淺談大秦線線路突出病害及整治對策探索

楊英英

（大秦鐵路股份有限公司， 山西 大同 037005）

0 引言

大秦鐵路是我國第一條重載鐵路和雙線電氣化運(yùn)煤專線，自2010 年運(yùn)量突破4 億噸后，至今年運(yùn)量持續(xù)保持在4-4.5 億噸之間。常年開行萬噸、2 萬噸C80 貨車，大軸重、高密度、超負(fù)荷的運(yùn)輸模式對軌道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的破壞作用加速發(fā)展，迫使線路設(shè)備病害發(fā)生和發(fā)展速度較其他線路明顯加快，給線路設(shè)備養(yǎng)護(hù)維修帶來了極大的困難，通過近年來對工務(wù)設(shè)備變化規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，發(fā)現(xiàn)大秦線鋼軌、軌枕、扣件、道床、道岔等軌道結(jié)構(gòu)病害十分突出。

1 管內(nèi)大秦線設(shè)備概況

大秦線為雙線電氣化鐵路，線路允許速度為重車線80km/h（2 萬噸）/85km/h（1 萬噸）、空車線85km/h（2 萬噸）/90km/h（1 萬噸），其中重車線鋪設(shè)75kg/m鋼軌（材質(zhì)主要為U78crv）無縫線路，Ⅲ型混凝土軌枕、II 型彈條扣件；空車線鋪設(shè)60kg/m（材質(zhì)主要為U75V）鋼軌無縫線路和Ⅲ型、部分II 型混凝土軌枕，II型彈條扣件。

2 近年來大秦線線路發(fā)現(xiàn)的典型病害

2.1 鋼軌

在重載列車的高密度、高負(fù)荷沖擊下，鋼軌疲勞傷損隨運(yùn)量的增加成跳躍式增長，曲線側(cè)磨、魚鱗傷、剝離掉塊、波磨、垂磨等問題較為突出。特別是大秦重車線PG4 鋼軌存在剝離掉塊、隧道內(nèi)曲線地段易發(fā)生波浪形磨耗和掉塊、鋁熱焊縫傷損及斷軌率高、鋼軌擦傷后極易產(chǎn)生核傷引發(fā)斷軌、傷損發(fā)展快等突出問題。

2.1.1 傷損情況

歷年傷損情況：2016 年大秦線探傷共發(fā)現(xiàn)傷損73 處（其中母材核傷11 處、孔裂3 處、焊縫58 處、其他1 處）；2017 年大秦線探傷共發(fā)現(xiàn)127 處傷損（其中母材核傷18 處、孔裂4 處、焊縫98 處、尖軌3 處、其他4 處）；2018 年大秦線探傷共發(fā)現(xiàn)175 處傷損（其中母材核傷19 處、孔裂4 處、焊縫142 處、尖軌3 處、其他7 處）。

由此可以看出，大秦線隨著通過總重的增加，傷損數(shù)量成快速上升趨勢，同時(shí)，大秦線焊縫傷損比例常年居高不下。

2.1.2 斷軌情況

⑴從斷軌數(shù)據(jù)來看：2013 年至2018 年大秦線共發(fā)生斷軌24 起，均在大秦重車線，其中2013 年7 起、2014 年2 起、2015 年1 起、2016 年2 起、2017 年2 起、2018 年10 起。

⑵從斷軌類型來看：2013 年至2018 年大秦線共發(fā)生母材折斷10 起、鋁熱焊縫折斷10 起、氣壓焊縫折斷3 起、廠焊焊縫折斷1 起。

2.2 聯(lián)結(jié)零配件

⑴大秦重車線岔區(qū)扣件易發(fā)生松動、彈條折斷現(xiàn)象，特別是繁忙道岔接頭螺栓、護(hù)軌螺栓更容易松動、脫落。

⑵膠墊容易壓潰破損，部分地段熱塑性膠墊發(fā)生軌枕切槽等問題。

⑶焊縫加固處所發(fā)生斷軌后“斷而不紅”、存在安全隱患。

⑷道岔鐵墊板特別是轉(zhuǎn)轍部位、轍叉部位鐵墊板易斷裂，六角螺栓易折斷等問題。

2.3 軌枕

Ⅲ型枕存在承軌槽切槽、擋肩破損等問題；接頭部位及叉心處軌枕因頻繁小機(jī)搗固作業(yè)導(dǎo)致軌枕底部斷面受損，影響道床彈性、軌道縱橫向阻力等軌道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

