重載鐵路道岔病害產(chǎn)生原因與整治措施

張飛飛

摘 要：重載鐵路多用于資源的長距離運(yùn)輸，其質(zhì)量比普通列車要大4倍左右，我國通常采用專用的重載鐵路高架橋完成重載機(jī)車的運(yùn)輸工作。運(yùn)行過程中，軌道的道岔問題是重載鐵路災(zāi)害之一。以重載鐵路為論點(diǎn)，重點(diǎn)討論了道岔病害發(fā)生的原因，根據(jù)相應(yīng)原因提出解決措施。

關(guān)鍵詞：重載鐵路；岔道病害；尖軌；載荷

中圖分類號(hào)：U216.425 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.12.126

1 病害產(chǎn)生原因

1.1 尖軌布置誤差

重載鐵路普遍存在尖軌與基本軌道貼合不緊密的問題，在重載列車的作用下，其較大的載荷施加在尖軌上，由于其離心力較大的原因，在尖軌與基本軌無法密貼的情況下，很容易對(duì)尖軌造成側(cè)拱或上拱形式的危害。這些病害的產(chǎn)生原因主要是其軌道內(nèi)部截面缺乏有效的刨切長度、尖軌頂鐵過長或不足、尖軌補(bǔ)強(qiáng)板螺栓過長、基本軌的高程基準(zhǔn)線和切線角度與尖軌無法形成有效的契合、基本軌彎折點(diǎn)位置靠前或靠后、基本軌的光滑程度和角度位置未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求、基本軌和尖軌都有出現(xiàn)硬彎的可能等。

1.2 軌距、水平超限

重載鐵路的鋼軌要承受比普通鐵路更大的載荷，因此，在曲線線路處的離心力要比普通線路受到的離心力大很多，其鋼軌向兩側(cè)偏移的趨勢更加明顯，造成鋼軌相對(duì)水平方向的位移量加大，鋼軌的軌距要比設(shè)計(jì)值大很多，超出了設(shè)計(jì)允許的誤差范圍，鋼軌的水平凈距與機(jī)車的輪對(duì)寬度凈距不符，機(jī)車在行駛過程中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，對(duì)機(jī)車和車上的貨物的損害極大，易造成脫軌等事故的發(fā)生。

1.3 鋼軌擦傷、掉塊

重載線路與一般的客運(yùn)和貨運(yùn)線路不同，其運(yùn)送的貨物多為密度較大的資源型大宗貨物，在運(yùn)輸過程中以恒載的形式存在，其軌道所承受的荷載極大。在這種長期的磨損和擠壓過程中，鐵軌的表面會(huì)出現(xiàn)不同程度的磨損，并在長期的雨雪侵蝕和凍脹循環(huán)下，鋼軌表面磨損處會(huì)出現(xiàn)一定的材料剝離和脫落現(xiàn)象，使鐵軌出現(xiàn)較為嚴(yán)重的集中應(yīng)力，在重載機(jī)車的影響下會(huì)愈演愈烈。

1.4 鋼軌疲勞裂紋

鋼軌在長期的加載和卸載的循環(huán)過程中，一直處在疲勞荷載的作用下，雖然在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)鋼軌的疲勞實(shí)驗(yàn)已經(jīng)在理論上為鋼軌的壽命提供了較為有利的數(shù)據(jù)支持，但實(shí)際應(yīng)用過程中，鋼軌的疲勞破壞形式并非只是載荷加載卸載循環(huán)，外界極端天氣對(duì)鐵軌的損傷較為嚴(yán)重。鐵軌在長期受到重載循環(huán)的過程中會(huì)很快由彈性階段進(jìn)入屈服階段，其抗拉容許應(yīng)力在一定程度上得到了極大提升，但其彈性恢復(fù)能力也在逐步喪失，在彎矩的作用下，鋼軌不斷出現(xiàn)縱向和橫向裂縫，由中間向四周擴(kuò)展，當(dāng)裂縫擴(kuò)展達(dá)到一定的程度時(shí)，其屈服階段的力學(xué)性能值達(dá)到相對(duì)平衡的水平，最終變?yōu)榭辜裟芰^弱的材料。

1.5 扣件、軌枕傷損

鋼軌的扣件和枕木會(huì)在長期的使用過程中產(chǎn)生較大的形變，進(jìn)而使鋼軌產(chǎn)生局部的位移和松垮。鋼軌扣件松垮會(huì)造成鋼軌局部穩(wěn)定性和承載能力的嚴(yán)重不足，其承載能力嚴(yán)重小于設(shè)計(jì)指標(biāo)，極易發(fā)生脫軌事故。軌道枕木發(fā)生損壞后會(huì)出現(xiàn)不確定方向的位移，導(dǎo)致鋼軌發(fā)生較大的形變，鋼軌上有機(jī)車通過時(shí)，由于重載機(jī)車自身質(zhì)量的作用，其受鋼軌變形的影響也較大，機(jī)車在通過變形路段時(shí)會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的振動(dòng)，嚴(yán)重影響貨物和機(jī)車的整體安全。

