张秀玉

摘要：轨道衡是安装在铁路上用来对通过列车的装载货物进行计量的设备。随着国民的经济及铁路运输的迅速发展，轨道衡也更加被广泛普及。尤其在一些山区，曲线多，且坡度大的线路上安装轨道衡是否可行，是一个很重要的问题。

关键词：大坡度曲线；轨道衡；可行性

中图分类号： U213文献标识码： A

一、安装轨道衡有关计量精度的技术分析

在大坡度曲线地段安装轨道衡是否可行的根本因素就是研究坡度和曲线超高对轨道衡计量的影响。由于很多安装地段是单一坡度、曲率不变的曲线地段，可以认为是坡度和曲线的线性组合，因此就比较容易验证此处安装轨道衡的可行性。下面首先介绍下轨道衡的测试原理，然后分别就坡度和曲线影响进行分析。图1为测试原理图。

图1轨道衡测试原理图

由图1易知：

式中：Q为轨道反力，方向与钢轨垂直；R1～R4为各个压力传感器所测反力值，方向与钢轨垂直；Q1、Q2为剪力值。

1、单一坡度地段

如图2所示，坡度为i（反算坡度角为a）的单一坡度线路，Q为轨道反力，方向与钢轨垂直；P为轮重，重力方向；Fn为Q、P合力，方向与钢轨平行；f为制动力，方向与钢轨平行；由于列车是低速运行，因此Fn与f相差不大。

由图2几何关系很容易知道：，轮重P与轨道反力成线性关系，线性系数为坡度角的余弦倒数，因此只要能准确测出Q值即可准确计算出轮重P。只要压力传感器与钢轨垂直、纵向坡度与线路坡度一致，Q值即可能准确测量，所以在单一坡度上安装轨道衡测试轮重是可行的。

图2单一坡度线路受力图

2、曲线地段

如图3所示，为一曲线外轨超高受力图，外轨超高h，Q为轨道反力，方向与钢轨垂直；P为车体重，重力方向；E为Q、P合力，方向与大地水平面平行；Fn为离心力，方向与E一致；在列车通过曲线过程中， Fn与E相互抵消、保持车体平衡。

由图3几何关系很容易知道：只要压力传感器受力方向与车体重力P一致，既可准确测出车体重量。因此压力传感器的安装比较重要，传感器的安装要求如图4所示。

图3曲线段外轨超高受力图

图4曲线段传感器设置

3、结论

综合1、2可知，在单一坡度的线路或曲率不变的曲线段安装轨道衡均是可行的，某些选安装地段正好是单一坡度、曲率不变的曲线组合地段，因此只要设计好压力传感器的受力，即传感器的安装非常重要，要求传感器在线路横断面上是与大地水平面平行，在线路纵断面上与钢轨平行。通过理论计算和现场试验测试出单一坡度、曲率不变的曲线组合系数即可能准确测试出车重。

综上所述，按照使用单位对轨道衡设备的要求，在选取的单一坡度、曲率不变的曲线段上安装轨道衡是完全可行的。

二、轨道衡的安全性分析

很多地方安装轨道衡的结构是采用铁科院路通公司的 “货车运行状态地面安全监测系统（TPDS）”的轨道平台结构。TPDS自2003年在全路推广使用后，在运用的6年中从未发生任何因轨道平台而引起的行车安全问题。在2009年5月份路通公司随机抽取的数据分析中，通过所有TPDS监测系统的货车最高运行速度为111.89km/h,客车最高运行速度为206.56km/h。因此，通过现场的实践证明，TPDA的结构是安全的、可靠的，对行车不会产生任何危险，该轨道结构也得到各路局认可。

轨道衡的结构完全采用TPDS系统轨道平台的结构形式，如果安装处的线路是两种轨距交叉的线路，因此在传感器安装和布置上根据现场情况进行更改，但对轨道结构不会产生任何影响，如果安装处的行车速度不是很高，轨道衡对安装处的线路完全不会产生任何行车安全。

三、室外设备技术要求

1．线路整修

在选择的设备安装位置，应对前后线路(前400m、后100m)进行整正，整正要求如下：线路方向不平顺小于4mm，高低不平顺小于4mm，轨距误差小于+4、-2mm。消除轨道结构中的三角坑，更换轨道结构的失效零部件。消除道床板结、道碴囊，整治道床排水。

