提高大秦線道岔軌件使用壽命的探索

劉 桂 雙

(茶塢工務(wù)段，北京 101402)

?

提高大秦線道岔軌件使用壽命的探索

劉 桂 雙

(茶塢工務(wù)段，北京 101402)

介紹了大秦線茶塢段道岔設(shè)備的現(xiàn)狀，對(duì)茶塢工務(wù)段道岔軌件的傷損使用情況進(jìn)行了分析，并針對(duì)道岔軌件的傷損原因，提出了道岔軌件的養(yǎng)護(hù)維修策略，旨在降低軌件的傷損率。

道岔，軌件，養(yǎng)護(hù)維修，傷損

大秦線是一條集“速、密、重”于一體的煤炭運(yùn)輸專線，自2014年年運(yùn)量達(dá)到4.5億t后，年運(yùn)量一直居高不下，在如此高強(qiáng)度的運(yùn)輸沖擊下，軌件傷損率呈現(xiàn)大幅增長(zhǎng)趨勢(shì)，道岔軌件使用壽命大大縮短。

目前大秦線線路大維修時(shí)間極其有限，每月維修天窗只有3次，每次僅120 min。在如此有限的作業(yè)時(shí)間下線路得不到有效的養(yǎng)護(hù)維修，使軌件傷損的幾率大大增加，傷損發(fā)展速度也大大加快，更換頻率也隨之增加，給養(yǎng)護(hù)成本費(fèi)用帶來巨大壓力，也給安全生產(chǎn)帶來巨大隱患。道岔部位是重載線路的薄弱環(huán)節(jié)，道岔軌件的傷損已經(jīng)成為制約安全生產(chǎn)的瓶頸，應(yīng)引起我們的高度重視?，F(xiàn)在擺在我們面前的問題是如何對(duì)道岔軌件傷損成因進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，研究行之有效的解決軌件傷損快速發(fā)展的方法，從線上養(yǎng)護(hù)方面及軌件類型使用方面探索，適合大秦線現(xiàn)運(yùn)輸組織模式的安全的經(jīng)濟(jì)適用的養(yǎng)護(hù)維修方式。

1 茶塢工務(wù)段道岔設(shè)備概述

茶塢工務(wù)段共計(jì)管轄大秦線及相關(guān)聯(lián)絡(luò)線線路947.432 km、站場(chǎng)13個(gè)、道岔455組。大秦重車線為75 kg/m鋼軌跨區(qū)間無(wú)縫線路，輕車線為60 kg/m鋼軌跨區(qū)間無(wú)縫線路。大秦線目前使用的主要道岔型號(hào)分為P75/12#，P60/12#，P60/9#，其中：P75/12#道岔87組占19.1%，P60/12#道岔156組占34.3%，P60/9#道岔75組占16.5%。

大秦線目前使用的道岔軌件主要由中鐵山橋集團(tuán)公司、北京特冶工貿(mào)有限公司、德盛鐵路器材有限公司、浙江貝爾通信集團(tuán)公司等幾個(gè)廠家供應(yīng)。

自2010年大秦線運(yùn)量從3.3億t猛增至4.0億t，道岔薄弱環(huán)節(jié)病害凸顯，尤其是近幾年大秦線運(yùn)量居高不下年運(yùn)量都在4.4億t左右，軌件傷損病害增加尤為明顯。僅2015年茶塢工務(wù)段就發(fā)生道岔軌件各種傷損1 409處，更換轍叉、尖軌、基本軌等主要道岔軌件488根/個(gè)，如何延長(zhǎng)道岔軌件使用壽命、降低軌件傷損的發(fā)生發(fā)展、保證生產(chǎn)運(yùn)輸安全，已經(jīng)是擺在我們面前的刻不容緩的一項(xiàng)研究課題。

2 道岔軌件傷損使用情況分析

2.1 軌件傷損種類及分布

大秦線道岔軌件傷損主要類型有掉塊、裂紋、核傷、壓潰、磨耗等幾種，其中：2015年軌件傷損類型中掉塊占45.2%，核傷占16.4%，裂紋占20.5%，壓潰磨耗占17.8%，說明掉塊是道岔軌件傷損的主要方面，掉塊的發(fā)生與日常養(yǎng)護(hù)打磨不到位有很大關(guān)系，接頭部位若得不到充分打磨或軌面打磨不及時(shí)，在列車快速通過時(shí)車輪就會(huì)加大輪軌的硬接觸力，軌頭受到強(qiáng)大沖擊力就容易產(chǎn)生掉塊或軌面低塌，造成軌件傷損。

