論山區(qū)長大坡道鐵路的革新、升級改造與創(chuàng)效

鄧彥成

(承德承鋼物流有限公司工務(wù)段,河北承德 067102)

論山區(qū)長大坡道鐵路的革新、升級改造與創(chuàng)效

鄧彥成

(承德承鋼物流有限公司工務(wù)段,河北承德 067102)

承鋼鐵路為山區(qū)鐵路,坡度大、曲線多,線路幾何形位變化大,維修周期短。本文有針對性的對山區(qū)長大坡道鐵路常見病害提出了有效的整治方案。

山區(qū) 長大坡道 鐵路 改造 創(chuàng)新

1 概述

鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要包括:正線數(shù)目、限制坡度、最小曲線半徑、牽引種類、機(jī)車類型、機(jī)車交路、車站分布、到發(fā)線有效長度和閉塞類型等。鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的等級，決定著進(jìn)行投資的高與低、運(yùn)輸能力大與小及運(yùn)營成本的多與少。一條鐵路線的設(shè)計(jì)對于縱斷面而言，要盡可能的平緩，坡度要小，如果坡度過大，并且連續(xù)集中，將造成鐵路運(yùn)輸能力低，檢修、運(yùn)營成本高的狀況。我國鐵路《線規(guī)》規(guī)定:線路的限制坡度應(yīng)根據(jù)鐵路等級、地形條件、牽引種類和運(yùn)輸要求比選確定，并應(yīng)考慮與鄰接鐵路的牽引定數(shù)相協(xié)調(diào)，各級鐵路的限制坡度不得超過下列數(shù)值:

國鐵Ⅰ級鐵路 一般地段 6‰，困難地段12‰；

國鐵Ⅱ級鐵路 一般地段12‰，困難地段15‰；

國鐵Ⅲ級鐵路 一般地段15‰，困難地段20‰；

承鋼鐵路西起國鐵張百灣車站，穿越承鋼，東至國鐵雙峰寺車站，屬山區(qū)鐵路，工企Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)，具有如下特點(diǎn):坡度大、長且較集中，整體呈西高東低狀態(tài)。圖1和圖2分別為張灤區(qū)間和雙雙區(qū)間部分區(qū)段縱斷面和最大坡度。

圖2 雙雙區(qū)間部分區(qū)段縱斷面,最大坡度22‰

列車在通過長大坡道時(shí)，由于上行動能闖坡和下行制動，致使橫、縱向沖擊力急劇加大，造成軌道爬行嚴(yán)重，鋼軌、枕木及聯(lián)接零件損壞嚴(yán)重，使用周期縮短。正常軌道使用周期平均為30年，承鋼長大坡道使用周期僅為12年左右，嚴(yán)重區(qū)段僅為10年左右。如張灤區(qū)間開通運(yùn)營僅8年，2012年至2013年就已更換鋼軌4km，增加成本300多萬元，數(shù)千根枕木開始破損，需要更換。同時(shí)造成夏季高溫易出現(xiàn)漲軌跑道、冬季寒冷易出現(xiàn)斷軌等情況，給行車安全帶來重大隱患。

2 研究內(nèi)容及思路

為減緩列車通過長大坡道時(shí)的橫、縱向沖擊力，延長軌道的使用周期，其根本就是提高長大坡道的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到承鋼現(xiàn)狀，大量投資整體改造既不現(xiàn)實(shí)，也影響運(yùn)輸生產(chǎn)?？紤]利用現(xiàn)有技術(shù)水平，對部分環(huán)節(jié)進(jìn)行改造，使之技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)由工企Ⅱ級達(dá)到國鐵Ⅲ級，使列車通過時(shí)比較順暢、擺動小，同時(shí)提高軌道穩(wěn)定性，控制爬行，從而實(shí)現(xiàn)延長軌道使用期限，達(dá)到降本增效的目的。

3 實(shí)驗(yàn)和實(shí)施方案

3.1 調(diào)整豎曲線半徑及長度(縱向)

(1)豎曲線包括以下幾何要素:豎曲線切線長TSH、豎曲線長度KSH、豎曲線縱距y。在線路縱斷面上，各坡段直接連接是一條折線，為防止列車通過變坡點(diǎn)發(fā)生劇烈振蕩、脫軌，以變坡點(diǎn)為交點(diǎn)將兩相鄰坡段用曲線連接，稱為豎曲線，豎曲線分為凹型和凸型兩種。

