道床輪廓器在道床整修作業(yè)中的運(yùn)用與研究

董浩 段雪梅 郭旭峰

摘 要：鐵路企業(yè)一線線路道床輪廓尺寸的整修作業(yè)中，由于道床為沿線路中心線鋪設(shè)的帶狀結(jié)構(gòu)物，在回檢道床尺寸參數(shù)中，尤其是道床頂面寬度、邊坡坡度等項(xiàng)目，由于線路長(zhǎng)，工作量大等具體實(shí)際，鐵路線路工務(wù)技術(shù)人員往往是通過(guò)目測(cè)的方式來(lái)進(jìn)行的，這是勢(shì)必導(dǎo)致較大的測(cè)量誤差。本項(xiàng)目擬通過(guò)設(shè)計(jì)研發(fā)道床輪廓器運(yùn)用于道床輪廓尺寸的整修作業(yè)中，利用道床輪廓器技術(shù)功能，指導(dǎo)道床整修作業(yè)并形成相關(guān)技術(shù)方案，以期能服務(wù)于施工企業(yè)道床整修的檢測(cè)與維修作業(yè)及職業(yè)院校鐵道工務(wù)實(shí)訓(xùn)。

關(guān)鍵詞：道床病害;道床輪廓器;道床整修作業(yè);道床輪廓尺寸

伴隨我國(guó)軌道交通技術(shù)的迅速發(fā)展，鐵路系統(tǒng)業(yè)由以前的“慢牛”逐漸成為人們所津津樂(lè)道的“快馬”。隨著鐵路運(yùn)輸?shù)牟粩嗵崴伲壍澜Y(jié)構(gòu)技術(shù)水平也在快速提高，我國(guó)的軌道交通產(chǎn)業(yè)進(jìn)入新的里程碑時(shí)期。火車(chē)運(yùn)行速度越高，進(jìn)而對(duì)軌道產(chǎn)生的病害也日益明顯;近年來(lái)根據(jù)《國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司年度工作報(bào)告》可以看到，我國(guó)鐵路事業(yè)在速度提升的成績(jī)固然顯著，但是相應(yīng)所產(chǎn)生的病害同樣突出，對(duì)線路的養(yǎng)修質(zhì)量也提出了更高的要求。

列車(chē)運(yùn)行速度越高，對(duì)軌道結(jié)構(gòu)技術(shù)參數(shù)偏差的敏感度越強(qiáng)。道床做為軌道結(jié)構(gòu)至關(guān)重要的組成部分，為保證行車(chē)安全的核心要素;道床輪廓幾何技術(shù)參數(shù)的偏差會(huì)影響旅客乘坐的舒適度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)增大列車(chē)脫軌系數(shù)，引起車(chē)輛產(chǎn)生振動(dòng)和增加輪軌作用力。尤其是在日常養(yǎng)護(hù)維修過(guò)程中，一些典型的道床病害未及時(shí)整治，將直接導(dǎo)致列車(chē)動(dòng)態(tài)不平順等危機(jī)行車(chē)安全的線路病害的發(fā)生。

鐵路道床是軌道框架的基礎(chǔ)，它是傳遞鋼軌、軌枕傳來(lái)的機(jī)車(chē)車(chē)輛動(dòng)荷載，使其均勻分布在路基基床面上，防止路基基床壓陷;也是提供抵抗軌道框架縱，橫向位移的阻力，保持軌道穩(wěn)定和正確的幾何位置，保證行車(chē)的絕對(duì)安全;同時(shí)良好的道床技術(shù)條件，也為運(yùn)營(yíng)的機(jī)車(chē)車(chē)輛提供軌道彈性，起到緩沖，減振作用;還調(diào)節(jié)軌道框架的水平，保持良好的線路平面和縱斷面。而運(yùn)營(yíng)中的鐵路線路實(shí)際保持著“邊運(yùn)營(yíng)，邊破壞”的狀態(tài)，道床技術(shù)狀態(tài)不良、道床技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)超限等病害嚴(yán)重影響列車(chē)運(yùn)行的安全和平穩(wěn)，以及線路軌道的整體美觀度。因此，道床輪廓整正作業(yè)就成了鐵路運(yùn)營(yíng)管理企業(yè)常規(guī)性重要技術(shù)工作。在常規(guī)道床輪廓整修作業(yè)中，多通過(guò)人工使用道砟叉等工具進(jìn)行處理，該作業(yè)工藝不僅工作量大，勞動(dòng)負(fù)荷強(qiáng)度高、工作效率低等缺點(diǎn)，而且整修質(zhì)量也存在時(shí)好時(shí)壞的現(xiàn)象。本項(xiàng)目擬通過(guò)設(shè)計(jì)研發(fā)道床輪廓器，并將其運(yùn)用于軌道道床輪廓尺寸整正作業(yè)中，利用輪廓器自帶的道砟鏟、道床肩寬尺寸刻度器等器件，開(kāi)展軌道道床輪廓尺寸作業(yè)并形成相關(guān)技術(shù)方案，以期能服務(wù)于施工企業(yè)養(yǎng)護(hù)與維修作業(yè)及職業(yè)院校鐵道工務(wù)實(shí)訓(xùn)。

