HGCZ-2000型換軌車更換小半徑曲線地段鋼軌施工技術(shù)

張芳鑫 中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海工務(wù)大修段

1 小半徑曲線換軌施工概述

在引進(jìn)新型換軌車之前，利用老式換軌小車和人工換軌，在小半徑曲線（R≤800 km）大修施工存在以下問(wèn)題：

（1）半徑R≤800 km曲線地段鋪設(shè)無(wú)縫線路施工，換軌頭部龍口，待換新軌與現(xiàn)場(chǎng)舊軌空搭量控制不到位，導(dǎo)致頭部龍口不能一次性合攏從而影響現(xiàn)場(chǎng)焊接。

（2）現(xiàn)場(chǎng)舊軌解除扣壓力后，受熱脹冷縮影響，鋼軌容易發(fā)生側(cè)翻。

（3）山區(qū)線路一公里內(nèi)連續(xù)三個(gè)曲線的情況較多，存在大量反向曲線，即：“S彎”，且半徑過(guò)小，超高較大。在換軌小車走行作業(yè)過(guò)程中，鋼軌對(duì)換軌小車托板平行擠壓，產(chǎn)生較大的水平側(cè)壓力，使車輛走行緩慢，拉軌前進(jìn)困難，容易造成換軌施工節(jié)點(diǎn)滯后，影響后續(xù)作業(yè)步驟，延長(zhǎng)整體作業(yè)時(shí)間，造成施工晚點(diǎn)無(wú)法正常開通線路等情況。

在引進(jìn)新型換軌車換軌后，還可能存在以下問(wèn)題：在半徑R≤800 km曲線地段鋪設(shè)無(wú)縫線路施工拉軌過(guò)程中，上下股新軌會(huì)向曲線內(nèi)側(cè)下滑，當(dāng)下滑情況嚴(yán)重時(shí)，若換軌車機(jī)構(gòu)高度不夠，機(jī)構(gòu)可能會(huì)撞擊到軌枕預(yù)埋件，易造成軌枕竄枕現(xiàn)象。原線路線上軌枕螺桿若向軌底邊方向傾斜超過(guò)20°，機(jī)構(gòu)夾持舊軌可能會(huì)發(fā)生軌底勾帶螺桿產(chǎn)生吊枕情況。

基于以上存在的問(wèn)題，使用新型換軌車，優(yōu)化施工工藝，確保更換更換小半徑曲線地段鋼軌順利完成。

2 HGCZ-2000型換軌車組成及特點(diǎn)

HGCZ-2000 型換軌車自重77 t，總重（裝滿扣件）92 t，車輛長(zhǎng)度31.48 m，高度≤4.7 m，寬度≤3.02 m。主要由車量主體、司機(jī)室、操作室、非動(dòng)力轉(zhuǎn)向架和動(dòng)力轉(zhuǎn)向架、制動(dòng)裝置、車鉤緩沖裝置、動(dòng)力裝置、扣件回收系統(tǒng)、收放作業(yè)機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)裝置、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等組成，采用兩軸液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，前轉(zhuǎn)向架為動(dòng)力轉(zhuǎn)向架（圖1）。

圖1 整車布局圖

3 現(xiàn)場(chǎng)施工重點(diǎn)工序

依據(jù)小曲線半徑現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況，HGCZ-2000型換軌車在使用中的重點(diǎn)如下：

（1）作業(yè)前準(zhǔn)備曲線龍口新軌空搭量控制計(jì)算

根據(jù)曲線位置、數(shù)量，在曲線尾分別考慮曲線空搭頭。曲下股有條件下，提前做好相應(yīng)鼓肚，無(wú)條件下，下股存放在尾部曲線的弧度差要根據(jù)曲線長(zhǎng)度、弧度差的量計(jì)算出換軌車在每走50 m需要送入多少量，再把存放在尾部的弧度差分成若干份，在拉軌時(shí)用撞軌器均勻的送到曲線內(nèi)。曲上股的弧度差可以在曲線尾部用拉軌器輔助牽引，減小鋼軌對(duì)軌底托輪平行擠壓，確保鋪軌的順利進(jìn)行。整個(gè)作業(yè)過(guò)程中嚴(yán)禁出現(xiàn)強(qiáng)拉或強(qiáng)壓情況，避免影響鋼軌內(nèi)部應(yīng)力。

重點(diǎn)檢查承軌槽部位狀態(tài)，舊軌扣件要全部清除干凈，待換新軌確保軌條的順直和圓順。檢查換軌車作業(yè)范圍內(nèi)工機(jī)具材料存放，鋼軌邊不得出現(xiàn)立式圓柱狀材料，防止影響道釘檢測(cè)系統(tǒng)。曲線地段鋼軌縮短量處理，根據(jù)曲線長(zhǎng)度、縮短量大小提前安排人員對(duì)曲線下股鋼軌進(jìn)行扒軌處理（預(yù)留縮短量）或撞軌器撞軌配合，減小換軌車前進(jìn)阻力（見表1）。

