D型便梁可調(diào)式絕緣扣件系統(tǒng)的研制

俞峰 上海鐵路局東華地鐵公司

D型便梁可調(diào)式絕緣扣件系統(tǒng)的研制

俞峰 上海鐵路局東華地鐵公司

在采用高強(qiáng)復(fù)合樹脂基新材料解決了施工便梁扣件絕緣問題的同時，對既有系統(tǒng)構(gòu)造等存在的問題，有針對性地制定改進(jìn)方案，以此提高扣件整體系統(tǒng)的精密性和可靠性，確保軌道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和從源頭上解決設(shè)備所引起的“紅光帶”發(fā)生，確保鐵路行車安全。

施工便梁；可調(diào)；絕緣；扣件系統(tǒng)

1 D型便梁扣件系統(tǒng)問題的提出

D型施工便梁是鐵路既有線橋涵施工中必不可缺少的施工裝備。在以往的線橋涵施工過程中，D型施工便梁地段曾發(fā)生過多起軌道信號短路，發(fā)生“紅光帶”現(xiàn)象，造成列車停車事故，究其原因均與扣件系統(tǒng)的絕緣質(zhì)量有關(guān)，為了從源頭上消除隱患，確保鐵路行車安全，我們將改善便梁扣件的性能和可靠性作為我們建設(shè)單位運用科技手段保橋涵施工安全的重點內(nèi)容之一。

2 D型便梁扣件系統(tǒng)存在問題分析

便梁扣件的作用是保持鋼軌的正確位置，防止鋼軌縱向和橫向位移，起到了鎖定鋼軌、保證軌距和系統(tǒng)絕緣的作用。運用系統(tǒng)和功能性理論，對既有便梁扣件的各部件功能、結(jié)構(gòu)、安裝和養(yǎng)護(hù)等情況進(jìn)行系統(tǒng)和綜合性分析發(fā)現(xiàn)，主要存在著以下問題：

2.1 內(nèi)外可調(diào)扣板、尼龍絕緣角絕緣性能差、使用周期短

既有可調(diào)扣板和止動塊普遍采用滿足扣件力學(xué)性能的可鍛鑄鐵制造，有著金屬材料的共性：良好的導(dǎo)電性能，這一性能決定了扣件系統(tǒng)的扣板和鋼軌之間必須有尼龍軌距塊來絕緣，達(dá)到軌道電路的要求，尼龍軌距塊強(qiáng)度和耐磨性能較差，在輪軌力的作用下易發(fā)生磨損、變形和破損，導(dǎo)致軌道電路短路。

2.2 可調(diào)扣板踏軌面與鋼軌不能貼平，扣壓力松動，出現(xiàn)離縫現(xiàn)象

（1）既有定位支座與可調(diào)扣板配合的斜靠塊角度是采用焊接加工固定在定位支座上的，焊接過程中存在加工誤差（如角度偏位、前后堆焊高度不一），使可調(diào)扣板踏軌面不能與鋼軌貼平。

（2）既有定位支座采用普通鋼材Q235焊接制造，由于其機(jī)械性能較差，材質(zhì)較軟，容易導(dǎo)致在運輸途中、倉庫堆放、使用及裝卸過程中變形。定位支座變形，導(dǎo)致可調(diào)扣板在安裝中無法下壓，形成空壓現(xiàn)象（如圖2）。

（3）既有定位支座與橫梁固定螺孔間距為50mm一檔，調(diào)整量小，導(dǎo)致可調(diào)扣板無法調(diào)整至接近螺桿中心位置（如圖1）。

圖1 橫梁固定螺孔間距偏大

（4）現(xiàn)場施工人員對原使用的便梁組件其生產(chǎn)廠家、批次中存在的橫梁安裝孔與安裝面間的規(guī)格尺寸不同（廠家不同，規(guī)格不同）認(rèn)識不足，導(dǎo)致在管理中未進(jìn)行分類對應(yīng)管理，致使定位支座安裝位置相差極大，故產(chǎn)生定位支座起翹，導(dǎo)致可調(diào)扣板出現(xiàn)壓空問題。

2.3 應(yīng)力集中，致使個別高強(qiáng)復(fù)合樹脂基可調(diào)扣板（以下簡稱：樹脂扣板）開裂

（1）由于既有定位支架構(gòu)造上的缺陷，使鎖緊壓塊個別偏在樹脂扣板外側(cè)一邊，導(dǎo)致樹脂扣板單邊受力，應(yīng)力集中，受力不均勻而開裂。

（2）由于既有定位支座部分安裝不到位，造成不是水平安裝而是傾斜著的（翹起）；加上未使用彈簧墊圈，造成列車運行中產(chǎn)生的力直接硬壓到扣板上，使樹脂扣板受力過大，導(dǎo)致開裂；作業(yè)人員未按照正規(guī)操作程序采用扭力扳手，導(dǎo)致扭力超過80N·mm-120N·mm。

2.4 其他問題

（1）既有定位支架與橫梁緊固螺母存在問題：既有M14固定螺母的厚度只有12mm左右，安裝后固定螺栓的尾部有5mm左右露出來，在平時的搗固作業(yè)時固定螺栓尾部極易被損壞，造成拆卸困難。

（2）鋼軌空吊問題：便梁上的橫梁由于長久的重復(fù)使用，發(fā)生變形，易造成在安裝中出現(xiàn)鋼軌空吊現(xiàn)象，產(chǎn)生軌道不穩(wěn)、震動加大、鋼軌變形等危害，養(yǎng)護(hù)工作量也大大增加。

