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1、高速道岔养护维修,道岔由于其结构复杂、轮轨相互作用强烈，导致其病害较多，历来是铁路养修的重点和难点。然而，在高速铁路线上，由于白天全封闭运行，只有在夜间天窗时间对其进行检测与维护。为长期保持道岔的高技术性能，有效掌控其工作状态，尽可能减少养护维修工作量，迫切需要开展高速道岔养护维修技术的研究。,目录,1.高速道岔不平顺控制2.高速道岔轮轨关系维护3.高度道岔扣件系统刚度维护4.高速道岔检测要求5.高度道岔部件更换要求,1.高速道岔不平顺控制,轨道不平顺是机车车辆产生振动、轮轨噪声、动作用力的主要诱因，对行车的安全平稳产生重要影响，速度越高影响越大。,1.高速道岔不平顺控制,1.1长波不平顺控制
2、1.2短波不平顺控制1.3几何形位精细调整1.4转换不足位移控制1.5尖轨跟端“碎弯”控制,长波不平顺控制,高速车辆车体的自振频率多在11.5Hz，300km/h350km/速度区间内易引起车体谐振、使车体平稳性恶化的不平顺波长约为80100米。而高速18号道岔全长仅69米，若采用过去常规的10或20米弦长进行道岔几何不平顺的检测，将无法获取长波不平顺状态。,某车站6#道岔各项几何尺寸采用常规方法检测均在维修标准内，但是直向过岔时仍有晃车现象，采用轨检小车对道岔前后线路及岔区直股高低和方向结果如下：,高低不平顺,方向不平顺,不平顺进行检测后发现，该道岔正好位于波长为80米的高低不平顺中，不平顺
3、幅度约为4mm，同时还位于波长为82米的方向不平顺中，不平顺幅度约为5.5mm，这就是引起该道岔晃车的主要原因。因此，在高速道岔维护中，首先必须重视长波不平顺的检测。长波不平顺的检测，需将道岔及其前后各200米以上的区间线路视为一个独立检测单元；其次，应采用轨检小车、激光测试系统等先进的检测手段，获取长波不平顺的正确量值，有针对性地对道岔几何状态进行养护控制。,短波不平顺控制,高速行车条件下，幅值微小的轨面不平顺也可能引起轮轨强烈的冲击振动，产生很大的轮轨作用力。以0.1mm低凹焊缝为例：如160km/h的轮轨作用力约为206kN，则300km/h时的轮轨作用力就已达到了490kN。由此可见：
4、列车速度越高，各项动力学指数大致呈单调上升趋势，且增大速度较快。,轨面短波不平顺不仅会引发强烈的轮轨冲击，还可导致轮重减载率下降、钢轨断裂，乃至恶性脱轨事故，在高速条件下，它还将引起很大的轮轨噪声。同时，波长短于2米的焊缝不平、轨面剥离、擦伤、波形磨耗等各种微小的轨面短波不平顺均是发展形成更大的严重不平顺、恶化轨道几何状态的重要根源。,当动车组以250km/h的速度直向过岔时：尖轨跟端焊接不平顺在0.2mm/m范围内，减载率不超过0.3；尖轨跟端焊接不平顺达到0.7mm/m时，减载率已超过了0.6的安全限度。,焊缝不平顺为0.7mm/m时的减载率,焊缝不平顺为0.2mm/m时的减载率,因此，在
