CN112962367B - 一种齿轨铁路有砟轨道系统的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及齿轨铁路施工技术领域，具体涉及一种齿轨铁路有砟轨道系统的施工方法，具体采用先按照齿条底部与轨枕固定的连接孔的纵向间隔预先铺设轨枕，然后安装齿条，并在齿条的安装过程中调整轨枕的相对位置，最后再安装钢轨的施工方式，使轨枕优先适应齿条安装结构，保证了齿条的安装精度，较大程度地减少了修正次数、避免反复调节轨枕、钢轨与齿条之间的安装位置，降低了劳动强度，解决了传统轨道施工工艺与齿条纵向安装高精度需求之间的矛盾，更能有效保证在施工过程中的齿条纵向精度问题。

Description

一种齿轨铁路有砟轨道系统的施工方法

技术领域

本发明涉及齿轨铁路施工技术领域，特别是一种齿轨铁路有砟轨道系统的施工方法。

背景技术

齿轨铁路是一种采用齿轮齿轨传动，主要服务于地形起伏较大的山地型城镇（社区）、景区和矿区交通的中小运量轨道交通系统。相比于依靠轮轨蠕滑运行的传统铁路，齿轨铁路的显著区别在于：在轨道中心线处铺设有一条与钢轨平行的齿轨，一般为齿条结构，齿轨通过扣件固定于轨枕上；对应地，在行走齿轨铁路的机车上安装有与齿轨相匹配的啮合齿轮，通过齿轮与齿轨之间的啮合力克服钢轮与钢轨间粘着力不足的问题，从而具备较大的爬坡能力。

在对传统铁路有砟轨道系统进行施工时，由于钢轨的型面具有连续性，因此传统铁路在施工过程中，针对钢轨与轨下基础之间的纵向固定并不需要特殊关注，因此施工过程一般是先将轨枕按一定间距放置，将钢轨固定于轨枕上，形成轨排结构，然后将轨排结构放置于路基面，再进行铺砟工作，最后对轨排进行高度调整。

但对于齿轨铁路，受齿轮与齿条啮合影响，齿条需要较高的加工精度用于与齿轮之间的啮合驱动，同时也需要较高要求的安装精度以在与轨枕安装施工后保证相邻两根齿条的位置精度；相邻两根齿条之间的位置精度是保证齿轨铁路能否正常运行的重要因素。齿条通常加工有连接孔，用于通过连接扣件与轨枕固定。在实际安装施工过程中，由于齿条的制作误差或者安装误差，齿条常按照常规施工方式安装在已组装好的轨排结构上，齿条的安装质量差，需要多次反复修正钢轨与轨枕的位置，耗时长，投入劳动强度大。

因此，现有申请号为CN201910585456.1的专利文献在此基础上针对齿条安装不良或无法安装的问题，提出了一种用于齿轨及齿轨座的防错位连接扣件，其根据错位值的大小来通过更换不同设置位置定位块的齿轨安装定位板，来解决齿条安装不良的问题。采用该技术方案，虽然可使齿条连接孔自适应于已预先铺设好的钢轨-轨枕结构，但是该防错位连接扣件结构及其施工方法较为复杂，齿条上的连接孔位置不明确，但扣件结构需要与之匹配，可实施性较差。

因此，需要提供一种齿轨铁路用的施工优化方案，结合齿条自身结构受齿距影响的因素，对齿条的施工安装工艺进行特殊考虑，将齿条与传统钢轨安装统筹考虑，在保证齿条纵向精度的同时提高施工效率。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术轨道系统施工工艺难以微调轨枕位置以适应齿条系统高精度的安装要求的问题，提供一种齿轨铁路有砟轨道系统的施工方法，解决齿条施工安装所需的纵向精度与传统铁路轨排施工工艺的技术冲突。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种齿轨铁路有砟轨道系统的施工方法，包括以下步骤：