（3）既有便梁彈性墊板老化問題：既有便梁彈性墊板主要是橡膠類的彈性墊板，這類彈性墊板存在在短期使用后均會出現(xiàn)受壓破損、老化變質(zhì)、喪失彈性、扣件扣壓力下降等一系列問題。

3 D型便梁扣件系統(tǒng)的研制

為解決D型便梁扣件在現(xiàn)場使用中存在的不足，我們以扣件的絕緣性能為突破口，采用新型高強(qiáng)復(fù)合樹脂基材料研發(fā)了可調(diào)式高強(qiáng)復(fù)合樹脂基材料扣板，減少了軌距的誤差，加強(qiáng)了軌距的穩(wěn)定性，提高了整體絕緣性能，并具有自重輕、強(qiáng)度高、耐老化、耐腐蝕、耐候性能好及可加工等特點，保證了軌道穩(wěn)定性，能夠確保既有線的行車信號安全。

針對各配件及高強(qiáng)復(fù)合樹脂基材料扣板組合，在試用過程中發(fā)現(xiàn)的不同問題制定了針對性改進(jìn)方案。

3.1 可調(diào)扣板踏軌面與鋼軌不能貼平，扣壓力松動，出現(xiàn)空壓現(xiàn)象解決方案

（1）采用精鑄定位支座，直接由模具精鑄，一次成型，不存在焊接及機(jī)械加工造成的誤差，使定位支座能滿足與可調(diào)扣板正確安裝（如圖2）。

圖2 精鑄定位支座

（2）定位支座采用ZG310-570鑄鋼，精密澆鑄制造，機(jī)械性能增強(qiáng)，不容易變形，尺寸穩(wěn)定。

（3）精鑄定位支座與橫梁固定螺孔間距設(shè)為25mm一檔，增加了調(diào)整量，使得調(diào)整范圍更為準(zhǔn)確。

圖3 精鑄定位支座中增加水平調(diào)整螺栓

（4）精鑄定位支座中增加了水平調(diào)整螺栓（如圖3），能夠消除定位支座與橫梁之間的起翹，并能使定位支座與橫梁間保證水平。

3.2 個別樹脂扣板開裂問題解決方案

（1）采用加長鎖緊壓塊，增大了可調(diào)扣板的受力面積，減少了壓強(qiáng)，解決了鎖緊壓塊安裝時放置錯位、放斜的問題。

經(jīng)加壓試驗：使用普通的鎖緊壓塊時便梁扣件組件的整體抗壓能力是68 kN，使用加長鎖緊壓塊后便梁扣件組件的整體抗壓能力是88kN。

（2）采用精鑄定位支座及增加水平調(diào)整螺栓，使得可調(diào)扣板安裝平穩(wěn)，受力均勻，安裝時必須使用彈簧墊圈緩沖列車運行中對鋼軌產(chǎn)生的沖擊力，采用扭力扳手扭緊螺母，方便控制扭力，解決扣板的開裂問題。

3.3 緊固螺母存在問題的解決方案

圖4 加厚固定螺栓的螺母

采用新型加厚螺母（厚度≥17mm），使固定螺栓尾部藏在新型螺母中（如圖4），避免了搗固作業(yè)時的損壞，保證裝卸方便。

3.4 鋼軌空吊的解決方案

在鋼軌與軌下墊板間使用不同厚度的高強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料調(diào)高墊片（空吊間隙多少就墊相應(yīng)厚度的墊片）來解決空吊問題，使載荷直接通過調(diào)高墊片與軌下墊板密切貼緊并傳到橫梁上。

3.5 螺旋道釘與鎖緊壓塊間存在間隙的解決方案

在鎖緊壓塊與平墊圈間增加一個部件--偏心墊圈（圖5），來消除螺旋道釘與鎖緊壓塊間的間隙。

圖5 鎖緊壓塊與平墊圈間增加偏心墊圈

4 性能指標(biāo)檢測結(jié)果

通過上述一系列的研究，使高強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料D型便梁扣件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)趨于合理，位置更為精確，性能指標(biāo)良好，質(zhì)量穩(wěn)定可靠。以下的主要性能指標(biāo)經(jīng)相關(guān)質(zhì)量監(jiān)督檢驗機(jī)構(gòu)檢測達(dá)標(biāo)：

（1）強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料D型便梁扣件的壓縮強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、缺口沖擊強(qiáng)度、體積電阻率、型式尺寸、絕緣電阻、橫向力以及6000h人工氣候加速老化試驗、1680h濕熱老化試驗、720h耐腐蝕試驗。

（2）精鑄定位支座的螺紋精度、外形尺寸、角度。

（3）偏心墊圈的型式尺寸。

（4）高強(qiáng)度彈性體便梁軌下墊板的型式尺寸、拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長率、撕裂強(qiáng)度等。

5 試用情況

高強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料D型便梁可調(diào)式絕緣扣件系統(tǒng)（包括定位支座等）經(jīng)中鐵24局集團(tuán)上海鐵建公司（丹陽市中山路立交橋工地）、中鐵24局(上海工地)、江蘇雷威建設(shè)工程有限公司（嘉興三環(huán)路立交橋工地、金華市東市街立交橋工地）的上道試用，取得了很好的效果。

責(zé)任編輯：宋飛 龔佩毅
來稿時間：2014-11-13