2.2 軌件傷損數(shù)量大幅度上升

隨著大秦線運(yùn)量的逐年增加，線路、橋隧、路基病害及軌件傷損每年都呈上升趨勢(shì)，尤其是2013年以后大秦線列車密度增大、車速提高，已不具備利用列車間隔作業(yè)的條件，路局要求停止利用列車間隔進(jìn)行線路養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)，線路得不到充分時(shí)間養(yǎng)護(hù)，軌件傷損特別是道岔軌件傷損更是大幅上漲。

表1是2014年—2015年道岔軌件傷損情況分布表。

表1 2014年—2015年道岔軌件傷損分布統(tǒng)計(jì)表

從表1可以看出：無(wú)論是從傷損類型還是傷損位置，2015年道岔軌件傷損比2014年同期都有很大程度的增長(zhǎng)，軌件傷損增加率達(dá)到100%，其中軌底核傷增加率尤為明顯達(dá)到驚人的300%。如此大的傷損增長(zhǎng)速度，無(wú)論是從養(yǎng)護(hù)維修方面還是傷損軌件更換方面，都給維修成本費(fèi)用帶來了巨大壓力。

2.3 軌件傷損速度明顯加快，傷損周期縮短

2014年以來，軌件傷損發(fā)展的速度明顯加快，尤其是鋁熱焊等強(qiáng)度低于母材強(qiáng)度的處所傷損發(fā)展更為迅速，以往軌件從核傷加固發(fā)展到更換往往需要幾個(gè)月甚至更長(zhǎng)時(shí)間，而現(xiàn)在一個(gè)月內(nèi)或幾天就能從輕度核傷發(fā)展為重傷，軌頭裂紋和夾板裂縫的發(fā)生率也大大增加，例如：

1)2014年11月17日探傷作業(yè)人員發(fā)現(xiàn)大秦下行296+17#焊道處軌頭外口核傷，2A：5～6.8出波，32 dB，建議加固；11月24日再次檢查該處時(shí)，2A：5～6.8出波，37 dB，達(dá)到重傷建議更換。

2)2014年3月9日檢查遷西站28#道岔為P75/12#整鑄錳鋼轍叉，發(fā)現(xiàn)叉心壓低5 mm、肥邊3 mm～4 mm，11月19日檢查該道岔叉心已壓潰嚴(yán)重、大小道尺不能保持，更換下線。

3)2015年6月14日探傷作業(yè)人員發(fā)現(xiàn)大秦線下行309+17#鋁熱焊處所，焊道處軌頭外口核傷，1A通道4～6出波，34 dB，2A：4.2～6出波，37 dB，建議更換。此處鋁熱焊為2013年10月16日集中修天窗焊聯(lián)，使用時(shí)間不到2個(gè)月就發(fā)展為重傷需進(jìn)行更換。

從上述幾例可以看出，大秦線尤其是大秦重車線鋼軌軌件在大軸重、高密度的列車碾壓下壓力達(dá)到鋼軌的屈服強(qiáng)度，加之應(yīng)力傳遞不均造成應(yīng)力集中，鋼軌內(nèi)部晶體傷損發(fā)展迅速，軌件部魚鱗傷、掉塊、垂磨、側(cè)磨、波磨、壓潰、掉塊、裂紋等發(fā)展也非?？臁?/p>

據(jù)統(tǒng)計(jì)茶塢工務(wù)段某車間1 d發(fā)現(xiàn)重傷最多可達(dá)8處需更換，且沒有維修天窗，臨時(shí)要點(diǎn)處理十分困難，往往需幾天才能將重傷軌處理完畢，大大增加了斷軌風(fēng)險(xiǎn)，給行車安全帶來巨大隱患。

2.4 道岔軌件更換頻率增加，使用壽命縮短

1)2013年1月～8月與2014年同期轍叉、尖軌、基本軌更換數(shù)量對(duì)比。在養(yǎng)護(hù)維修周期不能保證，軌件傷損快速發(fā)展的情況下，若要保證生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)慕^對(duì)安全就只有對(duì)軌件及時(shí)進(jìn)行更換。自年運(yùn)量達(dá)到4億t以來，道岔軌件的更換頻率大大增加，更換周期大幅縮短。具體分析對(duì)比見表2。

