1 概述
列车车轮踏面与钢轨顶面主要的接触部分呈一定坡度，以使钢轨轴心受力，钢轨自身结构有向内的倾斜度即形成了轨底坡。轨道设置轨底坡，可提高钢轨的横向稳定能力，减轻轨头不均匀磨耗，延长使用寿命。
随着我国城市轨道交通的快速兴建，越来越多的城市开通了地铁运营，在运营线路维护中发现一些线路存在由于轨底坡设置不满足设计要求，致使车辆轮对与钢轨间磨耗严重，造成轨顶面上由车轮碾磨形成的光带偏离轨顶中心向内。重庆轨道交通1号线于2011年7月正式运营通车至今已经2年多，在日常线路维修养护过程中发现多段线路存在轨底坡不满足设计要求，钢轨光带严重偏离，钢轨磨耗严重，必须进行轨底坡调整，以减少轮对与钢轨间受力磨耗，延长轮对及钢轨使用寿命。
2 造成轨底坡不满足要求的原因
2.1重庆轨道交通1号线设计参数
设计最高速度:100km/h
最小曲线半径:正线250m
最大线路坡度:35‰
轨距:1435mm标准轨距
钢轨:60kg/mU75V钢轨
轨底坡:1/30
2.2轨底坡不满足要求的原因分析
通过对重庆轨道交通1号线全线范围内的轨底坡测量数据对比分析，造成轨底坡不满足设计要求的原因如下。
(1)在新线施工中，钢轨扣件压力大于短轨枕重力，轨排在起吊、运输、架轨(支轨架)及调整轨道几何尺寸等工序中，轨排钢轨不受轨排架及支轨架的约束，发生变形，致使轨底坡发生变化。
(2)施工过程中，钢轨轨底坡未按照设计要求调整、卡控到位，未进行施工后测量检查，以至于造成轨底坡不足。
(3)以往施工中主要采用钢轨支撑架上预设轨底坡来控制钢轨的轨底坡，若不能严格按照钢轨支撑架法施工工艺，易造成轨底坡不足。
3 轨底坡不满足要求形成的病害及影响
(1)轨底坡设置不正确，会造成车辆轮对对钢轨碾压的光带偏移，钢轨受到偏心荷载，加大钢轨受挤压后的剥落掉块，列车轮对也会受到伤损。
(2)轨底坡设置不正确，直接导致弹条受力不均匀，折断频率增大。
(3)对于整体道床轨道，若轨底坡不满足设计要求，整改比较困难，施工难度大。
(4)轨底坡不足得不到及时调整处理，会缩短钢轨及列车轮对寿命，增大维修费用。
4 轨底坡调整技术
4.1 轨底坡调整工艺
轨底坡调整主要采用调整轨下及板下垫板的方法，在轨下垫板调整无法满足要求的情况下，大胆提出了根据调整需要采用非标准设计的调整垫板，以满足轨底坡一次调整达标。对于调整量较大且轨下调整垫板不能满足调整要求时，通过附加调整板下垫板的方式进行轨底坡调整。轨底坡调整工艺流程如图1所示。
图1 轨底坡调整工艺流程
4.2 轨底坡调整
4.2.1 技术要求
(1)按照相关验收标准并结合设计要求，对于轨底坡数据X值要求1/30≥X≥1/50的范围进行整改。
(2)调整完成后轨道几何尺寸应符合以下要求:
①轨向用10m弦量允许偏差为2mm;
②轨顶水平左右股钢轨顶面水平允许偏差为2mm，在延长18m的距离范围内应无大于2mm的三角坑;
③轨顶高低差用10m弦量不应大于2mm;
④轨距允许偏差±2mm，变化率不应大于1‰。
(3)各种方式组合的板下调整垫板总厚度不得大于30mm。
(4)采用板下垫板调整时，应结合具体调整尺寸选择匹配长度的螺旋道钉。
4.2.2 轨底坡调整数据测量
采用方筒平尺、楔形塞尺、道尺等专用测量器具针对两股钢轨之间相对轨底坡进行测量，正线及出入段线轨底坡采用1/30，标准轨底坡及钢轨位置见图2。
图2 标准轨底坡及钢轨位置
测量时以方筒平尺紧贴两股钢轨轨底，再以楔形塞尺测量钢轨轨底外侧边缘与方筒平尺之间高度差X，并进行记录。根据轨底坡计算公式:轨底坡值=1:(X∶150)进行计算，计算出的轨底坡X值，1/30≥X≥1/50，做好标记，并进行整改，如图3所示。