5、高速道岔的养护维修过程中，应重视钢轨焊接和接头打磨工作，严格控制钢轨焊接接头的打磨质量，同样，对其他类型的轨面短波不平顺也应予以充分重视。,道岔转辙器部分最后一牵引点距离尖轨跟端通常有58m，在滑床台摩擦力作用下，此部分尖轨不容易转换到位，称为“转换不足位移”，造成该处轨距减小，与顶铁离缝，也将影响高速列车的运行平稳性。计算分析表明：滑床台摩擦系数越低，牵引点距离尖轨跟端越近，转换不足位移越小。,转换不足位移控制,当该不足位移超过容许限值时：1.检查高速道岔中辊轮滑床台在尖轨转换过程中是否发挥了将滑动摩擦转变为滚动摩擦的作用，否则就应将辊轮调高至适当的位置；2.检查该部分尖轨是否发生了弯曲变形
6、，若存在这种变形，就需进行顶弯矫直或更换尖轨；3.在转换阻力不超限的情况下，还可从设计上优化牵引点位置或尖轨跟端位置，以缩短最后一牵引点距离尖轨跟端的自由段长度，或者在两者间增设牵引点。,未安装滚轮,滚轮未调整到位,1）辊轮调整应在道岔尖轨闭合和打开定位正确的条件下进行。2）在闭合状态下，双辊轮中的内侧辊轮与尖轨轨底边缘间的空隙应小于2mm，内侧和外侧辊轮相对于滑床台上表面的高差应为23mm；单个辊轮与尖轨间的空隙应小于2mm，相对于滑床台上表面的高差应为23mm。3）在打开状态下，滑床板表面与尖轨轨底间的空隙应为23mm。滚轮调整,尖轨跟端碎弯控制,高速道岔均为无缝道岔，为控制尖轨的伸缩位移
7、不超过电务锁闭机构的容许位移，避免发生转换卡阻现象，尖轨跟端均设置有一定数量的间隔铁或限位器，可将道岔里轨的部分温度力传递至基本轨上，并限制尖轨的伸缩位移。提速无缝道岔的使用经验表明，尖轨跟端处容易形成“碎弯”，从而影响列车过岔时的平稳性。,尖轨跟端碎弯,造成“碎弯”主要原因有：1.无缝道岔中温度力过大，导致传力部件受力过大；2.道岔里轨扣件松弛或辙叉产生了较大纵向爬行，导致里轨伸缩位移过大；3.道岔侧股未焊连，导致尖轨跟端处直侧股钢轨伸缩位移相差过大；4.间隔铁尺寸偏差过大，里轨伸缩时产生楔形作用；5.限位器子母块贴靠面不吻合，发生线接触而产生扭转等。,针对不同的原因，采取相应的措施：1.进
8、行道岔温度力放散；2.拧紧钢轨扣件，强化辙叉跟端间隔铁结构，加强道岔尾端防爬能力；3.侧股焊连长度不短于75米；打磨间隔铁使之与两钢轨轨腰轮廓相吻合；4.打磨限位器子母块贴靠面。5.此外，因高速道岔锁闭机构进行了结构优化设计，尖轨容许伸缩位移已提高至25mm，当尖轨尖端伸缩位移小于该数值时，可取消跟端间隔铁或限位器的传力作用。,2.高速道岔轮轨关系,2.1转辙器及辙叉部分轮轨关系2.2可动轨件贴靠状态养护2.3钢轨顶面轮廓维护,转辙器及辙叉部分轮轨关系维护,道岔尖轨及心轨是引导列车从一股钢轨过渡至另一股钢轨的重要部件，其尖端细而薄，低于基本轨与翼轨，沿线路纵向逐渐加宽和加高。,基本轨到尖轨,通
9、过辙叉由翼轨向心轨,到心轨上,重心先降低后升高；轮轨接触点先外移后内移。,车轮逐渐离开翼轨，锥形和磨耗形踏面车轮，随接触点的外移而逐渐下降。,车轮又逐渐恢复到原水平面。,因此车轮过岔时，会产生不平顺，这将产生附加动力作用，限制着过岔速度的提高。同时，由于车轮两侧的横向蠕滑力不等，将导致车轮发生横移，继而影响行车平稳性。因此，道岔的轮轨关系是影响行车平稳性与安全性的重要因素。道岔动力学研究表明：尖轨与基本轨的顶面高差，决定着轮载在两钢轨间过渡的范围大小和轮载转换的快慢程度，尖轨顶面纵坡越小，轮载过渡的范围就越长，尖轨完全承受列车荷载的断面就越大，但是因轮载转换的速度较慢，左右侧轮轨间的横向蠕滑力