表2 2013年1月～8月與2014年1月～8月道岔軌件更換對(duì)比表

從表2可以看出2014年1月～8月轍叉、尖軌、基本軌傷損更換率比2013年同期都有不同程度的大幅增加，其中基本軌的更換增長(zhǎng)率最為明顯達(dá)到40.6%。大秦線2014年1月～8月較2013年同期運(yùn)量增加2.2%，而軌件更換增長(zhǎng)率平均達(dá)到21%，是運(yùn)量增長(zhǎng)率的近10倍。說明軌件傷損和更換頻率的增加不僅和運(yùn)量的增長(zhǎng)有關(guān)系，更重要的原因在于在大運(yùn)量、高速度、高密度的運(yùn)輸組織模式下，軌件養(yǎng)護(hù)維修周期不能保證，致使軌件傷損和更換頻率大大增加。

2)2013年1月～8月與2014年1月～8月各種型號(hào)轍叉、尖軌、基本軌具體更換數(shù)量對(duì)比見圖1～圖3。

從圖1～圖3可以明顯看出，重車線P75/12轍叉、尖軌、基本軌更換量最大，且2014年較2013年增長(zhǎng)率較高。從更換數(shù)量最大的P75/12轍叉可以看出，整鑄錳鋼轍叉較合金鋼轍叉更換頻率高出很多，說明合金鋼轍叉較整鑄錳鋼轍叉使用壽命長(zhǎng)出很多。

2.5 道岔軌件使用費(fèi)用大幅增加

據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，茶塢工務(wù)段2015年各種道岔軌件的使用費(fèi)用比2014年同期增加399余萬(wàn)元，具體分析情況見表3。

表3 道岔軌件使用費(fèi)用表 萬(wàn)元

合金鋼拼裝轍叉使用年限在181 d左右，整鑄錳鋼轍叉使用年限在70 d左右。就大秦線更換最頻繁的P75/12型轍叉分析，同一組道岔若使用整鑄錳鋼轍叉一年需使用5.2個(gè)成本費(fèi)用在14.6萬(wàn)元左右，若使用合金鋼拼裝轍叉一年需使用2個(gè)成本費(fèi)用在9.6萬(wàn)元左右，更換一個(gè)轍叉人工費(fèi)用0.15萬(wàn)元左右，所以同一組道岔若使用合金鋼拼裝轍叉比整鑄錳鋼轍叉一年節(jié)省費(fèi)用在5.48萬(wàn)元左右。所以建議使用合金鋼軌件，更改軌件的鋼軌材質(zhì)，提高軌件的強(qiáng)度，降低道岔軌件使用和養(yǎng)護(hù)的成本費(fèi)用。

3 道岔軌件傷損成因分析及養(yǎng)護(hù)維修對(duì)策

3.1 道岔軌件傷損大幅上漲的原因分析

1)大軸重、高運(yùn)量、高密度的運(yùn)輸組織模式。目前大秦重車線列車軸重為25 t，27 t，日開行列車最高可達(dá)90列，日運(yùn)量達(dá)100多萬(wàn)噸，如此高強(qiáng)度的運(yùn)量，引發(fā)道岔軌件傷損量急劇增加。道岔軌件使用壽命大大降低，各種直觀傷損發(fā)生周期也大大縮短，直接導(dǎo)致軌件更換頻率的增加。

2)線路大修周期跟不上，道床問題得不到有效解決。道岔地段不能利用大機(jī)進(jìn)行道床清篩，只能進(jìn)行人工清篩換砟，道岔?yè)Q砟周期不能保證，道床板結(jié)較為嚴(yán)重。道床失去彈性，冒泥、空吊等病害隨之產(chǎn)生，加大了列車輪對(duì)軌面的硬接觸的沖擊力，進(jìn)而造成軌面壓潰、鋼軌裂紋、鋼軌接頭坍低等傷損大幅上升，鋼軌內(nèi)部核傷發(fā)展也會(huì)加快。

3)軌件養(yǎng)護(hù)維修工作滯后，軌件病害得不到及時(shí)處理。自停止利用列車間隔進(jìn)行維修作業(yè)以后，道岔養(yǎng)護(hù)維修只能納入天窗進(jìn)行，道岔養(yǎng)護(hù)維修時(shí)間大大縮短。道岔打磨周期不能保證，軌面不能得到及時(shí)修理，肥邊、壓潰、劃痕等若得不到及時(shí)打磨處理很快就會(huì)發(fā)展成重傷，接頭若得不到有效的周期性的打磨維修，在列車的硬接觸沖擊下就會(huì)形成掉塊，增加了鋼軌傷損發(fā)生的幾率。軌面發(fā)生傷損后越是得不到及時(shí)處理，在強(qiáng)大沖擊力下傷損發(fā)展越快，形成惡性循環(huán)，最后軌件傷損到一定程度就只能進(jìn)行更換下線，大大縮短軌件更換周期。