一、道床輪廓器的設(shè)計(jì)與制作

（一）道床輪廓技術(shù)參數(shù)、常見(jiàn)病害及常規(guī)處理

鐵路碎石道床由不同粒徑的散粒體碎石堆積而成，其斷面由道床頂面寬度、道床厚度和道床邊坡坡度等三大主要參數(shù)組成，如圖1所示。

由于碎石道床為散粒體碎石堆積而成，伴隨列車(chē)的高速運(yùn)行所產(chǎn)生震動(dòng)的長(zhǎng)期影響，則會(huì)導(dǎo)致邊坡碎石向路肩方向坍塌。

為保證碎石道床具有良好的技術(shù)條件，鐵路養(yǎng)路工進(jìn)行常規(guī)養(yǎng)護(hù)的方法為使用道砟叉等工具進(jìn)行處理，如圖3、4所示，該工作過(guò)程不僅工作量大，勞動(dòng)負(fù)荷強(qiáng)度高、工作效率低等缺點(diǎn)，而且整修質(zhì)量也存在時(shí)好時(shí)壞的現(xiàn)象;本項(xiàng)目就是基于此實(shí)際情況，進(jìn)行道床輪廓器的設(shè)計(jì)與研發(fā)。

（二）道床輪廓器的設(shè)計(jì)

1.道砟鏟的設(shè)計(jì)

道床輪廓斷面整修的目的在于恢復(fù)其斷面應(yīng)有的坡率（正線坡率要求1：1.75）、厚度及道床肩寬的尺寸，從常規(guī)的養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)中我們可以看到，由1個(gè)或幾個(gè)工班的工人同時(shí)利用道砟叉在邊坡上進(jìn)行刷坡作業(yè)，雖然也能在很大程度上恢復(fù)邊坡坡度，但是是否符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所要求的1：1.75坡率要求，在養(yǎng)護(hù)維修過(guò)程中往往是用肉眼和經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷的，這勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致誤差的出現(xiàn);針對(duì)該具體情況，本項(xiàng)目的首要元素就是進(jìn)行道砟鏟的設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)思路如圖3所示。

2.道床肩寬尺寸刻度器的設(shè)計(jì)

按照鐵路現(xiàn)行的技術(shù)規(guī)范要求，道床肩寬尺寸應(yīng)為0.2-0.5m，該尺寸根據(jù)線路等級(jí)的不同而選取不同的尺寸，所以在設(shè)計(jì)道砟鏟的時(shí)候，在輪廓器走行部及道砟鏟的連接處，擬設(shè)計(jì)為長(zhǎng)度可調(diào)的肩寬尺寸刻度器。

3.走行部及驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)思路

從線路軌道構(gòu)造可以看到，道床分布于線路中心線的兩側(cè)，為提高作業(yè)的效率及使用方便，將道床輪廓器底部設(shè)計(jì)為輪軌接觸式的走行部，同時(shí)鐵路線路為典型的帶狀建筑物，而每個(gè)養(yǎng)路工隊(duì)的養(yǎng)護(hù)范圍一般保持在20km，每次作業(yè)的區(qū)段均在2km左右，為降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高作業(yè)效率在走行部的上端設(shè)置驅(qū)動(dòng)器位置，為將來(lái)設(shè)計(jì)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)預(yù)留空間。

（三）材料選擇上的幾點(diǎn)考慮

道床輪廓器各工作部件多為懸臂式受力桿件，在作業(yè)過(guò)程中將收到來(lái)自不同方向且不規(guī)則的剪切力，所以在道砟鏟刀片材料上選擇為高強(qiáng)度、耐磨性鋼材;同時(shí)輪廓器諸多部件的結(jié)合部多為薄弱環(huán)節(jié)，若能整體鑄造效果更佳。

（四）設(shè)備運(yùn)用

本輪廓器是按照1：25的比例等比例縮小進(jìn)行加工，故而在驗(yàn)證中，以小粒徑碎石模擬坍塌的道床，通過(guò)人工配合道床輪廓器進(jìn)行整修作業(yè)，初步能夠?qū)崿F(xiàn)道床輪廓尺寸整正的目的。

二、結(jié)語(yǔ)

在道床輪廓器功能的驗(yàn)證實(shí)踐過(guò)程中雖實(shí)現(xiàn)了基本功能，但仍存在較大提升空間，如在提升道砟鏟在提升道床邊坡處道砟的提升力方面方面可以考慮增加液壓系統(tǒng)，以大幅度提升道砟鏟的刷坡能力;如何實(shí)現(xiàn)道床肩寬尺寸刻度器可調(diào)節(jié)功能，將是后續(xù)研究的一項(xiàng)重要突破;面對(duì)大量使用后，尤其是道砟鏟刀片破損后的更換也是將來(lái)研究突破的重要方向。在后期的研究中，項(xiàng)目組將針對(duì)這些具體實(shí)際情況開(kāi)展更為深入的研究。