10、不均作用时间长，列车直向过岔时的平稳性就越低。,经过上述研究，我国高速道岔采用了特有的缩短轮载过渡范围设计，轮轨过渡范围由过去常规的顶宽2050mm缩短至顶宽1540mm。这种创新设计与德国道岔FAKOP轨距加宽设计具有相同的行车舒适性。由此，在高速道岔制造、铺设技术条件中对尖轨及心轨顶宽20、35mm等控制断面与基本轨、翼轨的相对高差做了严格规定，其偏差不得超过1mm。,尖轨与基本轨顶面高差远低于设计值，轮载过渡范围为尖轨顶宽4065mm，因此直尖轨侧面有较明显的轮缘贴靠痕迹，说明轮对横移量较大，范围较广，从而导致行车平稳性较差。更换合格的新尖轨后，晃车现象立即消除了。,铁路道岔尖轨顶面超差
11、,尖轨降低值的相关实验 在试验中，当动车组以速度180km/h通过6号道岔的转辙器部分时，机车添乘人员感到轻微晃车。为解决这一问题，对四组道岔作了进一步比较分析，发现该道岔直尖轨降低值不符合设计要求,对比四组道岔可以发现，6号道岔的尖轨降低值与设计相差最大，尤其在关键的35和50mm断面分别差1.01.2mm。观察尖轨光带变化可以发现，6号道岔尖轨光带较长，一直延伸到60mm断面以后，说明直到60mm断面，仍未完全完成由基本轨到尖轨的过渡。6号道岔和8号道岔的光带对比见下图。,6号道岔尖轨35mm处光带,8号道岔尖轨35mm处光带,6号道岔尖轨50mm处光带,8号道岔尖轨50mm处光带,通过更
12、换一定数量的基本轨下橡胶垫板来调整降低值，使之符合要求。更换橡胶垫板的数量和规格如下表所示。6号岔位道岔更换橡胶垫板的数量和规格,更换胶垫后6号道岔尖轨35mm 和50mm断面光带,更换胶垫后基本轨光带的变化,尖轨降低值的相关实验53mm断面尖轨垂直力波形也发生了变化，更换前如左作图所示，垂直力大小不一，离散性很强，反映出轮对走行的不稳定性。更换后波形如右图所示，受力均匀，很有规律，反映出轮对主要走行在尖轨上。,可动轨件贴靠状态养护,尖轨及心轨等可动轨件通过滑床台板的支撑保持其竖向位置，通过顶铁的支撑及牵引点的锁闭保持其横向位置。因此若可动轨件与基本轨（或翼轨）、滑床台板、顶铁出现离缝，必将影
13、响动态轮轨关系。在转辙器部分两牵引点间还安装有密贴检查器，实时监测尖轨与基本轨间的密贴状态。,因此高速道岔维修标准中对这些部位的离缝值较提速道岔有更为严格的规定。此外，对尖轨及心轨的竖向跳动（即动态离缝）也有较严格的控制，除了安装有防跳卡铁外，顶铁也兼有防止尖轨和心轨上跳的功能，因此在高速道岔的养护维修中，还需对这些部件的功能状态进行检察和维护。,钢轨顶面轮廓维护,道岔区轮轨关系除了前述的尖轨、心轨顶面降低值外，还包括尖轨及心轨的踏面轮廓形状、轨底坡或轨顶坡的设置等，若钢轨顶面轮廓不符合标准或轨底坡设置不对，均将导致高速行车条件下的轮轨关系发生变化，也是引发列车晃车的诱因，通过现场反映出来就是
