1.3 无砟轨道线路养护维修管理
1.3.1 无砟轨道线路养护维修特点
随着高速铁路开通运营里程的不断增加，我国高速铁路已迈入运营维护阶段。针对高速铁路无砟轨道特点，结合基础研究和运营实践建立的维修管理模式正在逐步积累完善中。
无砟轨道结构是为解决高速条件下有砟轨道残余变形累积快、养护维修工作量大等问题而出现的。高速铁路无砟轨道开通运营后，随着时间的发展，在列车荷载、外部环境、线下基础结构变化等因素共同作用下，一些潜在结构问题逐渐发展成结构伤损及病害。无砟轨道结构伤损因其维修难度大、成本高、安全风险大成为无砟轨道线路养护维修的重点。
高速铁路无砟轨道部分结构伤损表现形式及原因初步分析见表1.6。
表1.6 高速铁路无砟轨道部分结构伤损表现形式及原因初步分析
从已开通运营的高速铁路无砟轨道养护维修实践来看，无砟轨道钢轨、扣件、无砟道床等结构在运营后均出现不同类型、不同程度的伤损。施工阶段遗留的隐患在运营阶段长期反复列车荷载、外部环境及线下基础变形等因素共同作用下，逐渐发展劣化，形成结构病害。
对无砟轨道结构伤损产生的原因分析可知，无砟轨道结构伤损的预防和修理涉及施工和运营管理两个阶段。由于线路开通运营后的列车荷载及外部环境等因素不可避免，因此，应尤其注重无砟轨道结构部件在建设施工阶段的初始质量控制。
1.3.2 无砟轨道线路设备维修内容
高速铁路无砟轨道线路维修遵循“预防为主、防治结合、严检慎修”的原则，坚持精确检测、精心分析和精细修理的过程控制，按照各设备状态的变化规律和伤损等级，适时安排养护维修作业，有效预防和整治病害。目前，无砟轨道线路维修工作分为周期检修、经常保养、临时补修三种。
（1）周期检修
周期检修是指根据线路及其各部件的变化规律和特点，对钢轨、道岔、扣件、无砟道床、无缝线路及轨道几何形位等按相应周期进行的全面检查和修理，以恢复线路完好技术状态。其基本内容包括：
①线路设备质量动态检查；
②轨道几何尺寸和扣件螺栓扭矩静态检查；
③钢轨探伤；
④采用打磨列车对钢轨进行预打磨、预防性打磨和修理性打磨；
⑤联结零件成段涂油、复拧；
⑥根据刚度变化情况，成段更换弹性垫板；
⑦有计划地对无砟道床进行检查及补修；
⑧无缝线路钢轨位移、钢轨伸缩调节器伸缩量的周期观测和分析；
⑨对沉降量较大地段的轨道状态进行周期观测和分析；
⑩精测网检查、复测。
（2）经常保养
经常保养是指根据动、静态检测结果及线路状态变化情况，对线路设备进行的经常性修理，以保持线路质量经常处于均衡状态。其基本内容包括：
①对轨道质量指数（TQI）超过管理值的区段或轨道几何尺寸超过经常保养容许偏差管理值的处所进行整修；
②根据钢轨表面伤损、光带及线路动态检测情况，对钢轨进行修理；
③整修焊缝；
④整修伤损扣件、道岔及调节器等轨道部件；
⑤无缝线路应力调整或放散；
⑥修补达到Ⅱ级及以上伤损的无砟道床；
⑦疏通排水；
⑧精测网维护；
⑨沉降地段轨道状态观测和分析；
⑩修理、补充和刷新标志、标识；
根据季节特点对线路进行重点检查；
其他需要经常保养的工作。
（3）临时补修
临时补修是指对轨道几何尺寸超过临时补修容许偏差管理值或轨道设备伤损状态影响其正常使用的处所进行临时性修理，以保证行车安全和舒适。其主要内容包括：
①及时整修轨道几何尺寸超过临时补修容许偏差管理值的处所；
②处理伤损钢轨（含焊缝）和失效胶接绝缘接头；
③更换伤损的道岔护轨螺栓、可动心轨咽喉和叉后间隔铁螺栓、长心轨与短心轨联结螺栓等；