A.根据多根相连齿条上设置的用于连接轨枕的连接孔所在位置，预先分别铺设轨枕；

B.依次安装齿条，同时依次根据连接孔位置调整相应轨枕的位置，完成齿条与轨枕之间的预固定安装；

C.位于齿条两侧安装钢轨，钢轨安装于轨枕上，进行静态调整；

D.检测齿条安装精度，若不符合要求则进行修正，直至符合设计要求。

本发明采用先按照齿条上与轨枕固定的连接孔之间的纵向间隔预先铺设轨枕，然后安装齿条，并在齿条的安装过程中调整轨枕的相对位置，最后再安装钢轨的施工方式，使轨枕优先适应齿条安装结构，保证了齿条的安装精度，较大程度地减少了修正次数，避免反复调节轨枕、钢轨与齿条之间的安装位置，降低了劳动强度，解决了传统轨道施工工艺与齿条纵向安装高精度需求之间的矛盾，更能有效保证在施工过程中的齿条纵向精度问题。

优选地，应用于有砟轨道系统施工，在步骤C中，可先在轨枕两侧安装工具轨，形成齿条-工具轨轨排单元，其中工具轨的长度为单根齿条长度的整数倍；然后将齿条-工具轨轨排单元放置于路基表面上后，铺设道砟；再将齿条-工具轨轨排单元抬高至设计轨道高度面，整固道砟，再继续铺设下一个齿条-工具轨轨排单元，直至至少铺设完成两个齿条-工具轨轨排单元后，将工具轨更换为钢轨一，再对轨道进行静态调整，使轨道精度达到平顺性要求的规范标准，满足高速行车条件。

其中，钢轨一为普通长钢轨（标准轨），其长度大多为12.5m、25m或者100m；工具轨也是钢轨，一般短于长钢轨，长度不定，本文中的工具轨长度与单根齿条是等倍数关系。先铺设工具轨后换铺成钢轨一，可以有效减少钢轨焊缝，减小列车振动，保证线路平顺，同时提高施工效率。

轨道静态调整是在联调联试之前根据轨道静态测量数据对轨道进行全面、系统地分析调整，将轨道几何尺寸调整到允许范围内，对轨道线型进行优化调整，合理控制轨距、水平、轨向、高低等变化率，使轨道静态调整满足高速行车条件。“静态调整”是本领域技术人员施工的专用技术用语。

优选地，在步骤B中，采用齿条工装器具辅助安装相邻两根齿条，调整相邻两根齿条之间的纵向齿距，以保证相邻齿条之间紧密接洽，使齿轨列车平稳、顺畅运行；或者将齿条工装器具应用于步骤D中，对相邻两根齿条之间的对接精度进行检测或调整，保证齿条的安装精度。

进一步地，齿条工装器具包括啮合齿条和底座，底座为通槽结构，啮合齿条嵌入安装于通槽中，通槽的深度大于啮合齿条的齿谷到槽底面之间的距离，啮合齿条与齿条同宽且能够与齿条相啮合；将齿条工装器具放置于两个相邻齿条的接合处，将啮合齿条与其中一根齿条完全啮合，检测相邻齿条是否与工装器具的啮合齿条呈完全啮合状态，或者调整相邻的另一根齿条及相应轨枕位置，直至相邻两根齿条与啮合齿条完全啮合。

相邻两根齿条在安装时，采用等模数及压力角的高精度齿条工装器具，反向与相邻齿条的两个齿进行啮合，以进行调整相邻齿条间的纵向齿距，减小误差；同时使在齿条啮合时其齿峰也嵌入通槽内部，以保证相邻两根齿条之间的横向安装精度。

进一步地，底座上沿轨向设置两个导轨，两个导轨竖向设置并穿过横跨在钢轨上的机架一，两个导轨露出机架一的部分通过提杆连接；将机架一横跨在钢轨上，以钢轨为基准，通过两个导轨的位置反映齿条的安装高度，可检测出相邻两根齿条的高程差。

优选地，在步骤D中，基于钢轨，采用齿轨检测装置对齿条进行横向轨距和高程偏差检测。

优选地，齿轨检测装置包括带有轮毂的机架二、水平测量模块和高度测量模块；机架二横跨在钢轨上，通过水平测量模块检测齿条的横向安装位置，通过高度测量模块检测齿条的垂向安装位置，判断齿条的安装质量；其中，水平测量模块包括第一水平标尺和第二水平标尺，第一水平标尺用于定位检测齿条和钢轨一侧之间的距离，第二水平标尺用于定位检测齿条和钢轨另一侧之间的距离，第一水平标尺和第二水平标尺均与机架二滑动连接；高度测量模块包括用于定位齿条的安装座，安装座上沿轨向设有两个竖向设置的高程标尺，两个高程标尺均与机架二滑动连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明通过钢轨与轨枕适应齿条的方式解决了传统轨道施工工艺与齿条纵向安装之间的矛盾，本发明能够微调轨枕位置以适应齿条系统高精度的安装要求，有效保证在运营过程中的齿条纵向精度问题，完善了国内该制式轨道交通轨道系统的施工方法。