14、：钢轨顶面的轮轨接触光带呈非均匀变化。,尖轨跟端成型段部分若未进行顶面轮廓的通长加工，极易出现轮轨接触点沿道岔方向的突变，如图所示，左端轮轨接触点靠近尖轨外侧，右端轮轨接触点靠近尖轨内侧，动车组通过该处时晃车明显.,道岔顶面轮廓不符合标准,尖轨顶面轮廓加工若与设计断面偏差较大，其轨顶坡与导曲线钢轨的轨底坡将可能不吻合，而形成轮轨接触点的突变，如图所示，尖轨上轮轨接触点靠近内侧，说明轨顶坡不足，而导曲线钢轨上轮轨接触点靠近外侧，说明轨底坡偏大，两钢轨焊接部分轨顶面不平直度达0.5mm/m，是一个显著的晃车点。,道岔轨底坡不良,道岔尖轨、尖基轨高差,道岔直尖轨降低值调整方案,在高速道岔养护维修过程
15、中，需针对这种轮轨接触点突变（钢轨顶面光带突变、紊乱）的现象，进行轨顶轮廓的修正性打磨。,3.高速道岔扣件系统刚度维护,高速道岔区轨道竖向刚度由扣件系统刚度和道床刚度所组成，对于无砟轨道而言，轨道的弹性完全取决于其扣件系统。动力学分析表明：轨道刚度越大，整体弹性越差，轮轨间的动力作用越大，道岔部件的伤损越严重，因此在养护维修过程中需注重保证轨道的弹性。,3.高速道岔扣件系统刚度维护,3.1扣件系统刚度维护3.2道床刚度维护3.3弹性扣压件和压力维护,扣件系统刚度维护,为了保证行车舒适性，采用了扣件系统刚度沿道岔方向的均匀化设计，通过改变弹性垫层的分块结构及整体硫化设计，使得橡胶垫层厚度不变的情
16、况下，岔区各部位整体刚度相当，且在道岔前后设置了轨道刚度过渡段。同时，为保证尖轨与基本轨的相对顶面高差和正确的轮轨关系，双层弹性的扣件系统采取了“上硬下软”的设计原则，轨下垫层的刚度远大于板下垫层的刚度。,系统刚度维护注意事项：1.在高速道岔养护维修过程中，应特别注意扣件系统弹性的保持，及时更换老化的橡胶垫层；2.并注意扣件系统弹性的均匀性，避免涂油等措施对橡胶垫层的腐蚀，避免轨道刚度发生突变；3.注意扣件系统各弹性垫层刚度的匹配，避免造成动态轮轨关系的变化。,由于采取了辊轮滑床板结构，尖轨转换摩擦系数已大幅度降低，无需再进行滑床台板的涂油，否则将导致橡胶垫层损伤老化，从而影响轨道整体刚度的分
17、布，如图所示。,滑床台板涂油对橡胶垫层的腐蚀造成刚度不均,可动心轨滑床板涂液体润滑油,道床刚度维护,有砟轨道而言，道床是道岔区轨道弹性的主要来源。保持高速道岔道床合适的弹性，可降低轮轨动力作用，减少道岔几何形位的变化.因此，我国有砟轨道 高速道岔的养护维修宜注 重对道床弹性的保持，缩 短捣固周期，保持道床的 稳定。,法国高速道岔道床弹性的保持,道砟脏污,弹性扣压件和压力维护,为实现高速道岔钢轨的弹性扣压，基本轨内侧、护轨范围内基本轨内侧均采用了扣压力强的“几形”弹性夹。在高速道岔的养护维修中，应注意这些隐蔽部位扣压件的正常工作状态，在安装弹性夹时还应避免将弹性夹的薄弱前端伸入基本轨轨底造成该处
18、动态轮轨关系发生突变，胶济线道岔在试铺过程中就发生过类似的情况而导致动车组过岔时晃车。,4.高速道岔电务设备（了解）,4.1电务设备维护4.2融雪系统的配套4.3检测系统的研制,电务设备维护,维护注意事项：1.检查各紧固件是否齐全，各部螺栓是否紧固并达到规定的拧紧力矩；2.各绝缘件安装正确，不遗漏，不破损；3.托板与岔枕联结牢固，并与道岔直股基本轨垂直；4.锁闭铁、锁钩与锁闭杆接触的摩擦面及运动范围内应保持清洁、无异物，锁钩孔内应注润滑油，保证锁钩能沿销轴自由串动，避免转换卡阻；5.道岔转换过程中，锁钩应动作平稳，与锁闭铁结合良好，无别劲、卡阻现象；,6.表示拉杆接头与尖端铁的连接应牢固、不松