2 整治措施

2.1 尖軌布置誤差的整治

根據(jù)實(shí)際施工情況，對(duì)尖軌的布置形式進(jìn)行必要的調(diào)整，對(duì)尖軌應(yīng)貼附基本軌的部位進(jìn)行較為合理的處理，在必要的情況下可以調(diào)整軌道附屬設(shè)施的位置。對(duì)于軌道彎角位置和彎角角度不符合實(shí)際要求的情況，應(yīng)在施工前對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行仔細(xì)勘測，對(duì)鋼軌進(jìn)行精細(xì)打磨，保證其光滑度和角度符合設(shè)計(jì)要求。鐵路管理人員應(yīng)對(duì)尖軌與基本軌之間的雜物進(jìn)行定時(shí)清理，維護(hù)人員要對(duì)尖軌進(jìn)行常態(tài)化的巡視，一旦發(fā)現(xiàn)尖軌存在質(zhì)量問題，則應(yīng)馬上進(jìn)行替換和加固，消除尖軌的相關(guān)危害。

2.2 軌距、水平超限的整治

根據(jù)轄區(qū)內(nèi)重載機(jī)車線路的特點(diǎn)，充分考慮其受到各個(gè)環(huán)境條件下影響時(shí)所可能產(chǎn)生的軌道誤差形式，對(duì)于重載機(jī)車通過的線路，按照災(zāi)害性質(zhì)和程度的不同進(jìn)行路段劃分，對(duì)線路進(jìn)行定期的精準(zhǔn)測量，對(duì)其鋼軌的高程、偏移角度、軌距等進(jìn)行精度較高的測量，一旦發(fā)現(xiàn)軌距出現(xiàn)較大偏差，立即聯(lián)系施工單位對(duì)線路進(jìn)行整修，必要時(shí)對(duì)鋼軌進(jìn)行更換。同時(shí)，對(duì)岔區(qū)出現(xiàn)軌距、水平超限時(shí)，可通過將曲基本軌彎折好以保持各部軌距間隔尺寸正確、加強(qiáng)道岔及前后各50 m范圍內(nèi)線路的鎖定、加強(qiáng)道砟道床的維護(hù)等途徑進(jìn)行修正，以避免軌距、水平病害進(jìn)一步發(fā)展引起岔區(qū)受力惡化，影響道岔的使用壽命。

2.3 鋼軌剝離、掉塊的整治

鋼軌表面出現(xiàn)輕微磨損時(shí)應(yīng)對(duì)鐵軌進(jìn)行必要的補(bǔ)救處理，采用打磨和補(bǔ)焊等方式，保證軌道內(nèi)壁的光滑，使軌道內(nèi)壁的病害無法加劇。對(duì)于磨損嚴(yán)重的鋼軌，必須進(jìn)行及時(shí)更換。對(duì)于集中應(yīng)力較大的構(gòu)件，難以承載重載機(jī)車，集中應(yīng)力破壞點(diǎn)會(huì)隨著機(jī)車的不斷通過而加劇，因此，對(duì)于磨損較為嚴(yán)重的路段，應(yīng)及時(shí)更換。另外，應(yīng)使用機(jī)器對(duì)鐵軌的磨損處進(jìn)行拋光處理，保證其鐵軌內(nèi)壁的光潔度，保證微細(xì)磨損的病害處理，防止進(jìn)一步惡化。對(duì)于岔道發(fā)生縱向偏移的情況，應(yīng)及時(shí)對(duì)固定岔道的螺栓進(jìn)行加固，嚴(yán)重情況下可以直接替換岔道，精確安放，保證鐵軌的協(xié)同工作順利展開。

2.4 鋼軌疲勞裂紋處理

應(yīng)對(duì)鋼軌所承受的設(shè)計(jì)載荷值進(jìn)行較為準(zhǔn)確的預(yù)估，并對(duì)鐵軌的抗拉壓和抗彎抗剪容許值進(jìn)行判定，從而選擇合理力學(xué)性能值的鋼材進(jìn)行設(shè)計(jì)建造，對(duì)于力學(xué)性能要求較高的鋼材，

應(yīng)采用冷拔等方式對(duì)鋼軌進(jìn)行強(qiáng)度增加的處理?？蒲性核鶓?yīng)當(dāng)在做鋼軌的疲勞實(shí)驗(yàn)時(shí)充分考慮鋼軌受環(huán)境因素的影響，并形成影響因子，成為計(jì)算指標(biāo)。

2.5 扣件、軌枕傷損處理

應(yīng)對(duì)扣件和枕木的出場質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把控，在重載路線載荷要求較高的情況下，可以考慮采用高強(qiáng)混凝土構(gòu)件當(dāng)作軌枕構(gòu)件，以保證其抗形變能力?？奂蓜?dòng)時(shí)，應(yīng)現(xiàn)場加固，磨損較為嚴(yán)重的需要及時(shí)更換。軌枕發(fā)生較大形變時(shí)，放線測量人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)計(jì)的軌道高程，指導(dǎo)施工人員對(duì)其進(jìn)行精確的位置修正，采取必要的加固措施，對(duì)于軌枕變形較為嚴(yán)重的，應(yīng)更換軌枕。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