2、本发明采用齿条工装器具可用来辅助安装齿条施工，在齿条安装的过程中就将齿条的安装位置进行实时限位和检测，方便实时调整，包括横向安装、纵向齿距及垂向误差，安装误差减小且可控，避免多次调试，提高了施工效率；齿条工装器具又能用来检测相邻两根齿条的安装精度是否达标，保证相邻两根齿条之间的纵向齿距满足齿轨列车平稳运行要求。

3、本发明采用齿轨检测装置对安装齿条进行横向轨距和高程偏差检测，横向轨距和高程偏差检测均选取两个不同检测点将其位置作差，所测得的水平数据与高程数据较为准确可靠，能够为后续齿轨调整方案提供数据支撑，保证齿轨线路的安装精度和运营安全。

附图说明

图1是齿轨铁路有砟轨道系统的施工流程图。

图2是齿轨铁路有砟轨道系统的结构示意图。

图3是图2的正面图。

图4是齿条的结构示意图。

图5是齿条工装器具辅助安装齿条时的工作状态图（省略部分结构）。

图6是齿条工装器具辅助安装齿条时的另一种工作状态图。

图7是齿轨检测装置的工作状态图。

图8是齿轨检测装置的结构示意图。

图9是齿轨检测装置的俯视图。

图标：1-齿条；2-轨枕；3-钢轨；4-连接孔；5-道砟；6-齿条工装器具；61-啮合齿条；62-底座；63-导轨；64-机架一；65-提杆；7-齿轨检测装置；71-机架二；72-第一水平标尺；73-第二水平标尺；74-安装座；75-高程标尺；8-齿轨扣件。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种齿轨铁路有砟轨道系统的施工方法，如图1-图4，包括以下步骤：

（1）根据多根齿条1上设置的定位用的连接孔4的纵向间隔，预先将轨枕2纵向排布，使轨枕2与连接孔4的位置大致对应，待后期定位调整。

（2）依次安装齿条1，同时依次连接孔位置调整相应轨枕2的位置，使齿条1底部的连接孔4与齿轨扣件8以及轨枕2位置相匹配，相邻齿条1对接紧密平整，完成齿条1与轨枕2之间的预固定安装。在安装相邻两根齿条1时，采用等模数及等压力角的高精度齿条工装器具6，与相邻齿条1的两个齿进行反向啮合，以调整相邻齿条1纵向齿距，减小误差。

（3）位于齿条1两侧安装钢轨3，钢轨3安装于轨枕2上，进行静态调整。

其中，静态调整是轨道精调的一种方式。轨道静态调整是在联调联试之前根据轨道静态测量数据对轨道进行全面、系统地分析调整，将轨道几何尺寸调整到允许范围内，对轨道线型进行优化调整，合理控制轨距、水平、轨向、高低等变化率，使轨道静态调整满足高速行车条件。

（4）检测齿条1安装精度，若不符合要求则进行修正，直至符合设计要求。

上述对齿条安装顺序的施工步骤，适用于有砟轨道系统施工。具体地，在步骤（3）中，可先在轨枕2两侧安装工具轨，形成齿条-工具轨轨排单元，其中工具轨的长度为单根齿条1长度的整数倍；然后将齿条-工具轨轨排单元放置于路基表面上后，铺设道砟5；再将齿条-工具轨轨排单元抬高至设计轨道高度面，整固道砟5，再继续铺设下一个齿条-工具轨轨排单元，直至至少铺设完成两个齿条-工具轨轨排单元后，将工具轨更换为钢轨一，再对轨道进行静态调整。

上述钢轨一为普通长钢轨（标准轨），其长度大多为12.5m、25m或者100m；工具轨也是钢轨，一般短于标准轨，长度不定，本文中的工具轨长度与单根齿条是等倍数关系。先铺设工具轨后换铺成钢轨一，可以有效减少钢轨焊缝，减小列车振动，保证线路平顺，同时提高施工效率。