图3 轨底坡数据测量
4.2.3 轨底坡调整垫板配置
轨底坡调整垫板采用特殊的调整垫板，以满足一次性调整要求，如图4～图8所示。
(1)调整垫板A(轨底一侧降低2mm)，调整范围:0～1/75。
(2)调整垫板B(轨底一侧降低4mm)，调整范围:－1/75～0。
(3)调整垫板C(轨底一侧降低6mm)调整范围:－1/37.5～－1/75;当调整量大于6mm时，采用2种板下调整垫板搭配使用进行轨底坡调整。
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- 图4 轨底坡轨下调整垫板A型板(单位:mm)
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- 图5 轨底坡轨下调整垫板B型板(单位:mm)
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- 图6 轨底坡轨下调整垫板C型板(单位:mm)
(4)板下调整垫板D(板下轨底一侧降低2mm)
图7 轨底坡板下调整垫板D型板
(5)板下调整垫板E(板下轨底一侧降低4mm)。
图8 轨底坡板下调整垫板E型板
在轨底坡调整量较大时，可通过轨下、板下垫板组合的方式进行轨底坡调整，见表1。
表1 轨底坡调整垫板配置
| 实测轨底坡范围 | 调整垫板轨底一侧降低量/mm | 调整垫板型号 | 调整后轨底坡范围 |
| 0～1/75 | 2 | A | 1/30～1/50 |
| -1/75～0 | 4 | B | 1/30～1/50 |
| -1/37.5～-1/75 | 6 | C | 1/30～1/50 |
| -1/25～-1/37.5 | 8 | C+D | 1/30～1/50 |
| -1/18.75～-1/25 | 10 | C+E | 1/30～1/50 |
4.2.4 调整施工细则
(1)轨底坡测量前需对方筒平尺、锥形塞尺、道尺等进行检校，以保证测量精度。
(2)轨底坡测量前需用钢丝刷清理轨底铁锈，以减小测量误差。方筒平尺在测量时应贴紧钢轨轨底，楔形塞尺尽量保持垂直于方筒平尺，保证测量精准度。
(3)轨底坡整治时，应根据事先测量的轨底坡数据计算好应使用的调整垫板类型，并在施工时正确摆放楔形调整垫板。当轨底坡偏小，需向大调整时，楔形调整垫板较厚一侧靠近钢轨外侧，较薄一侧靠近钢轨内侧;当轨底坡偏大，需向小调整时，楔形调整垫板较厚一侧靠近钢轨内侧，较薄一侧靠近钢轨外侧。施工中需严格控制楔形调整垫板方向，以免造成调整错误。
(4)轨底坡调整至合格后，为保证厚度降低一侧弹条扣压力满足要求，需配置相应的加厚轨距垫。
(5)采用调整板下垫板时，应根据调整量采用特殊的长螺栓。
(6)调整垫板在安装时，轨下调整垫板安装在轨底与铁垫板之间;板下调整垫板安装在板下橡胶垫板与铁垫板之间。
(7)调整完成后，应检查线路轨距、水平、超高、正矢等相关数据，并对其中发生变化，超出规范要求的进行相应调整，保证线路几何尺寸。
(8)调整完成后，对调整范围内轨道因加装楔形垫板造成的轨道高度改变进行顺坡处理，保证轨道高低合格，不得出现空吊板现象。
5 调整效果评价
针对重庆轨道交通1号线出现的轨底坡不满足要求的情况，选定七星岗～两路口区间左线直线段ZDK4+346.875～ZDK4+384.375及两路口～鹅岭站区间右线YDK4+600～YDK4+643段进行了试验段调整，运营通车半个月后进行调整后数据测量，其调整后轨底坡数据达到了相关验收标准1/30～1/50范围，调整前后测试数据对比见表2、表3。
