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摘要：针对客运专线无砟轨道长轨精调中轨道静态调整作了深入探讨，文中首次采用两遍数据采集、双曲线对比分析数据、制定适算调整过程控制标准、采用八图法优化适算方案等新技术，使适算方案技术经济性得到充分体现，解决了长轨精调一次性调整合格率低，多次调整轨道整体TQI评分值偏高的问题，缩短了无砟轨道静态调整工期。
关键词：无砟轨道 长轨精调 数据采集 试算 静态调整
Abstract: According to thestatic adjustment of railway passenger dedicated line long rail track without ballast fine adjustment made in-depth study, two times of data acquisition, data and formulating appropriate hyperbolic comparative analysis ofnumerical control standard, the adjustment process using eight graph optimalcalculation scheme and other technical means for the first time in this paper by using a suitable numerical scheme to technical economy has been fully embodiedto solve the long rail, fine tuning a one-time adjustment qualified rate is low, many times the adjust track overall TQI score is higher, shorten the ballastless trackstatic adjustment period.
Keywords：Ballastless track, long rail track accurate adjustment, data acquisition, calculation, static adjustment
1 前言
客运专线无砟轨道以线下结构稳定,以轨道平顺被世界各国普遍采用，高平顺性高精度轨道铺设是关键。轨道精度取决于道床施工精度、轨道安装精度两个方面。
道床施工过程受道床混凝土浇筑、中间垫层灌浆施工影响，承轨槽安装精度会出现不同程度损失。长轨铺设后缺陷焊缝、承轨槽误差、过渡段不均匀沉降变形也会影响轨道平顺性，线路不能够满足高速行车安全性、舒适性的要求。
图1 中国10m弦概念
为提高轨道精度，减小脱轨系数及侧垂向加速度，降低行车过程对轨道的磨损，设计轨道扣件系统用于有限范围内精度损失的轨道调整，即长轨静态精调。静态调整轨道不受列车重力荷载及冲击荷载条件下的几何状态。受轨道自身刚度影响，静态状态下的轨底吊空、漏检焊缝、扣件不密合等情况无法通过静态检测发现，因此在线路投入运营前还需通过低速轨道检测车及高速动检车分别检测轨道几何状态及力学状态。
动态精调仅检测技术不同于静态调整，动态调整同样依托静态检测查找问题点，方案适算原理、现场调整方法与静态调整一致。本文主要就客运专线无砟轨道长轨静态精调标准及原理、数据采集方法、数据较差分析、八图适算法方案优化、现场调整管理等进行深入探讨。
2原理及标准
我国轨道传统10m弦线概念为实测弦线中点处正矢值与设计正矢值之差，工务维修一般采用相对测量轨检仪初检，配合10m弦线检测正矢值，轨距尺采集轨距、水平值来开展轨道调整，如图1所示。传统检测方式速度慢，劳动强度大，精度难以满足高速铁路行车要求。
图2 德铁30m弦轨道平顺性检测示意图