本实施例采用先按照齿条1上与轨枕2固定的连接孔4所在位置预先铺设轨枕2，然后安装齿条1，并在安装齿条1的过程中调整相应轨枕2的位置，最后再安装钢轨3的施工方式，使轨枕2优先适应齿条1安装结构，保证了齿条1的安装精度，较大程度地减少了修正次数，避免反复调节轨枕2、钢轨3与齿条1之间的安装位置，降低了劳动强度，解决了传统轨道施工工艺与齿条1纵向安装高精度需求之间的矛盾，更能有效保证在施工过程中的齿条1纵向精度问题。

实施例2

基于实施例1，如图5、6，本实施例提供一种齿条工装器具6，其结构包括啮合齿条61和底座62，底座62为通槽结构，啮合齿条61嵌入安装于通槽中，通槽的深度大于啮合齿条61的齿谷到槽底面之间的距离，啮合齿条61与齿条1同宽且具有与齿条1相同的模数及压力角等参数，能够与齿条1相啮合，以调整相邻齿条1间的纵向齿距；啮合齿条61在与相邻两根齿条1均啮合时，两根齿条1的齿峰相应嵌入通槽内，具有等宽度的通槽能够用来保证相邻两根齿条1之间的横向安装精度。

使用时，将齿条工装器具6放置于两根齿条1的接合处，将啮合齿条61与其中一根齿条1完全啮合，检测相邻齿条1是否与工装器具的啮合齿条61呈完全啮合状态，或者调整相邻的另一根齿条1及相应轨枕2位置，直至相邻两根齿条1与啮合齿条61完全啮合。

采用齿条工装器具6能够在步骤（2）中辅助安装相邻两根齿条1，调整相邻两根齿条1之间的纵向齿距，以保证相邻齿条1之间紧密接洽，使齿轨列车平稳、顺畅运行；或者将齿条工装器具6应用于步骤（4）中，对相邻两根齿条1之间的对接精度进行检测或者辅助调整，保证齿条1的安装精度。

实施例3

基于实施例2中的齿条工装器具6，如图6，其底座62上可沿轨向设置两个导轨63，两个导轨63竖向设置并穿过横跨在钢轨一上的机架一64，两个导轨63露出机架一64的部分通过提杆65连接，便于同步滑动两个导轨63；将机架一64横跨在完成精调的钢轨一上，以钢轨一为基准，通过两个导轨63的位置反映齿条1的安装高度，可进一步检测出相邻两根齿条1的高程差。

实施例4

如图7-图9，在实施例1中的步骤（4）之后，基于精调完成的钢轨一，进一步采用齿轨检测装置7对齿条1进行横向轨距和高程偏差检测。

具体地，齿轨检测装置7包括带有轮毂的机架二71、水平测量模块和高度测量模块；机架二71横跨在钢轨一上，通过水平测量模块检测齿条1的横向安装位置，通过高度测量模块检测齿条1的垂向安装位置，判断齿条1的安装质量；其中，水平测量模块包括第一水平标尺72和第二水平标尺73，第一水平标尺72用于定位检测齿条1和钢轨一一侧之间的距离，第二水平标尺73用于定位检测齿条1和钢轨一另一侧之间的距离，第一水平标尺72和第二水平标尺73均与机架二71滑动连接；高度测量模块包括用于定位齿条1的安装座74，安装座74上沿轨向设有两个竖向设置的高程标尺75，两个高程标尺75均与机架二71滑动连接。

机架二71作为第一水平标尺72和第二水平标尺73的连接骨架，是用于测量读数的参考基准；机架二71可通过轮毂架设在两钢轨3上，机架二71所在位置与钢轨3位置的相对高度为定值，通过水平测量模块和高程测量模块3检测齿轨5安装精度。

该装置利用第一水平标尺72、第二水平标尺73分别测量某段齿条1前后的水平轨距（被检测齿条1与对应侧钢轨3之间的距离），通过处理所测得的两个数据求得被检测齿条1的水平轨距偏差，或者纵向安装的倾斜误差；高程测量模块以机架二71所在位置为参考基准，一方面通过将高程标尺75与齿条1轨道相对固定，利用高程标尺75上的刻度反映齿轨安装高度，另一方面将高程标尺75设于两个不同位置上进而反映所测齿轨位置的高度偏差。上述检测装置通过测得的相关数据来判断齿轨安装是否达到线路安装要求，为后续齿条1的检测或精调提供数据支撑。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种齿轨铁路有砟轨道系统的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.根据多根相连齿条（1）上设置的用于连接轨枕（2）的连接孔（4）所在位置，预先分别铺设轨枕（2）；