2. 测试平台划线定位

需要工具：有效长度不小于15m的钢尺、划针（在钢轨上做标记用）、适当的绝缘材料垫布（拉钢尺时垫在钢轨和钢尺之间，防止造成短路影响行车信号）等。

① 根据系统选择位置的要求，确定系统轨道平台安装的中心位置及里程，如为焊接长钢轨，中心位置应确定在25m轨的中心。

② 在设置设备间一侧的钢轨外侧轨头上，按中心位置划出系统轨道平台内侧钢轨上的中心点，假设为A。

③ 在设备间一侧钢轨外侧轨头部位以A为中心两侧按一定长度（如3m）向另外一根钢轨划圆，与另一根钢轨外侧轨头部位相交形成点步b1和b2。

④在设备间对面钢轨的外侧轨头部位找出b1和b2连线的中心点B，B点即为与A点对应的系统轨道平台在对侧钢轨上的中心点。

⑤分别以A、B为起点，以380mm（760/2）刻度对准A或B点，在内外侧钢轨外侧轨头上两个方向分别拉开钢尺，在钢尺刻度分别为760mm、1520mm、2280mm的位置划线，分别为轨道平台中A型轨枕的中心位置（设点号分别为A-3、A-2、A-1、A1、A2、A3和B-3、B-2、B-1、B1、B2、B3）。如图3-4所示：

⑥用钢尺测量A-3和B3、B-3和A3的距离，两者之差小于3mm表示上述选点过程合格，精度符合要求。否则应重复上述③～⑥过程重新划线定位，确定新的A、B点直至两者长度之差符合要求。

⑦分别以确定的A、B为起点，拉开钢尺，以380mm（760/2）刻度对准A或B点，在内外侧钢轨外侧轨头上A、B两侧钢尺刻度分别为760mm、1520mm、2280mm、3040mm、3800mm、4560mm、5320mm、6080mm、6840mm、7600mm、8360mm（760mm的整陪数）的位置划线(形成点A-11、A-9、……、A9、A11和B-11、B-9、……、B9、B11)。

⑧复核检查：用钢尺测量A-11和A11、B-11和B11的距离，应为16720mm,误差小于3mm表示上述选点过程合格。如图3-5所示：

⑨复查合格后，所划的点位为轨道平台22根轨枕的中心位置，可作为下一步施工的基准。此时应用钢角尺将划线位置延伸至轨底。

3．抽换轨枕与轨枕端部连接

①将所有轨枕平放在安装现场一侧，位置大致与钢轨上定位对应，留出线路另一侧空地用以抽出并堆放拆除下来的既有轨枕。将A型枕放置在22根轨枕的中间，并且A型枕上有穿线口的一侧朝向机房的线路一侧。

②按照工务有关规程要求，拆除既有轨枕，清理道碴，并抽换专用轨枕。拆除既有轨枕时，首先卸下轨枕连接部件、清除局部道碴，然后将轨枕抽出。安装并拖动专用轨枕时，平整道碴表面，以免拖动困难。注意保证专用轨枕上面的橡胶垫处于平整、与钢轨底板密贴的状态。抽换轨枕时注意专用轨枕的定位准确，以免后续工作难以继续。换上的专用轨枕表面纵向中心线与钢轨上刻划位置尽可能一致（左右偏差应小于2mm），同时使专用轨枕横向中心线与线路中心线一致（误差小于3mm为优）。

③抽换一根专用轨枕，将专用轨枕穿入轨下，横向穿入到位后（承轨槽对准轨底），在承轨槽上铺设橡胶板，略将轨枕上提，安装好钢轨两侧尼龙绝缘垫，安装弹条、平垫圈、M24六角头螺栓，各部件正位后，旋紧螺栓，将轨枕提起使钢轨进入承轨槽内。方正轨枕，再利用扣件将轨枕整体提起，提起程度以轨下橡胶垫板似接触非接触为宜。及时回填该轨枕下的道碴，并串碴，但暂时不进行捣固作业。