3.2 降低道岔軌件傷損提高養(yǎng)護(hù)維修效率的對(duì)策

1)合理安排道岔大中修，結(jié)合道岔設(shè)備實(shí)際情況及時(shí)安排對(duì)道岔進(jìn)行成組更換或?qū)Υ筌壖?、岔枕進(jìn)行成組更換，提高道岔整體強(qiáng)度減少傷損病害。

2)保證道岔維修周期，及時(shí)安排道岔?yè)Q砟，加強(qiáng)道岔的小清篩及邊坡清篩力度，疏通道岔排水，保證道砟的整潔，改善道床彈性，從而緩解列車對(duì)軌面的沖擊力，有效降低軌件的傷損發(fā)展。

3)及時(shí)更換道岔大膠墊，對(duì)壓潰的大膠墊盡量進(jìn)行成組更換，使用高彈性膠墊，保證鋼軌彈性和道岔的受力均勻。

4)加強(qiáng)軌面的修理，縮短道岔打磨周期，及時(shí)解決軌面?zhèn)麚p，提高軌面平順度，改善輪軌接觸關(guān)系，降低軌件的硬接觸力，從而降低傷損的發(fā)展速度。

5)加強(qiáng)道岔軌件的手工檢查力度，對(duì)發(fā)現(xiàn)的壓潰、肥邊、魚鱗傷、接頭坍低、大軌縫等及時(shí)安排處理，避免在列車的沖擊下傷損進(jìn)一步發(fā)展。

6)大力推行岔區(qū)設(shè)備單元化、等級(jí)化管理，推進(jìn)維修的檢、養(yǎng)、修分開，開展道岔設(shè)備的狀態(tài)修、等級(jí)修，使道岔各部幾何尺寸在臨修范圍之內(nèi)、岔區(qū)大平大向良好、零配件齊全有效扭力達(dá)標(biāo)，使道岔設(shè)備質(zhì)量保持均衡，進(jìn)而延長(zhǎng)軌件使用壽命，減少軌件傷損的發(fā)生。

7)引進(jìn)新技術(shù)，使用道岔打磨大機(jī)利用集中修對(duì)道岔進(jìn)行周期性打磨。人工進(jìn)行道岔打磨往往效率低，效果不佳，利用大機(jī)對(duì)道岔每季或每月進(jìn)行打磨一遍，能夠有效解決道岔軌面不平順、坍低、壓潰、肥邊等問題，能夠使工作效率大大增加，減少鋼軌傷損。

8)大力推行岔區(qū)無(wú)縫化，在整組道岔范圍內(nèi)，對(duì)道岔直股絕緣接頭全部采膠結(jié)絕緣；對(duì)道岔軌件各部接頭處所全部實(shí)施無(wú)縫焊聯(lián)，其中需對(duì)轍叉直股、直尖軌、基本軌等進(jìn)行廠內(nèi)加長(zhǎng)處理，能夠大幅度的降低接頭的沖擊力度，減少接頭次生病害，大幅度的提高道岔軌件的使用壽命。

9)改進(jìn)道岔軌件的鋼軌材質(zhì)，提高軌件的強(qiáng)度。建議使用拼裝型合金鋼轍叉，同一組道岔若使用合金鋼轍叉較整鑄錳鋼轍叉全年節(jié)省在5.48萬(wàn)元左右，且合金鋼轍叉?zhèn)麚p率低，需養(yǎng)護(hù)維修周期短，養(yǎng)護(hù)維修工作量小，是較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的轍叉類型。

總之，在如此大的運(yùn)量下，維修天窗時(shí)間又如此有限，養(yǎng)護(hù)維修工作不能得到保證。若要從根本上控制軌件傷損率的發(fā)展，還得從根源上下功夫，保證天窗數(shù)量和天窗時(shí)間，能夠有充足的時(shí)間進(jìn)行道岔養(yǎng)護(hù)，是解決道岔軌件傷損發(fā)展快、更換使用周期短、養(yǎng)護(hù)維修成本高等問題的前提。

Inquiry on improving Da-Qin railway turnout serving life

Liu Guishuang

(Cha-WuBusinessSection,Beijing101402,China)

The paper introduces Cha-wu Business Section turnout equipment status of Da-Qin railway line, analyzes the turnout rail damage and utilization conditions of Cha-wu Business Section, and puts forward turnout rail maintenance strategies in light of turnout rail damage causes, with a view to reduce the rail damage rate.

turnout, rail, maintenance, damage

1009-6825(2016)18-0134-03

2016-04-13

劉桂雙(1985- )，男，助理工程師

U213.6

A