德国博格板及雷达双块式无砟轨道技术引进后，德铁概念和标准逐步为国内业界认可，图2所示为德铁概念30m弦轨道平顺性检测示意图，30m弦长分为六段，每隔5m设置一对检测点，按照平均轨枕间距0.625m，8个轨枕正好一个检测间距。以P25与P33为例，两点间短波平顺性指标按下式计算:
△h=∣（h25设计 -h33设计）-（h25实测 -h33实测）∣≤2mm
长波平顺性检测每150m设置检测点一对，即240根枕正好一个检测区间。长短波不平顺性值即轨向、高低计算值，是检验轨道平顺性的主要指标之一。
高速铁路轨道静态几何状态指标涵盖平面、高程、轨向、高低、水平、扭曲五个方面内容，具体指标如下表1。
图5 轨面塌陷 图6 轨面污染
数据采集应选择在阴天无风、空气湿度小的环境条件下进行，全站仪设站精度满足X、Y方向精度优于0.7mm，H高程精度优于1mm，测站方向始终沿着同一方向前进，且最大测距不超过70m，最短测距不低于15m，避免因测站远站端及近站端受全站竖角误差影响，影响测量结果。
精调小车配合高性能全站仪共同完成轨道数据采集。高精度全站仪检测精调小车目标棱镜的三维坐标，测距0～70m范围坐标测量精度在±2mm内，精调小车内置软件通过小车几何模型推算基准轨1平面及高程，小车配备高精度轨距、水平传感器，精度优于0.3mm，集成精密测量系统集平面、高程、轨距、水平检测于一体，大大提高了现场作业效率。
全站仪及精调小车高精度传感器受环境温度、大气条件、棱镜误差、反射误差等影响，平面测站间误差2mm，受全站仪竖角测量误差大影响，高程误差可达2-4mm，不能满足轨道平顺性2mm指标精度要求。实践证明调整前要至少开展2遍轨道状态检测，且两次复测错开设站搭接位置，同时通过两遍复测数据对比查找现场部分测站粗差较大（如传感器校正不到位、设站精度偏差大、站间搭接误差大等）数据，能够更加真实反映轨道实际状态。
4 数据分析
适算方案、现场调整均以外业采集数据为基础，内业适算人员必须对数据进行分析，对两遍采集数据进行对比，对比两遍平面、高程、水平、轨距较差。实践检验证明轨距、水平传感器较为稳定，两遍数据差平均在0.2mm以内，为系统误差，不影响适算方案；平面较差次之，较差在0.6mm左右，对适算方案有部分影响；高程数据两遍较差较大，平均达到2mm，对适算方案影响较大，
依据较差表生成较差分析对比图，图7两遍较差分析曲线可得出高程两遍较差波动最大，平面次之，轨距、水平较差稳定。
图7两遍复测数据对比较差分析
重点对高程数据进行分析，对搭接位置进行注明，在适算时分析两组数据，取前后搭接平顺测量数据为适算依据，对不能辨识的较差较大的段落进行第三遍测量，确认轨道实际状态。对平面位置出现系统性较差且较差变化率平顺的可视为数据可靠，较差由设站及测量小车系统误差产生，可作为适算依据。对水平、轨距较差较大（＞0.3mm）的段落要重新开展数据采集，确认实际轨道状态。综合分析数据后，选用更能反映轨道实际状态的测量数据作为适算起算数据。
对出现突变（相邻点变化率2mm以上）的个别平面、高程、轨距、水平测点，首先对比两次数据后，结合轨道自身为刚性结构符合平顺性原则，分析相邻测点不会出现强烈突变点，故以平顺性测量数据为依据，对突变点数据进行修正。若突变点为焊缝位置，同样不适应适算调整，应记录后对钢轨工作面进行打磨处理。
5 适算调整
适算调整前首先要熟悉轨道调整的原理，本着削峰填谷的原则，轨道调整首先将基本轨的轨向、高低调整到位，然后依据轨距、水平调整非基本轨的轨向、高低同时兼顾轨距、水平。为提高一次性调整成功率，据经验可适当提高过程控制标准，实践表明以下表2作为控制标准在技术经济性方面能够达到最优效果。
适算步骤：先适算基本轨的高低，使得基本轨的短波平顺性指标达到要求。再模拟调整非基本轨的高程，使得适算后的水平（超高）值满足要求。
先适算基本轨的轨向，使得基本轨的短波平顺性指标达到要求。再模拟调整非基本轨的平面位置，使得适算后的轨距值满足要求。