④更换伤损失效的扣件、道岔及调节器等轨道部件；
⑤更换或整治失效无砟道床；
⑥处理线路故障；
⑦其他需要临时补修的工作。
1.3.3 无砟轨道线路设备维修标准
《高速铁路无砟轨道线路维修规则》对高速铁路线路、道岔、调节器静态几何尺寸允许偏差管理值及曲线正矢允许偏差管理值、不平顺动态管理值、轨道质量指数（TQI）管理值、车辆动力学指标管理值、钢轨焊接接头平直度等维修标准都做出了明确规定。
（1）线路静态几何尺寸允许偏差管理值
检查项目为轨距、高低、轨向、水平和扭曲五项，各项偏差又分作业验收、经常保养、临时补修和限速四个等级，轨道静态几何尺寸允许偏差管理值见表1.7和表1.8。
表1.7 200～250km/h线路轨道静态几何尺寸容许偏差管理值
注：（1）高低和轨向偏差为10m及以下弦测量的最大矢度值；
（2）扭曲偏差不含曲线超高顺坡造成的扭曲量。
表1.8 250（不含）～350km/h线路轨道静态几何尺寸容许偏差管理值
注：（1）高低和轨向偏差为10m及以下弦测量的最大矢度值；
（2）扭曲偏差不含曲线超高顺坡造成的扭曲量。
（2）正线道岔静态几何尺寸允许偏差管理值
道岔静态几何尺寸允许偏差管理值见表1.9和表1.10。
表1.9 200～250km/h道岔静态几何尺寸容许偏差管理值
注：（1）支距偏差为实际支距与计算支距之差，导曲线支距测量应从尖轨根端开始直至道岔导曲线结束；
（2）导曲线下股高于上股限值，12号道岔作业验收为2mm，经常保养为3mm，临时补修为5mm；18号及以上道岔作业验收为0mm，经常保养为2mm，临时补修为3mm。
表1.10 250（不含）～350km/h道岔静态几何尺寸允许偏差管理值
注：（1）支距偏差为实际支距与计算支距之差；
（2）导曲线下股高于上股限值；18号及以上道岔作业验收为0mm，经常保养为2mm，临时补修为3mm。
（3）调节器静态几何尺寸容许偏差管理值
温度调节器静态几何尺寸允许偏差管理值见表1.11和表1.12。
表1.11 200～250km/h调节器静态几何尺寸容许偏差管理值
表1.12 250（不含）～350km/h调节器静态几何尺寸容许偏差管理值
（4）长弦测量作业验收容许偏差管理值
长弦测量作业验收容许偏差管理值见表1.13。
表1.13 长弦测量作业验收容许偏差管理值
注：（1）表中a为扣件节点间距，单位为m；
（2）当弦长为48a时，相距8a的任意两测点实际矢度差与设计矢度差的偏差不得大于2mm；当弦长为480a时，相距240a的任意两测点实际矢度差与设计矢度差的偏差不得大于10mm；
（3）容许偏差指相距测点间距的任意两测点实际矢度差与设计矢度差的偏差。
（5）曲线轨道曲线正矢允许偏差管理值
曲线正矢静态几何尺寸允许偏差管理值见表1.14和表1.15。
表1.14 200～250km/h线路曲线正矢容许偏差管理值
注：曲线正矢用20m弦在钢轨踏面下16mm处测量。
表1.15 250（不含）～350km/h线路曲线正矢容许偏差管理值
注：曲线正矢用20m弦在钢轨踏面下16mm处测量。
（6）轨道不平顺动态管理值
综合检测车对轨道动态局部不平顺（峰值管理）检查项目为轨距、水平、轨向、高低、扭曲、车体垂向振动加速度、车体横向振动加速度、轨距变化率等，各项偏差又分经常保养、舒适度、临时补修和限速四级，各级动态管理值见表1.16和表1.17。
表1.16 200～250km/h线路轨道动态质量容许偏差管理值
续上表
注：（1）表中管理值为轨道不平顺实际幅值的半峰值；