2.4 道床

道床及隧道內(nèi)煤塵污染嚴(yán)重。大秦線作為運(yùn)煤專線，目前運(yùn)行的非全封閉式的車輛不可避免的帶來煤塵對路肩、道床及隧道的污染，無形中縮短了道岔換碴、橋梁換碴、大機(jī)清篩、隧道清污以及隧道清淤的周期，給隧道內(nèi)線路的設(shè)備檢查與整修帶來很大的困難，同時(shí)惡劣的作業(yè)環(huán)境也影響了職工的身體健康。

從日常的觀察來看，清理后僅能保持在2-3 個月，個別隧道更短，特別是隧道進(jìn)出口500 米范圍內(nèi)由于山體地形的氣流交匯更為嚴(yán)重。

2.5 道岔

⑴鋪設(shè)在站場咽喉區(qū)特殊位置的道岔側(cè)向過車頻繁，特別是我段湖東二場東西咽喉道岔，曲線尖軌在短時(shí)間內(nèi)磨耗、壓潰、掉塊嚴(yán)重，叉心特別是整鑄叉心平均使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通鐵路。

⑵隨著大軸重重載列車的開行，加劇了對站場輕型木枕道岔框架結(jié)構(gòu)的沖擊力度。湖東站作為大秦重載鐵路的咽喉樞紐，是所有大秦重載列車的集散地和出發(fā)點(diǎn)，其中湖東三場大部分為P43/9 號道岔，設(shè)備框架強(qiáng)度嚴(yán)重不足，道岔尖軌掉塊、磨耗，基本軌垂磨、壓潰、壓寬，叉心垂磨、掉塊、護(hù)軌側(cè)磨等問題較多，道岔傷損軌件更換頻繁，安全、質(zhì)量儲備明顯不足。

3 當(dāng)前采取的主要整治措施

重載線路近年來發(fā)生的問題，嚴(yán)重影響軌道結(jié)構(gòu)部件的使用壽命及行車安全，為確保運(yùn)輸安全工務(wù)部門積極采取了一些應(yīng)對措施。當(dāng)前，我段在大秦線維修養(yǎng)護(hù)方面，主要采取日常天窗修和集中修施工相結(jié)合的作業(yè)模式，日常天窗修以小型養(yǎng)路機(jī)械、人工為主開展?fàn)顟B(tài)修，結(jié)合設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行傷損軌件更換、鋼軌修磨、聯(lián)接零配件件緊松補(bǔ)缺等結(jié)構(gòu)修理及幾何尺寸整治；集中修施工以大修養(yǎng)路機(jī)械為主開展周期修、預(yù)防狀態(tài)修，重點(diǎn)組織大機(jī)綜合維修、鋼軌大修、道床大修、道岔大修等作業(yè)。

3.1 鋼軌修理

⑴突出預(yù)防性打磨和修理性打磨。對大修換軌及運(yùn)營鋼軌進(jìn)行預(yù)防性打磨和修理性打磨作業(yè)，與中鐵物總合作進(jìn)行廓形打磨作業(yè)維修設(shè)計(jì)，確保了大機(jī)打磨作業(yè)效果和質(zhì)量，及時(shí)消除了鋼軌魚鱗傷、肥邊等病害。

⑵按周期對隧道內(nèi)鋼軌進(jìn)行銑磨，延緩鋼軌波磨、垂磨速率。

⑶小半徑曲線地段縮短換軌周期，對曲線半徑小于600m 地段及鋼軌側(cè)磨嚴(yán)重地段，及時(shí)更換維修軌。

⑷采取鋼軌頂面及作業(yè)邊涂覆潤滑技術(shù)，分別在大南、湖東安設(shè)了鋼軌涂油裝置，減緩車輪對鋼軌的磨耗。

⑸減少鋁熱焊保有量、減少加固處所，從源頭上降低斷軌風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 聯(lián)結(jié)零配件修理