适算负责人应充分了解轨道基本结构、扣件安装精度、测量系统误差尺度、模拟调整与现场调整误差等基本知识。要认识到模拟适算基础数据依然存在误差，现场调整受轨道刚度、扣件安装精度影响不能达到理想模拟调整状态。一般情况小区段（3-5根枕）现场调整能够达到模拟调整量的70%-80%，现场大区段调整能达到模拟调整量的80%-120%。
目前调整件步进单位为1mm，内业适算要做好尺度把控，调整个别轨向、高低超限0.1-0.3mm超限时应谨慎处理，对成段超限应予以调整，对个别情况应不予以调整，模拟调整完成后对个别平面高程变化率、轨距、水平变化率超过程控制指标0.3mm以内(测量误差范围内)的可以不予以调整。适算方案必须灵活掌握标准尺度，多次优化，找到技术经济平衡点。
适算方案完成后，应综合分析调整前后轨道线形各项几何参数变化。经过不断积累摸索，目前较为成熟的分析方法采用八图法。八图法对比平面、高程、水平、轨距、短波轨向、短波高低、长波轨向、长波高低较差,见图8、图9、图10、图11。八图法的应用对轨道各方面几何参数进行了全面展现，使得调整数据线形化展示，通过轨向、高低长短波整体线形控制段落整体平顺性，通过平面、高程、水平、轨距极值数据分析调整单点超限，从而做到整体到局部，做到方案最优。
形成最终方案后，生成物资材料计划及现场调整表，技术人员负责现场调整指导。
图11 轨向调整前后分析图
6 现场调整
依据适算方案，按照调整作业表对照现场轨枕编号进行调整，在钢轨顶面和轨腰处用石笔进行方向和数字的标识。注意适算方案中调整数量仅一个，现场标识挡板扣件为两个一套、高程调整仅上下调整，调整表数据标识在面向大里程左手位置，对应另一侧表示配套挡板。复核标识结果，无误后，根据作业表摆放待用调整件。
按照标识前后多松1-2对扣件，核对调整件无误后安装调整件，并做好记录。安装扣件复位至规范要求。现场调整完成后，以弦线、道尺复核调整情况是否满足要求，对存在问题的段落要分析查找原因。
按照两遍数据采集，对比分析剔除初差较大的数据后，严格过程控制标准，现场调整辅以道尺、弦线检核，一般一次能将轨道状态调整到规范要求，最后采集数据，形成轨道精调成果。
7 质量控制要点
1、数据采集前全线塞尺进行复查，并检测扣件系统是否存在遗失、污染和错误安
装等问题，确保轨道处于真实状态；
2、数据采集过程中注意尽快降低脚架高度，使得全站仪与精调小车目标棱镜高度基本一致，减小全站仪竖角误差。
图12 现场调整
3、测站搭接处理必须谨慎，站间设站搭接不低于2对CPIII控制点，且大跨度桥梁上CPIII过渡点不得使用；换站误差高程控制在2mm以内，平面控制在1.5mm以内。
4、现场调整注意不得在高温条件下连续松开3对以上扣件，一般环境条件下不得连续松开超过5对扣件，以防止钢轨受温度及内应力影响弹出。
5、在摆放调整件前、更换调整件时均须反复核对更换扣件、调整方向是否正确；更换完成后，列车运行前必须开展复测工作，检查轨道状态是否达到行车条件，避免因错误调整导致轨道状态出现突变，行车压裂承轨槽挡肩。
图 轨枕误调整导致挡肩崩裂
8 结束语
轨道精调静态调整是一项系统工程，只有做好各个环节的工作，才能避免多次调整，达到一次调整成优的状态。
本文通过多个项目经验积累形成了一套成熟的轨道精调技术体系，为今后我国无砟轨道长轨静态调整提供了借鉴。随着科学技术的发展，今后高精度仪器设备的发展，现场机械化作业程度的提高将进一步提高长轨静态精调的精度及效率。
注释1:基本轨,曲线段以曲线内轨为高程的基本轨，以曲线外轨为平面的基准轨；直线段通常约定大里程曲线为基准，与大里程曲线基准轨一致。
参考文献
[1] 《高速铁路轨道工程质量验收标准》TB10754-2010
[2] 无砟轨道长钢轨精调技术研究 《铁道建筑技术》 - 2011年4期- 周光民
论文作者:何超
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第36期
论文发表时间:2018/6/11
标签：轨道论文; 平顺论文; 轨距论文; 高程论文; 数据论文; 误差论文; 较差论文; 《建筑学研究前沿》2017年第36期论文;