（2）水平限值不包含曲线按规定设置的超高值及超高顺坡量；
（3）扭曲限值包含缓和曲线超高顺坡造成的扭曲量；
（4）车体垂向加速度采用20Hz低通滤波，车体横向加速度Ⅰ、Ⅱ级标准采用0.5～10Hz带通滤波处理的值进行评判，Ⅲ、Ⅳ级标准采用10Hz低通滤波处理的值进行评判；
（5）避免出现连续多波不平顺和轨向、水平逆向复合不平顺。
表1.17 250（不含）～350km/h线路轨道动态质量容许偏差管理值
注：（1）表中管理值为轨道不平顺实际幅值的半峰值；
（2）水平限值不包含曲线按规定设置的超高值及超高顺坡量；
（3）扭曲限值包含缓和曲线超高顺坡造成的扭曲量；
（4）车体垂向加速度采用20Hz低通滤波，车体横向加速度Ⅰ、Ⅱ级标准采用0.5～10Hz带通滤波处理的值进行评判，Ⅲ、Ⅳ级标准采用10Hz低通滤波处理的值进行评判；
（5）复合不平顺指水平和轨向逆向复合不平顺，按水平和1.5～42m轨向代数差计算，避免出现连续多波不平顺。
（7）轨道质量指数（TQI）管理值
除峰值管理外，还实行区段轨道质量指数（TQI）管理值管理（均值管理），见表1.18和表1.19。
表1.18 200～250km/h线路轨道质量指数（TQI）管理值（mm）
注：波长范围为1.5～42m的单项标准差计算长度200m。
表1.19 250（不含）～350km/h线路轨道质量指数（TQI）管理值（mm）
注：波长范围为1.5～42m的单项标准差计算长度200m。
（8）车辆动力学指标管理值
车辆动力学指标包括脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力，横向力和垂向力通过综合检测列车的测力轮对来测量，动力学指标管理值见表1.20。
表1.20 车辆动力学指标管理值
注：（1）Q为轮轨横向力（kN）；P为轮轨垂向力（kN）； 
为平均静轮重（kN）；P0为静轴重（kN）；ΔP为轮轨垂向力相对平均静轮重减载量（kN）；H为轮轴横向力（kN）。
（2）间断式测力轮对的轮重减载率按双峰值评定。
（9）钢轨焊接接头平直度
钢轨焊接接头平直度标准见表1.21。
表1.21 钢轨焊接接头平直度标准
注：平直度以焊缝为中心进行测量。
（10）无缝道岔
尖轨相对于基本轨、可动心轨相对于翼轨允许伸缩位移见表1.22。
表1.22 尖轨相对于基本轨、可动心轨相对于翼轨允许伸缩位移（mm）
除上述轨道几何状态动静态检测评价管理值之外，相关规范对轨道结构各部位的养护维修管理标准也做出了明确的规定。
1.3.4 无砟轨道线路设备状态评定
对正线线路设备质量基本状况的检查评定是考核线路设备管理工作和线路设备状态改善情况的基本指标，也是安排线路维修计划的主要依据。线路设备状态评定原则上每年进行一次。
线路设备状态评定以千米为单位，满分为100分，100～85分为优良，85（不含）～60分为合格，60分（不含）以下为失格。无砟轨道线路设备状态评定评分标准见表1.23。
表1.23 无砟轨道线路设备状态评定评分标准
续上表
注：岔区无砟轨道线路质量评定含在相应公里的线路中。
线路、道岔、调节器保养质量评定是考核线路设备养护质量的基本指标，也是安排维修计划的主要依据之一。线路、道岔、调节器保养质量评定由工务段组织，采取定期抽样的办法进行。
线路保养质量评定以千米为单位，满分为100分，100～85分为优良，85（不含）～60分为合格，60分（不含）以下为失格。线路保养质量评定标准见表1.24。