⑴試用防松螺母解決扣件松動問題。我段在湖東二場東西岔區(qū)分別安裝防松螺母進(jìn)行試驗(yàn)，目前狀態(tài)良好。

⑵采用熱塑性膠墊，提高膠墊的強(qiáng)度，解決膠墊壓潰破損的問題。

⑶對普通鼓包夾板全部更換為絕緣鼓包夾板，解決“斷而不紅”的安全隱患。

3.3 軌枕修理

⑴對更換軌件頻繁的岔區(qū)接頭采取凍結(jié)作業(yè)，消除接頭病害，實(shí)現(xiàn)岔區(qū)無縫化，減少小機(jī)搗固作業(yè)頻次。

⑵經(jīng)常對軌枕擋肩、承軌槽破損部位進(jìn)行修復(fù)，對接頭及叉心處軌枕進(jìn)行更換。

⑶采用曲線試驗(yàn)?zāi)z墊，適度降低膠墊剛度、提高膠墊彈性，緩解軌枕切槽病害繼續(xù)發(fā)展。

3.4 道床修理

⑴按照維修周期結(jié)合設(shè)備狀態(tài)，每兩年對道岔、橋梁、隧道進(jìn)出口進(jìn)行一次人工換砟，解決道床臟污板結(jié)、翻漿冒泥等問題，恢復(fù)道床彈性。

⑵按照大修周期，集中修施工期間每三年組織對區(qū)間線路進(jìn)行大機(jī)清篩道床，對站內(nèi)股道進(jìn)行大機(jī)邊坡清篩作業(yè)，解決道床污染、排水不暢等問題。

⑶每次集中修施工期間組織隧道清污作業(yè)，對隧道內(nèi)的煤塵進(jìn)行人工清污。

3.5 道岔維修

⑴全面推廣道岔軌件修磨作業(yè)，根據(jù)軌件狀態(tài)安排修理打磨工作，重點(diǎn)做好轍叉、尖軌非工作邊、基本軌工作邊的打磨工作，及時(shí)消除轍叉心軌及翼軌的細(xì)小魚鱗傷，消除翼軌肥邊，使其達(dá)到最佳使用效果，通過修磨作業(yè)延長轍叉使用壽命。

⑵推廣使用合金鋼拼裝叉心、合金鋼尖軌，延長軌件使用壽命。

4 取得的效果

2019 年以來，設(shè)備質(zhì)量得到了有效提高，以軌檢車指標(biāo)為例， 7 月份大秦空車線平均TQI 值降至6.98（1 月份7.79），重車線平均TQI 值降至7.96（1 月份9.35）。同時(shí)，2019 年5-7 月份大秦線探傷共發(fā)現(xiàn)傷損24 處，較前期有明顯減少。

5 仍需研究解決的問題

5.1 研討大秦線空、重車線岔區(qū)無縫化的可行性。

解決岔區(qū)諸多病害，從本質(zhì)上入手應(yīng)盡量較少岔區(qū)單元范圍內(nèi)的接頭數(shù)量，最大限度降低列車對岔區(qū)的沖擊破壞，探索岔區(qū)單元結(jié)構(gòu)無縫化，研究重載岔區(qū)無縫化的可能性。

5.1.1 重載岔區(qū)無縫化設(shè)計(jì)方案。

實(shí)現(xiàn)岔區(qū)無縫化，簡單講就是把道岔及岔區(qū)前后的鋼軌接頭通過焊接、膠接、凍結(jié)手段進(jìn)行剛性聯(lián)接，使得岔區(qū)形成“單元軌條”。

5.1.2 制約重載岔區(qū)無縫化的難點(diǎn)及解決方案。

由于重載岔區(qū)軌件傷損發(fā)生多、發(fā)展快，軌件更換較為頻繁，破壞了無縫岔區(qū)的結(jié)構(gòu)整體性，且大秦線天窗及其有限，大部分重傷軌件更換方式都為臨時(shí)要點(diǎn)更換，沒有充足時(shí)間進(jìn)行前后鋼軌同步更換及焊聯(lián)等恢復(fù)無縫岔區(qū)的工作，因此無縫岔區(qū)整體結(jié)構(gòu)破壞后恢復(fù)較為困難，重載無縫岔區(qū)結(jié)構(gòu)不易保持。

重載岔區(qū)由于列車編組輛數(shù)較多，且列車密度大，因此對線路或岔區(qū)的縱向作用力也較大，造成無縫岔區(qū)縱向移動產(chǎn)生位移，重載岔區(qū)無縫化以后道岔范圍內(nèi)沒有接頭作為緩沖調(diào)節(jié)，容易造成基本軌、尖軌限位器頂死等現(xiàn)象，更換軌件時(shí)影響進(jìn)出軌等，是制約重載岔區(qū)無縫化的一個難點(diǎn)。