根据调整处理的试验段(直线段、曲线段)测量数据前后对比，以及从钢轨面上被车辆碾压而出现的光带位置变化，可以得出以下结论:
(1)通过调整垫板调整后，轨底坡满足技术要求，轨面光带加宽，保证了列车轮对与钢轨轨面正常接触，减缓了轮轨磨耗;
(2)曲线地段调整后，内、外轨的轨底坡满足设计要求，曲线的方向和圆顺度良好，紧固好轨道扣件，控制了曲线轨道位移，减缓了列车在通过曲线地段时的轮对与钢轨面的挤压受损;
(3)运营行车1个月后进行了轨底坡整改数据复查，轨面光带均向轨顶中心移动了10～15mm，接近钢轨中心线，轨底坡调整取得了较好的效果;
表2 直线段双股轨底坡调整前后测试数据对比
| 轨底坡数据记录检查表 | ||||||||
| 工程名称:重庆轨道交通1号线 区间：七星岗~两路口 上行线 | ||||||||
| 区间里程 | 调整前轨底坡实测值/mm | 调整前轨底坡换算坡度比 | 调整后轨底坡实测值/mm | 调整后轨底坡换算坡度比 | ||||
| 左股 | 右股 | 左股 | 右股 | 左股 | 右股 | 左股 | 右股 | |
| ZDK4+346.875 | 1 | 1 | 1/150 | 1/150 | 4.8 | 5 | 1/31 | 1/30 |
| ZDK4+350.000 | -1.5 | -1 | 1/-100 | 1/-150 | 4.1 | 3.6 | 1/36 | 1/41 |
| ZDK4+353.125 | -3.2 | -3.3 | 1/-47 | 1/-46 | 5.1 | 4.8 | 1/29 | 1/31 |
| ZDK4+356.250 | -4.2 | -3.6 | 1/-36 | 1/-42 | 5 | 4 | 1/30 | 1/37 |
| ZDK4+359.375 | -3.9 | -4 | 1/-39 | 1/-38 | 3.3 | 3.7 | 1/45 | 1/40 |
| ZDK4+362.500 | -3.4 | -4.4 | 1/-45 | 1/-35 | 3.2 | 3 | 1/46 | 1/50 |
| ZDK4+365.625 | -2.8 | -4.4 | 1/-54 | 1/-35 | 4.6 | 3 | 1/32 | 1/50 |
| ZDK4+368.750 | -2.4 | -4.2 | 1/-63 | 1/-36 | 4.8 | 3.1 | 1/31 | 1/48 |
| ZDK4+371.875 | -2.8 | -4.6 | 1/-54 | 1/-33 | 4.5 | 2.9 | 1/33 | 1/51 |
| ZDK4+375.000 | -2.2 | -4.2 | 1/-69 | 1/-36 | 5.1 | 3.3 | 1/29 | 1/45 |
| ZDK4+378.125 | -1.9 | -6.3 | 1/-79 | 1/-24 | 5 | 2.6 | 1/30 | 1/57 |
| ZDK4+381.250 | -2.6 | -7.2 | 1/-58 | 1/-21 | 4.6 | 2.8 | 1/32 | 1/53 |
| ZDK4+384.375 | -3.7 | -7.7 | 1/-41 | 1/-20 | 3.6 | 3 | 1/41 | 1/50 |
表3 曲线段单股轨底坡调整前后测试数据对比
| 轨底坡数据记录检查表 | ||||||||
| 工程名称:重庆轨道交通1号线 区间：两路口～鹅岭站 | ||||||||
| 区间里程 | 下行线 | 下行线 | ||||||