B.采用齿条工装器具（6）依次安装所述齿条（1），基于当前已安装好的所述齿条（1）调整相邻待安装所述齿条（1）的纵向齿距和横向偏距，同时依次根据所述连接孔（4）位置调整相应所述轨枕（2）的位置，完成所述齿条（1）与所述轨枕（2）之间的预固定安装；其中所述齿条工装器具（6）包括啮合齿条（61）和底座（62），所述底座（62）为通槽结构，所述啮合齿条（61）嵌入安装于所述通槽中，所述通槽的深度大于所述啮合齿条（61）的齿谷到槽底面之间的距离，所述啮合齿条（61）与所述齿条（1）同宽且能够与所述齿条（1）相啮合；

C.位于所述齿条（1）两侧安装钢轨（3），所述钢轨（3）安装于所述轨枕（2）上，进行静态调整：先在所述轨枕（2）两侧安装工具轨，形成齿条-工具轨轨排单元，其中所述工具轨的长度为单根齿条（1）长度的整数倍；然后将所述齿条-工具轨轨排单元放置于路基表面上，铺设道砟（5）；再将所述齿条-工具轨轨排单元抬高至设计轨道高度面，整固道砟（5），再继续铺设下一个所述齿条-工具轨轨排单元，直至至少铺设完成两个所述齿条-工具轨轨排单元后，将所述工具轨更换为钢轨一，再对轨道进行静态调整；

D.基于所述钢轨（3）位置采用齿轨检测装置对所述齿条（1）进行横向轨距和高程偏差检测，检测所述齿条（1）安装精度，若不符合要求则进行修正，直至符合设计要求。

2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，将所述齿条工装器具（6）应用于步骤D中，对相邻两根齿条（1）之间的对接精度进行检测或调整。

3.根据权利要求2所述的施工方法，其特征在于，将所述齿条工装器具（6）应用于步骤D时，将所述齿条工装器具（6）放置于两个相邻所述齿条（1）的接合处，将所述啮合齿条（61）与其中一个所述齿条（1）完全啮合，检测相邻所述齿条（1）是否与所述啮合齿条（61）呈完全啮合状态，或者调整相邻的另一个所述齿条（1）及相应所述轨枕（2）位置，使相邻两个所述齿条（1）与所述啮合齿条（61）完全啮合。

4.根据权利要求3所述的施工方法，其特征在于，所述底座（62）上沿轨向设置两个导轨（63），两个所述导轨（63）竖向设置并穿过横跨在所述钢轨（3）上的机架一（64），两个所述导轨（63）露出所述机架的部分通过提杆（65）连接；将所述机架一（64）横跨在所述钢轨（3）上，以所述钢轨（3）为基准，通过两个所述导轨（63）的位置反映所述齿条（1）的安装高度。

5.根据权利要求1-4任一项所述的施工方法，其特征在于，所述齿轨检测装置（7）包括带有轮毂的机架二（71）、水平测量模块和高度测量模块；所述机架二（71）横跨在所述钢轨（3）上，通过所述水平测量模块检测所述齿条（1）的横向安装位置，通过所述高度测量模块检测所述齿条（1）的垂向安装位置，判断所述齿条（1）的安装质量；其中，所述水平测量模块包括第一水平标尺（72）和第二水平标尺（73），所述第一水平标尺（72）用于定位检测所述齿条（1）和所述钢轨（3）一侧之间的距离，所述第二水平标尺（73）用于定位检测所述齿条（1）和所述钢轨（3）另一侧之间的距离，所述第一水平标尺（72）和所述第二水平标尺（73）均与所述机架二（71）滑动连接；所述高度测量模块包括用于定位所述齿条（1）的安装座（74），所述安装座（74）上沿轨向设有两个竖向设置的高程标尺（75），两个所述高程标尺（75）均与所述机架二（71）滑动连接。

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