重載岔區(qū)發(fā)生應(yīng)力不均或位移超限后，應(yīng)力放散或調(diào)整作業(yè)較為困難，有電務(wù)設(shè)備限制，鋼軌竄動量有限，制約了應(yīng)力放散和調(diào)整。

但是，總體上來講重載岔區(qū)無縫化利大于弊，有利于岔區(qū)零配件的保持，大大減少岔區(qū)結(jié)構(gòu)病害和鋼軌病害，提高岔區(qū)動態(tài)檢測指標(biāo)等。解決岔區(qū)位移問題，建議應(yīng)在每年夏、冬季節(jié)初期，對重載無縫岔區(qū)進(jìn)行應(yīng)力調(diào)整，松開岔區(qū)扣件及緩沖區(qū)夾板，使岔區(qū)鋼軌自然伸縮，減少因鋼軌收縮造成的位移過量移動引起的限位器頂死等問題。

5.2 研討大秦重載隧道內(nèi)軌枕板線路的養(yǎng)護(hù)維修措施。

軌枕板隧道一般長度都在1km 以上，作業(yè)有效性差，主要問題是：煤塵污染十分嚴(yán)重，掩埋扣件、軌底甚至軌腰，導(dǎo)致扣件銹蝕、松動失效，鋼軌銹蝕；軌枕板下無石砟道床，道床板結(jié)十分嚴(yán)重，沒有彈性，導(dǎo)致鋼軌波磨、軌枕板斷裂扣件折斷等；部分隧道排水不暢洞壁漏水至線路上導(dǎo)致翻漿冒泥；水溝排水不暢、仰拱破裂造成線路下沉、道床翻漿等；長大隧道作業(yè)進(jìn)出隧道困難，純作業(yè)時(shí)間及其有限。針對我段軌枕板隧道多、且長度大的特殊情況，隧道內(nèi)線路養(yǎng)護(hù)維修建議采取以下措施。

⑴針對煤塵掩埋軌底、扣件現(xiàn)象，首先進(jìn)行徹底清污。清污不能受袋數(shù)限制，將掩埋扣件、軌底、兩線間及洞壁側(cè)煤塵全部清理干凈，同時(shí)縮短清污周期，長大隧道尤其是隧道進(jìn)出口300-500m 范圍內(nèi)要每季度或每兩個月清污一遍，消滅鋼軌、扣件等的銹蝕，為日常軌枕板線路養(yǎng)護(hù)維修提供基礎(chǔ)條件。

⑵徹底解決隧道漏水、排水溝堵塞、仰拱破裂基地冒水等問題，消除因外因造成的線路設(shè)備變化，消除軌枕板隧道冒泥、下沉等病害，減少外部因素影響，保持軌枕板隧道線路道床穩(wěn)定，為線路養(yǎng)護(hù)維修提供保障。

⑶針對隧道內(nèi)鋼軌、零配件由于隧道內(nèi)陰濕和煤塵覆蓋造成的銹蝕問題，建議隧道內(nèi)零配件在大修換軌鋼軌時(shí)同步進(jìn)行更換，并建議對零配件和軌底軌腰進(jìn)行防銹處理，對零配件及鋼軌在廠內(nèi)實(shí)施噴涂防銹漆或材料，以徹底解決鋼軌、配件銹蝕失效問題。

⑷針對隧道內(nèi)鋼軌波磨、接頭坍低、軌枕板斷裂等問題，重點(diǎn)需解決軌枕板線路道床彈性問題。因軌枕板隧道線路的局限性，改善軌枕板隧道線路彈性無法從道床上入手，從科技手段考慮應(yīng)研究改善軌下和枕下的彈性來彌補(bǔ)道床彈性不足的問題。

6 結(jié)束語

大秦鐵路在重載條件下大運(yùn)量長期運(yùn)行，如何保障大秦鐵路在大運(yùn)量、高密度、長期運(yùn)行下的安全性，基礎(chǔ)設(shè)施既有狀態(tài)能否滿足安全運(yùn)營要求，結(jié)構(gòu)的耐久性和疲勞性能對長期運(yùn)營的影響和相應(yīng)對策如何，這些都需要不斷地研究、探索下去。