兗州煤炭礦區(qū)鐵路應(yīng)用潤滑道岔的探討

李樹勇，趙媛媛，朱 光

（山東兗礦集團(tuán)鐵路運(yùn)輸處，1.工程師；2.助理工程師，山東 兗州 273500）

兗礦鐵路位于孔孟之鄉(xiāng)鄒城市境內(nèi)，跨越兗州、曲阜、濟(jì)寧和鄒城等5個(gè)市區(qū)，形成了以大東章集配站為中心，輻射13個(gè)車站，連接7礦、2廠、1庫，北進(jìn)鳧村站與國鐵兗石線接軌，東入鄒城站與京滬干線相連的220 km鐵路運(yùn)營線路。自1983年正式運(yùn)營以來，主要承擔(dān)礦區(qū)煤炭的外運(yùn)、礦井生產(chǎn)用材料及國宏化工、國際焦化、鄒城電廠的煤炭及產(chǎn)品的運(yùn)輸，年運(yùn)量在2 000萬t左右。由于地質(zhì)自然環(huán)境影響及線路等級(jí)低等因素，制約了鐵路道岔列車通過速度，降低行車安全性能且養(yǎng)護(hù)維修投入費(fèi)用大，以致道岔與曲線、接頭并稱為礦區(qū)軌道的三大薄弱環(huán)節(jié)。特別是因線路下沉、咽喉道岔病害等多發(fā)故障的整治，使道岔潤滑問題變得更為突出，道岔的整體技術(shù)狀態(tài)已不能滿足運(yùn)輸?shù)囊蟆榇?，逐站推廣自潤滑道岔設(shè)備，加強(qiáng)設(shè)備保安基礎(chǔ)建設(shè)就顯得十分必要。

1 自潤滑道岔應(yīng)用必要性

道岔是鐵路線路上的重要部件，它的正常運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)行車安全起著至關(guān)重要的基本保證作用。礦區(qū)鐵路自運(yùn)營以來，一直沿襲使用傳統(tǒng)道岔裝置，隨著運(yùn)輸作業(yè)運(yùn)量的增加，站場(chǎng)周邊環(huán)境污染加劇以及使用周期的延長，道岔運(yùn)用故障頻發(fā)，中斷行車的鐵路交通事故和道岔維護(hù)成本費(fèi)用逐年增加，被集團(tuán)公司列為制約自營鐵路發(fā)展的因素之一。目前，礦區(qū)鐵路按照技術(shù)作業(yè)性質(zhì)及業(yè)務(wù)分工，計(jì)有集配站、裝卸站及通過站共13個(gè)，道岔290組，分布情況見圖1。

圖1 礦區(qū)鐵路車站道岔分布圖

1.1 煤炭鐵路環(huán)境污染嚴(yán)重 礦區(qū)鐵路線路屬專用線運(yùn)輸，車站大多設(shè)置于煤礦、廠庫駐地。車站咽喉道岔地處廠礦煤場(chǎng)、洗運(yùn)生產(chǎn)交匯的工業(yè)區(qū)域，由于在煤炭加工、周轉(zhuǎn)、汽運(yùn)過程中，揚(yáng)塵煤灰及列車上散落物多，以及近年來在鐵路線下方開采煤炭，造成線路下沉，在道岔下沉區(qū)治理過程中，頻繁的道岔石渣填充、起道、撥道等作業(yè)，使道岔滑床板受到嚴(yán)重污染和侵蝕。且粉塵與潤滑涂油結(jié)淤積泥后，導(dǎo)致道岔的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力增加，電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)使用壽命與國鐵相比減少1～2年。因潤滑故障問題導(dǎo)致道岔停用、中斷行車作業(yè)的事件時(shí)有發(fā)生，道岔護(hù)維修問題十分突出。

1.2 道岔運(yùn)用故障率高 通過對(duì)2年來鐵路設(shè)備故障率的統(tǒng)計(jì)分析可知，道岔故障共發(fā)生106件，占行車設(shè)備故障的48%以上。在引發(fā)106件道岔故障的原因中，因道岔滑床板涂油不及時(shí)有38件，尖軌與尖軌不密貼有27件，尖軌跳動(dòng)或爬行有22件，其它原因19件，其中道岔滑床板涂油不及時(shí)引發(fā)的故障呈逐年上升的趨勢(shì)。

1.3 嚴(yán)重干擾行車秩序 2年來因道岔故障引發(fā)構(gòu)成行車事故6起，其中2010年5月份濟(jì)三站2#道岔故障影響行車作業(yè)28 h，8月份南屯站4#道岔故障無顯示中斷行車作業(yè)17 h；2011年9月份鮑店站的11#和5#道岔故障中斷行車作業(yè)7 h。2年累計(jì)影響到發(fā)列車21列，直接經(jīng)損失40萬元，行車設(shè)備受到一定程度的損傷，對(duì)行車安全構(gòu)成威脅。

1.4 維修維護(hù)費(fèi)用大 車站道岔清掃需要安排專人全天候涂油養(yǎng)護(hù)，不僅造成線路環(huán)境污染，而且增加養(yǎng)護(hù)工作量。每年養(yǎng)護(hù)維修更新部件數(shù)量大，人工維護(hù)費(fèi)用較高。如2011年僅道岔日常部件更換成本就達(dá)1萬元/組，現(xiàn)有290組道岔花費(fèi)290萬元；同時(shí)在13個(gè)車站中，大站每站每班配備2名、小站每站每班配備1名道岔清掃維護(hù)人員，實(shí)行四班工作制，僅現(xiàn)場(chǎng)清掃員就有78人，按年人均工資4萬元計(jì)算，工資支出就達(dá)312萬元。如因道岔故障中斷行車，其間接經(jīng)濟(jì)損失和造成的影響更難以估算。

