扭矩达到80～150Nm，弹条中部前端下颚贴紧轨距挡板（离缝不大于1mm）；螺杆除锈涂油。

(4)预卸预拉石砟。捣固作业前预拉石砟，根据起道量提前预卸石砟，保证捣固区域和砟肩堆满石砟；稳定作业前及时回填镐窝，保证左右股道床石砟均衡；不得破坏捣固车夯拍成形的砟肩面。

(5)轨枕状态良好。大机作业前更换失效轨枕；轨枕间距达标，不得歪斜。

(6)提供技术资料和起拨道量。准确提供曲线要素等技术资料。作业前应利用精测桩复核曲线正矢，线形不良曲线必须重新精测，确定曲线要素并计算拨道量，个别正矢点偏差也应提供拨量，每隔5根轨枕标注；直线段每隔200～400m提供激光对中拨道量；作业前利用精测桩，组织纵断面测量，拉坡设计计算起道量，竖曲线地段起道量进行修正，每隔5根轨枕标注起道量。

2.6.2 大机作业方法

(1)大机起道。采取精确法起道，起道量原则上控制在30mm以下。实际起道量超过40mm时分层起道。遇有线桥结合部、桥涵过渡段、大抬道等薄弱地段视具体情况安排补强捣稳。

(2)大机拨道。直线地段采取激光拨道，无激光或激光不能正常使用时，禁止作业；曲线必须按提供的拨量精确拨道。

(3)大机起拨道应在直线上顺坡，严禁在缓和曲线顺坡，顺坡长度不小于起道高度的1600倍，严格控制并确认起止点起道量、拨道量全部归零。

(4)大机捣固。线路捣固必须按“2X”自动作业模式作业，全部两次插镐逐孔连续捣固，钢轨接头（包括绝缘接头）等薄弱处所插镐4次加强，插镐深度设置416mm（Ⅲ型枕），夹持时间0.6s或以上，捣镐下插深度须达到枕底以下15mm，夹持压力和夹持幅度必须达到规定要求。稳定车桥上作业时，要求道砟厚度不小于150mm，振动频率不小于30Hz，并不得在桥梁范围内起停振。

(5)砟肩夯拍。与捣固同步全程振动夯拍道床砟肩，夯拍激振器必须打开，增强捣固密实效果。

(6)动力稳定：中低速稳定，垂直预加载8.0～10.0MPa，预置下沉量 5～12(mm)，振动频率 28～35Hz，作业速度 0.8～1.5km/h。当天捣固应同步、连续、匀速稳定，稳定作业严禁出现脱节现象。

(7)检测记录。捣固车、稳定车作业时同步使用记录仪，全程检测作业后线路水平、轨向和曲线超高、正矢，监控作业质量。记录数据作为验收依据，并保存一年备查。

(8)配砟整形。捣前配砟捣后整形，配砟整形车来回作业，保证捣固前捣固区域配足道砟，捣固后砟肩堆高、道床断面符合标准。

2.6.3 大机作业验收标准

(1)捣固作业标准。捣镐下插后与轨枕面平齐的位置必须在镐掌上沿248mm以上；夹持油缸的伸出量必须达到50mm以上；作业后轨枕没有插痕。

(2)线路定位系统质量标准。线路定位系统采用垂距控制纵断面，采用横距控制平面。允许偏差为：垂距差10mm，垂距变化值0.2mm/m。

(3)作业质量标准执行表2、表3中的第一项作业验收标准。

3 结束语

合武线开通运营一年多来，特别是2009年4月1日动车组正式开行以来，我段安全优质地完成了线路质量的动静态几何尺寸容许偏差控制，特别是对曲线轨道静态几何尺寸容许偏差做到了有序可控，乘客舒适度良好，实现了动车组安全、平稳运行。铁道部0#动检车优良率达100%，均km扣分小于0.6。

高速铁路在我国的发展仍处起步阶段，养护维修标准仍在处在逐步完善过程中，特别是对于高速线路曲线的养护和质量控制更是处在研究与应用相互论证的阶段。对于普通铁路（120km/h以下），我们的养护维修工作积累了几十年的经验，形成了较完整的养护维修体系，但高速铁路不同于普通铁路，更何况曲线病害的形成原因错综复杂，要实现对高速铁路的有效控制，应加强轨道动态检测力度，及时掌握轨道质量状态，指导线路养护维修，确保铁路运输安全。对此笔者有以下几点体会：

(1)国外轨检车技术已向着无移动部件、检测项目齐全、故障判断高智能化、检测系统网络化、检测数据处理科学化的方向发展。加快引进并消化国外高速检测新技术，研制适合我国高速铁路的动检车，加强对长波的检测。

(2)高速铁路的养护工作仍然要认真贯彻“预防为主，防治结合，修养并重”原则，严格执行综合维修、经常保养和临时补修标准化作业程序，把轨道不平顺管理作为工务部门的重要工作来抓，综合提高线路的安全性和稳定性。

(3)合理地实施“天窗修”和“状态修”，各项检查及作业应尽可能地全部安排在天窗点内进行，避免行车干扰。有条件时，天窗点尽量安排在白天进行，这样能够提高作业质量，降低养修成本，消除夜间施工作业的不利因素。

(4)建立全路和地区性地面综合数据处理中心，并建设相应信息系统，负责所辖范围内固定设备、设施检测和维修信息的数据处理，进行恶化趋势分析。根据处理、分析结果，制定工务设备、设施养护维修计划建议，提供对养护维修的决策支持。