(2)現(xiàn)承鋼鐵路豎曲線半徑多為5000m，切線長度小于100m，列車通過時(shí)震動明顯。

(3)按國鐵Ⅲ級標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場調(diào)整變坡點(diǎn)處豎曲線標(biāo)高，將豎曲線半徑增大至10000m，以張灤區(qū)間K22+400處變坡點(diǎn)為例，原豎曲線R＝5000m，切線長度T＝91m，通過計(jì)算〔T＝(R×△i)÷2000〕確定該豎曲線變更后切線長為180m，長度為360m。變更豎曲線半徑及長度后可有效減少在離心力作用下列車產(chǎn)生的增重，緩解列車對坡道線路的縱向沖擊力。

(4)調(diào)整豎曲線半徑需要調(diào)整豎曲線的標(biāo)高，以上點(diǎn)為例原豎曲線半徑為5000m，調(diào)整到10000m后，根據(jù)公式y(tǒng)=x2/(2Rsh)得y10000-y5000=1．62-0．8281≈0．8m，該處豎曲線線路標(biāo)高需下落0．8m。

(5)實(shí)施步驟:拆除線路；撇開道床；開挖路基降至計(jì)算標(biāo)高；恢復(fù)鐵路線路，可利用行車天窗時(shí)間施工。

3.2 調(diào)整緩和曲線正矢和長度(橫向)

(1)緩和曲線是由直線向曲線或曲線向直線間過渡的一段線路，作用是使列車產(chǎn)生的離心力逐漸增加或減小，減少車輪進(jìn)入曲線時(shí)對鋼軌的橫向沖擊，有利于行車平穩(wěn)。緩和曲線應(yīng)具備三個(gè)基本條件:第一，超高順坡不致使車輪脫軌；第二，超高時(shí)變率不影響行車穩(wěn)定；第三，未被平衡的離心加速度時(shí)變率不影響行車穩(wěn)定。

(2)承鋼鐵路曲線多在長大坡道上，緩和曲線長度為30m至40m之間，由于緩和曲線長度短，正矢和超高遞減率過大，導(dǎo)致處于坡道的緩和曲線承受較大的橫向沖擊力，晃車現(xiàn)象和鋼軌側(cè)磨、軌枕、零件損壞嚴(yán)重，隨著列車速度的提高，近二年情況尤其突出。

(3)按國鐵Ⅲ級標(biāo)準(zhǔn)，增加緩和曲線延長區(qū)段的路肩及道床寬度，以便移動直緩點(diǎn)和緩直點(diǎn)的位置，使長大坡道緩和曲線長度增加至70m，減小正矢遞減率，使軌距和超高遞減率在2‰范圍以內(nèi)。通過調(diào)整長大坡道緩和曲線長度和變化率后，可有效減少列車對長大坡道的橫向沖擊力。如雙雙區(qū)間K34+400處曲線，緩和曲線為30m，將直緩點(diǎn)和緩直點(diǎn)分別向兩端直線段延伸40m，同時(shí)為保證行車穩(wěn)定，在兩端各40m原直線段范圍內(nèi)外側(cè)增加道床寬度10cm，路肓寬度20cm。

(4)實(shí)施步驟:道床加寬采用石碴，路基加寬用人工就近取土并夯實(shí)。

3.3 充分利舊、增強(qiáng)長大坡道軌道整體強(qiáng)度

軌道爬行造成軌縫不均、鋼軌斷裂、聯(lián)接零件拉斷、軌枕傷損等現(xiàn)象，對軌道的破壞性很大。國鐵通常采用增加安裝防爬器來解決問題，效果較好，但投資較大。為減少投資或不投資，利用其它舊料來提高軌道的整體強(qiáng)度:①用廢舊枕木制做防爬撐，安放在軌枕之間，增強(qiáng)軌枕的整體性，②將廢舊鋼軌裁切后埋于曲線上股軌枕頭部，增加軌道的橫向穩(wěn)定性，③修復(fù)站場改造換型淘汰的電路絕緣軌距桿，安裝在長大坡道軌道上，增強(qiáng)鋼軌的整體性。

4 經(jīng)濟(jì)效益

承鋼現(xiàn)有長大坡道總長28．824km，其中張灤區(qū)間9．034km，雙雙線16．796km，廠區(qū)3km。軌道配置為:鋼軌50kg/m，軌枕1600根/km。按現(xiàn)行價(jià)格計(jì)算，每km鋼軌61．81萬元，枕木24萬元，聯(lián)接零件及膠墊等7．52萬元。

通過改造、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)升級后，長大坡道鋼軌使用周期可由12年延長至25年，枕木使用周期可由30年延長至40年，聯(lián)接零件及膠墊使用周期可增加一倍以上。

直接創(chuàng)效:110萬元/年。

間接效益:極大地消除了安全隱患，鐵路線路狀態(tài)穩(wěn)定，確保了行車安全。

[1] 鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊:線路[K].北京:中國鐵道出版社.

[2] 榮佑范.鐵路線路維修與大修[M].北京:中國鐵道出版社.