| 调整前轨底坡实测值/mm | 调整前轨底坡换算坡度比 | 调整后轨底坡实测值/mm | 调整后轨底坡换算坡度比 | |||||
| 左股 | 右股 | 左股 | 右股 | 左股 | 右股 | 左股 | 右股 | |
| YDK4+600.000 | 轨底坡数据满足要求 | 1 | 1/30～1/50范围内 | 1/149 | 轨底坡数据满足要求 | 5 | 1/30～1/50范围内 | 1/30 |
| YDK4+603.125 | 1 | 1/149 | 4 | 1/38 | ||||
| YDK4+606.250 | -1.1 | -1/136 | 4.2 | 1/36 | ||||
| YDK4+609.375 | -3 | -1/50 | 4.7 | 1/32 | ||||
| YDK4+612.500 | -1.3 | -1/115 | 5 | 1/30 | ||||
| YDK4+615.625 | -1.2 | -1/125 | 5.1 | 1/29 | ||||
| YDK4+618.750 | -1 | -1/149 | 5.9 | 1/25 | ||||
| YDK4+621.875 | -1.4 | -1/107 | 4 | 1/38 | ||||
| YDK4+625.000 | -1.6 | -1/94 | 3.9 | 1/39 | ||||
| YDK4+628.125 | -1.4 | -1/107 | 5.4 | 1/28 | ||||
| YDK4+631.250 | -1.3 | -1/115 | 4.1 | 1/36 | ||||
| YDK4+634.375 | -2.1 | -1/71 | 3.3 | 1/45 | ||||
| YDK4+637.500 | -1 | -1/149 | 3 | 1/50 | ||||
| YDK4+640.625 | -2 | -1/75 | 3 | 1/50 | ||||
| YDK4+643.750 | -1.8 | -1/83 | 4.7 | 1/32 | ||||
(4)通过调整，轨底坡满足设计要求，确保了列车运行的舒适度，减缓了钢轨面受力挤压而产生的压溃、飞边、剥落掉块，波浪形磨耗明显减轻，延长了轮对和钢轨的使用寿命;
(5)通过使用改进的轨底坡调整垫板，对于不满足要求的轨底坡进行了一次性调整，调整效果明显。
6 结语
对于短枕式整体道床而言，施工时轨底坡较难控制。轨底坡调整前测量的数据表明轨底坡有较大的离散性，调整过程中会存在个别点难以调整到位，为此，
提出以下建议:
(1)施工中及时消除扣件螺栓扭矩过大或不足对轨底坡带来的影响，在拼装轨节时，采用可定值的扭矩扳手，对每个螺栓进行紧固，保证内外侧扣压力相同，使轨底面与橡胶垫板达到密贴状态，避免轨底坡出现变化;
(2)施工过程中，对钢轨支撑架进行刚度和稳定性的加强，以确保钢轨轨底与承轨槽面达到密贴稳定状态，避免承受重力而产生变形，确保轨底坡满足要求;
(3)调整线路横向位置时，避免将斜撑顶在钢轨头上进行调整，以免钢轨发生扭曲变形，轨底坡发生变化;
(4)地铁运营部门在日常线路维修养护过程中，对于线路轨底坡、螺栓扭矩、扣件弹条紧固、轨道几何尺寸及轨面光带位置多观察和检查，发现问题及时调整处理，确保轨道几何尺寸的严谨性，方可确保运行列车轮对与钢轨间处于正常接触;
(5)施工单位要从施工质量目标出发，加强施工质量管理，对于轨底坡进行严控。
文章来源：
原文名称：城市轨道交通工程地铁钢轨轨底坡调整技术研究
作者信息：左书艺，张涛(中铁一局集团新运工程有限公司，陕西咸阳712000)
期刊信息：铁道标准设计 ,2014年05期