2 應(yīng)用自潤滑道岔可行性

礦區(qū)鐵路道岔因其工業(yè)環(huán)境要求，要滿足道岔工作條件，這就需要具有優(yōu)良的力學(xué)性能，能夠承受列車運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的壓力和沖擊，以及良好的自潤滑裝置。

2.1 自潤滑道岔工作原理 傳統(tǒng)道岔采用在尖軌和滑床板間涂油潤滑的方法，來減小尖軌和滑床板間的摩擦力。由于缺油或粉塵及各種雜物粘附在滑床板上，會(huì)使轉(zhuǎn)換阻力增大，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)換不良的情況時(shí)有發(fā)生。由榆次工務(wù)器材廠研制的“GPA—C型道岔自潤滑滑床板”道岔，針對(duì)傳統(tǒng)鐵路滑床板在應(yīng)用過程中存在的浪費(fèi)和污染問題，利用環(huán)氧樹脂基減摩復(fù)合材料涂層替代潤滑油層，改善滑床板的性能。在復(fù)合材料中加入石墨，MoS2在摩擦過程中發(fā)生氧化轉(zhuǎn)變?yōu)镸oO3后便失去了層狀結(jié)構(gòu)，因而不但能降低摩擦系數(shù)，同時(shí)因MoS2抑制了樹脂向鋼試樣表面的轉(zhuǎn)移，還可有效提高復(fù)合材料的耐磨性，從而大幅度提高了滑床板的耐磨性。通過北京鐵路局組織的技術(shù)簽定認(rèn)為，該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為科學(xué)合理，通用性好，更換操作方便。而且其力學(xué)性能、溫度適用性、耐久性、道岔的轉(zhuǎn)換可靠性，達(dá)到鐵路使用要求［1］。

2.2 礦區(qū)鐵路的適用性 進(jìn)行自潤滑滑床板更換改性比較容易，其成本較低，工藝簡(jiǎn)單，道岔綜合性能較好；具有運(yùn)行穩(wěn)定可靠，拆裝方便，不影響原道岔結(jié)構(gòu)，可利用行車間隙，對(duì)現(xiàn)有運(yùn)行道岔逐組更換，對(duì)運(yùn)輸作業(yè)的影響較小；自潤滑道岔的開發(fā)應(yīng)用尤其符合煤礦生產(chǎn)作業(yè)區(qū)域的環(huán)境需要，適用于礦區(qū)鐵路各種速度和軸重列車運(yùn)行，滿足礦區(qū)鐵路線路狀況及運(yùn)行列車技術(shù)要求。更新油潤裝置道岔后，可減少清掃工作量，對(duì)現(xiàn)有清掃人員撤并減少1/2以上，每年減少人工經(jīng)費(fèi)支出150萬元；同時(shí)能改善清掃人員勞動(dòng)工作條件，改善站場(chǎng)因清掃導(dǎo)致的線路污染。

2.3 技術(shù)性能優(yōu)越 自潤滑道岔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為科學(xué)合理，通用性好，具有較高的耐磨性和較低的摩擦系數(shù)等優(yōu)良性能指標(biāo)，道岔使用壽命延長3～5年；動(dòng)靜摩擦系數(shù)相近，低速時(shí)無“爬行”現(xiàn)象，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)；耐腐蝕性能好，適用溫度為-40℃～﹢100℃，熱膨脹系數(shù)小，散熱性好。經(jīng)沈陽局大成站運(yùn)行測(cè)試，轉(zhuǎn)轍機(jī)機(jī)在較低轉(zhuǎn)換電流水平下工作，自潤滑滑床板尖軌轉(zhuǎn)換阻力的測(cè)試結(jié)果，它比電務(wù)要求的6 kN轉(zhuǎn)換阻力低12.9%，而且大大低于轉(zhuǎn)換阻力置信上限值，受到現(xiàn)場(chǎng)歡迎［2］。

3 結(jié)束語

自潤滑道岔其特有的技術(shù)先進(jìn)性，可以減少道岔的養(yǎng)護(hù)工作量，消除道床污染，延長轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)換部件的使用壽命，降低綜合能耗；消除道岔安全隱患，保障道岔安全運(yùn)行及行車安全。恰逢兗州礦區(qū)“十二五”期間鐵路站場(chǎng)改造計(jì)劃的需要，計(jì)劃對(duì)現(xiàn)有13個(gè)車站按照先集配站、交接站，次裝卸站，后運(yùn)量相對(duì)較小車站的順序，逐步更換自潤滑道岔滑床板。每年更新4個(gè)車站96組道岔，利用3年的時(shí)間完成290組道岔全部更新，預(yù)計(jì)投資費(fèi)用按3萬元/組計(jì)算，年均投資計(jì)劃290萬元，共計(jì)870萬元。同時(shí)將逐年減少道岔維修維護(hù)費(fèi)用1萬元/組，直接經(jīng)濟(jì)效益較好的同時(shí)，提高了道岔運(yùn)輸設(shè)備的安全性能，保障正常行車作業(yè)安全。

［1］周建國.GPA—C型道岔自潤滑滑床板通過北京鐵路局組織的技術(shù)鑒定［J］.京鐵科技通信（太原刊），2002，01

［2］沈巍，崔冬芳.自滋潤道岔滑床板的研制［J］.中國鐵道科學(xué)，1998，19（4）：103～110.