19、动；7.道岔在定位和反位时，在密贴段的牵引点位置，尖轨（心轨）与基本轨（翼轨）间有4mm及其以上水平间隙时，不应锁闭；（重点）8.道岔在定位和反位时，在密贴检查器位置，尖轨与基本轨间有 5mm以上水平间隙时无表示；（重点）9.应经常测试转换阻力是否满足转辙机输出力要求；每天至少应进行一次转换，以确定是否存在尖轨及心轨折断，并放散锁钩应力以避免转换卡阻的发生。,尖轨与基本轨间异物,融雪系统的配套,寒冬季节，若道岔中存有积雪或积冰，将有可能导致斥离尖轨与基本轨间因积雪或冰块而不能转换到位，密贴尖轨或心轨因积冰而与基本轨、翼轨或滑床台板冻结而不能转换。国外研制有各种道岔融雪系统，利用燃气加热、热水循
20、环、管道输送热空气、盐水喷射、电加热等方式除雪除冰。我国目前也开发出电加热方式的道岔融雪系统。,采用在道岔上安装电加热元件，并配套控制设备，通过采集钢轨温度、空气温度和积雪等信息，自动控制道岔加热系统的工作，可实现远程集中监控，动态监视环境温度、铁轨温度、降雪状态和加热融雪系统的工作状态等参数，有效适应铁路高速、安全和自动化等要求。,道岔融雪系统,其特点是：1.电加热元件工作可靠、寿命长，在基本轨上安装直型电加热元件和在滑床板上安装的L型电加热元件均能满足道岔融雪要求；2.系统具有手动、自动控制和远程控制功能，能满足一般线路、干线、客运专线不同线路的需要；3.直型电加热元件安装简便，对工务养护
21、作业基本无影响。,目前我国的道岔维修都为故障后的维修。在高速线路上，道岔一旦出现故障将严重影响铁路的运营，甚至会发生灾难性的事故。显然，这种维修方式已不能适应铁路技术的发展及白天封闭运行不上道检查的需要。随着铁路运营速度的提高，对铁路道岔转换设备状态的实时监测，已是保障道岔设备安全和实现状态修的关键手段。,道岔检测系统的配套,道岔监测系统通过对道岔尖轨和心轨密贴状态、振动加速度、转辙机转换阻力、转换时间、电流、电压、环境温度及道岔几何状态等相关参数进行实时监测，为现场维护提供道岔系统的实时信息，为实现“状态修”提供决策参考。,道岔监测系统,道岔检测系统的配套,5.高速道岔检测要求,5.1几何状
22、态的动静态检测5.2钢轨探伤5.3专用检测仪器的配置与研制,几何状态的动静态检测,高速道岔的动态几何状态宜采用等速综合检测车进行检测，低速轨检测车不能完全反映高速行车条件下的动态几何形位变化，且检测波长较短，不能真正起到对高速道岔养护维修的指导作用。高速道岔的静态几何状态检测包括几何尺寸检查、密贴及轮轨关系。几何尺寸检查宜在CP精测网中采用带棱镜的轨检小车逐枕检查。,从过去常规的相对测量向绝对测量转变，这种轨检小车通常采用高精度的传感器，精确测量轨向、高低、轨距、水平、里程等内部几何状态参数，并与高精度的全站仪进行最佳组合，将数据通过无线通讯与计算机联接，利用软件对数据进行分析，将轨距、水平、