④继续按工务维修有关规定，以同样方法与步骤抽换其它轨枕。检查并方正已换上的轨枕，自平台中间向两端顺序连接已更换轨枕端部的纵向连接板及连接件，穿入连接板的高强度螺栓，进行高强度螺栓的初拧紧，拧紧力矩建议为10kgf.m左右。连接好轨枕两侧相邻的连接板和高强度螺栓后，对轨枕上钢轨扣压件进行紧固，达到弹条扣件五点着地的工作要求。再对该轨枕下部的道床进行回填和捣固。

⑤继续抽换轨枕，完成全部轨枕的更换工作。检查并方正已更换轨枕的安装位置准确无误、完成所有纵向连接板及连接件的连接，拧紧所有轨枕上钢轨扣件后进行道床捣固。

⑥同时按要求更换相邻的轨枕并调整相邻的既有轨枕的间距。安装位置的既有线路如果为Ⅲ型轨枕时，不需更换相邻轨枕，只需进行轨枕间距的调整以实现轨枕间距的过渡；安装位置的既有线路如果为Ⅱ型轨枕时两端相邻的10～15根轨枕应更换为Ⅲ型轨枕，同时实现轨枕间距的过渡。

⑦调整线路的平顺状态，进行道床捣固作业。安装区段线路的方向、轨距、高低应满足下述要求：方向不平顺小于4mm，高低不平顺小于3mm，轨距误差小于+3、-2mm，水平不平顺小于3mm，同时没有三角坑。以30kgf.m的扭矩拧紧A型轨枕上铁垫板固定螺栓的螺母。上述工作完成后，反复进行轨枕下部道床的捣固作业，保证轨枕与道床密贴和道床的密实稳定。

⑧拧紧弹条扣件固定螺栓，对连接板螺栓作二次拧紧，拧紧力矩为30kgf.m左右。

⑨再次检查线路不平顺并进行道碴回填和捣固，即可恢复通车。开通前，应进行道碴回填至正常线路要求的水平。道床的稳定等符合开通线路的要求。初期通过列车慢行，按工务有关规程逐步提高列车通过速度至正常的行车速度。初期通车及以后一定时间内应注意检查线路平顺状态并及时进行捣固。

4．测试平台连接件紧固与线路整修

轨道测试平台安装完成并通车后，应随时对局部线路状态进行观察、加强道床捣固。发现轨道不平顺状态不满足要求应及时整治并捣固。

轨道平顺状态要求：方向不平顺小于4mm，高低不平顺小于3mm，轨距误差小于+3、-1mm，测试平台中心线与线路实际中心线误差不大于3mm，没有三角坑。

通车一定时间（正线行车量较大时需要一周左右的时间）后，再次进行全面检查和捣固，通车碾压、道床完全稳定后，可局部扒碴、对轨枕之间的连接板高强度螺栓进行拧紧，拧紧力矩达到设计力距，即60～65 kgf.m。回添道碴至正常状态。

5．线上设备安装控制

轨道几何尺寸：测试平台组装后，轨道几何尺寸要严格控制,要求轨道高低不平顺小于4mm，方向不平顺小于4mm，轨距误差在(-1，+3mm)内，测试平台中心线与线路实际中心线误差不大于3mm。

铁垫板与轨枕间高强螺栓扭矩：轨道几何尺寸调整到设计要求后，铁垫板与轨枕间高强螺栓使用专用电动扳手拧紧至扭矩60kgf.m。

纵向连接板高强螺栓扭矩：测试平台纵向连接板上高强螺栓在铺设过程中只作初拧，初拧扭矩在10kgf.m左右，待所有部件安装到位，且轨道几何尺寸调整到设计要求后，二次拧紧高强螺栓至扭矩30～40kgf.m；经过一定周期的列车碾压、道床稳定后，重新调整轨道几何尺寸直到满足设计要求，再将连接板高强螺栓通过专用电动扳手拧紧至扭矩60kgf.m。

轨道纵向刚度过渡措施：测试平台安装在III型轨枕线路时，在测试平台两端与线路连接处不设过渡段。测试平台安装在II型轨枕线路时，须在测试平台两侧分别铺设10～15根III型轨枕作为过渡段。

结论：在大坡度曲线地段安装轨道衡是完全可行的。