表1.24 无砟轨道线路保养质量评定标准
续上表
道岔质量评定以组为单位，满分为100分，100～85分为优良，85（不含）～60分为合格，60分（不含）以下为失格。道岔保养质量评定标准表1.25。
表1.25 无砟道岔保养质量评定标准
续上表
续上表
续上表
调节器质量评定以组为单位，满分为100分，100～85分为优良，85（不含）～60分为合格，60分（不含）以下为失格。调节器保养质量评定标准见表1.26。
表1.26 调节器保养质量评定标准
续上表
1.3.5 无砟轨道线路养护维修管理理念
线路养护维修是指为确保铁路线路设备实现所期望的功能，在设备的寿命周期内保持、恢复和改善设备状态而采取的技术和管理活动。
传统上，我国铁路线路设备主要采用“故障修”+“周期修”的维修模式，即当设备各项技术指标超过相应管理标准，或者设备使用年限达到修理规则规定的维修周期时进行相应的修理。
高速铁路无砟轨道的运营实践表明，无砟轨道整体性好、结构稳定的特点使其几何状态变化较有砟轨道明显变小，在列车荷载、外部环境及线下基础变形等因素作用下产生的结构病害成为无砟轨道养护维修的主要内容。
无砟轨道不同于有砟结构的特点，决定了不能简单复制既有的养修模式，而是应在总结我国铁路传统养修模式的基础上，结合国外铁路设备养修的最新理论，提出适合我国铁路特点的无砟轨道养修模式。
对设备维修基本分为事后故障修、事前预防修两大类，其中事前预防修又可分为基于时间的维修和基于状态的维修，其特征对比见表1.27。
表1.27 两类三种维修方法比较
（1）事后故障修
事后故障修是指系统中设备故障或性能降低到管理标准以下时，恢复或更新设备以保障系统正常运行而采取的非计划维修。被动性、事后性是其两大特征。
（2）事前预防修
事前预防修是指根据设备运转周期和使用频率，有计划地安排系统的检査和维修，从而降低设备失效概率，减缓设备劣化过程。有组织、有计划是其主要特点。
无砟轨道结构病害呈现随机性、无规律性的特点，同时由于无砟轨道结构病害生成机理的基础理论研究相对滞后，对其状态变化规律尚未完全掌握，事后故障修的模式还将长期存在。
结合国外高速铁路的养修实践和我国高速铁路养修工作的实际需要，无砟轨道养修应采取更加积极主动的“状态修”模式，即在“预防为主、防治结合、严检慎修”的原则下，采用科学先进的监测、检测手段，在设备状态劣化前实施有效的养修措施，即依据线路设备实时状态及其变化规律，分等级地进行养修，其手段是进行线路质量等级管理。根据设备全过程管理的需要，线路质量等级管理分为建设期轨道精调阶段和运营期运营管理阶段。
建设期轨道精调阶段线路质量等级管理中，采用了绝对测量和相对测量相结合的精调测量模式、基于线路等级和调整量最小原则的精调方案设计、“先基准股后非基准股”的精调作业流程、质量分析和经济分析相结合的精调分析评价以及全过程动态的精调数据管理，最大限度地实现最优质的轨道精调，为线路开通提供良好的初始平顺性，减少运营管理阶段线路养护维修的投入。
运营期运营管理阶段线路质量等级管理中，结合相关基础数据，重点对等级管理中评价的单元区段长度及评价指标的参数进行分析研究，确定评价指标中各参数的阈值及扣分当量值，利用摄动法对评价指标中各参数的权重进行分析研究，确定相应的权重数值，建立了运营管理阶段无砟轨道线路质量等级的评价体系和线路质量等级划分方法，依据等级评定结果，结合养护维修能力提出针对性养护维修措施。