23、高程、中线等调整量实时显示出来，测量自动化程度高，人工干预少，可用在无砟轨道及道岔铺设、长钢轨线路整理、铺设精度检查、竣工验收、既有线日常养护和检查、与捣固车配合进行精确施工等环节，是无砟轨道及道岔铺设施工测量和运营中对轨道位置进行检查调整较为理想的测量设备。,道岔尖轨及可动心轨是易损件，其使用寿命要低于道岔中其他钢轨件，在白天封闭运行过程中一旦发生折断，特别是在不经常转换的岔位发生折断现象，且不易发现，若断缝处出现折角或错牙，在高速行车条件下将会发生灾难性的后果。,钢轨探伤,因此，一方面要求道岔每天至少检查一次，另一方面要求加强钢轨的探伤检查，缩短探伤周期，此外还应对提速道岔中曾出现过的尖轨
24、、心轨、翼轨、护轨、焊缝折断部位重点检查。,专用检测仪器的配置与研制,6.高速道岔部件更换要求,6.1备品备件的储存6.2维修专用机具与工具6.3长大轨件的吊装与更换,备品备件的储存,为确保道岔备品备件的平顺性，在储存过程中应注意如下几点：1.码放尖轨与基本轨组装件、可动心轨辙叉组装件、配轨、轨排的场地应平整，道岔钢轨件分类存放，并保留临时固定装置；2.尖轨与基本轨组装件、可动心轨辙叉组装件、配轨、轨排码垛层数不宜多于4层，每层用木质垫块垫实垫平，垫块应按高度方向垂直设置；,3.岔枕按长短顺序码垛，每层岔枕间应有竖向对齐的两块垫木，码垛不应超过6层；4.岔枕运输、装卸、堆放时，套管和支撑螺栓孔
25、应封闭，防止落入泥土等杂物；5.道岔所有的零部件在运输、储存时应采取防雨措施。,维修专用机具与工具,高速道岔养护维修过程中，应配备专用的维修机具与工具，如：平板车，大吨位吊车、专用吊具、大型道岔捣固机和稳定车、道岔打磨列车、弯轨器、弹性夹及辊轮安装工具等。,长大轨件的吊装与更换,1.尖轨与基本轨组装件、可动心轨辙叉组装件、配轨、轨排应采用不致使其产生塑性变形的运输方式，并采用专用夹具将其固定在运输车辆上；2.岔枕采用平板车或专用车辆运输，多层码垛时，每层应用木质垫块垫实垫平，组装有铁垫板的岔枕，层间垫块的高度应高于铁垫板；3.转换设备应采用专用包装箱包装运输。,4.吊装注意事项：道岔尖轨与基本
26、轨组装件、可动心轨辙叉组装件、长度大于15米的配轨及箱装零件，都应使用大型起重机械装卸。起吊时应使用吊装扁担梁和柔性吊带，绳索的吊点布置应根据工件重心和长度计算确定，禁止单点起吊。吊装扁担梁吊点布置间距不大于5m。,严禁野蛮装卸，尖轨与基本轨组装件、可动心轨辙叉组装件、配轨、轨排均应使用起重机械和吊具在标明的起吊点起吊，不应产生塑性变形，禁止任意或单点起吊及人工推撬装卸作业；混凝土岔枕应使用起重机械装卸，并采取措施防止岔枕互相碰撞。,钢轨吊装,岔枕吊装,野蛮装卸,总结,针对高速度要求，应注重长波及短波不平顺的控制；针对高安全性与高平稳性要求，应注重尖轨及基本轨顶面高差、滑床台板及顶铁离缝、轨底坡、钢轨顶面轮廓等轮轨关系的维护；针对高舒适性要求，应注重轨道刚度的维护；针对高平顺性要求，应注重备品备件的储存、运输和吊装工艺；针对白天封闭运行条件下的高可靠性要求，应注重钢轨几何状态检测、钢轨探伤、电务转换测试、融雪装置及监测系统的配置等。,谢谢！,