表1 換軌車檢查情況

以上對(duì)龍口作業(yè)中要考慮氣溫的變化和待換軌條的跑動(dòng)量，在封鎖切割鋼軌前要復(fù)查空搭量，一般寧多勿少。

（2）封鎖開始時(shí)，原線路曲線內(nèi)舊軌每隔250 m 割好龍口，預(yù)留缺口，釋放應(yīng)力；每150 m 頭、中、尾各保留一根軌枕扣件，墊撬換大膠墊時(shí)，保留枕扣件不得拆除，拉軌前不得更換大膠墊；新軌每隔150 m 用U 型軌卡矯正并在新舊軌之間設(shè)置防脹支撐。通過(guò)以上措施解決曲線內(nèi)新舊軌處理不當(dāng)引起側(cè)翻問(wèn)題。

（3）換軌車?yán)壸鳂I(yè)

換軌作業(yè)速度控制見表2。

表2 換軌作業(yè)速度控制

在施工拉軌過(guò)程中，上下股新軌會(huì)向曲線內(nèi)側(cè)下滑情況嚴(yán)重時(shí)，提前將自動(dòng)模式更換為手動(dòng)操作模式，作業(yè)人員加強(qiáng)對(duì)鋼軌和機(jī)構(gòu)平移量的盯控，機(jī)構(gòu)高度不夠或螺桿傾斜嚴(yán)重時(shí)，及時(shí)做出調(diào)整，避免造成竄枕、吊枕現(xiàn)象。由于曲線半徑過(guò)小，換軌車?yán)壦俣染徛?，在橋隧、涵洞等特殊地點(diǎn)，車輛甚至可能會(huì)出現(xiàn)掉道的可能。為避免發(fā)生換軌車掉道情況，應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)條件，合理設(shè)置保留枕，換軌車作業(yè)人員合理調(diào)整收放裝置的定距，確保鋼軌落槽位置準(zhǔn)確，加強(qiáng)觀察輪對(duì)與鋼軌踏面的位置，如發(fā)現(xiàn)位移量過(guò)大，及時(shí)停車，調(diào)整收放裝置，恢復(fù)正常，方可繼續(xù)作業(yè)。

（4）應(yīng)力放散

曲線地段應(yīng)力放散前，應(yīng)使用曲線鋼軌防倒?jié)L筒。在小半徑曲線地段（R≤800 m）無(wú)縫線路應(yīng)力放散施工時(shí)，采用拉伸器拉伸鋼軌施工時(shí)，鋼軌在拉伸力的作用下會(huì)產(chǎn)生向曲線內(nèi)側(cè)橫移，當(dāng)橫移受阻時(shí)（首先是軌底受阻）鋼軌會(huì)發(fā)生向曲線內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)傾倒，嚴(yán)重影響放散質(zhì)量及延長(zhǎng)施工時(shí)間。使用防倒?jié)L筒主要是限制鋼軌轉(zhuǎn)動(dòng)，可以防止鋼軌傾倒，其摩擦系數(shù)f≤0.02，使無(wú)縫線路應(yīng)力放散阻力降到很小，可以提高放散質(zhì)量，有利于快速恢復(fù)線路，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。

根據(jù)曲線半徑大小、長(zhǎng)短，合理安排撞軌器的位置和數(shù)量。拉伸時(shí)，曲線鋼軌內(nèi)側(cè)螺桿用“應(yīng)力放散套筒”（圖2）固定，外側(cè)用正常彈條蓋板固定，使得鋼軌在拉伸時(shí)不會(huì)出現(xiàn)大面積橫向位移和鋼軌的傾斜側(cè)翻，確保了應(yīng)力放散的質(zhì)量。曲線地段應(yīng)力放散前，應(yīng)使用“曲線鋼軌防倒?jié)L筒”（圖3）。在小半徑曲線地段無(wú)縫線路應(yīng)力放散施工時(shí)，采用拉伸器拉伸鋼軌施工時(shí)，鋼軌在拉伸力的作用下會(huì)產(chǎn)生向曲線內(nèi)側(cè)橫移，當(dāng)橫移受阻時(shí)（首先是軌底受阻）鋼軌會(huì)發(fā)生向曲線內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)傾倒，嚴(yán)重影響放散質(zhì)量及延長(zhǎng)施工時(shí)間。使用防倒?jié)L筒主要是限制鋼軌轉(zhuǎn)動(dòng)，可以防止鋼軌傾倒，其摩擦系數(shù)f≤0.02，使無(wú)縫線路應(yīng)力放散阻力降到很小，可以提高放散質(zhì)量，有利于快速恢復(fù)線路，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。

圖2 應(yīng)力放散套筒

圖3 曲線地段可使用“防倒?jié)L筒”

4 效果和評(píng)價(jià)

（1）提高了效率

作業(yè)效率方面，根據(jù)我局工務(wù)大修段換軌車間三年內(nèi)使用HGCZ-2000型換軌車情況來(lái)看，210 min天窗時(shí)間內(nèi)，大修換軌日進(jìn)度每輛車可以穩(wěn)定保持1.5 km～2 km，線路條件非常好的情況下，單日更換過(guò)2.5 km 長(zhǎng)軌。在曲線地段封鎖80 min～100 min 內(nèi)即可完成鋼軌入槽，與傳統(tǒng)使用換軌小車?yán)壏椒ㄈ氩蹠r(shí)間相比能節(jié)省30 min 左右，為前龍口線上焊接預(yù)留出足夠的時(shí)間，能夠有效解決突發(fā)情況。由于回收舊料與換軌同步進(jìn)行，拉軌結(jié)束后回收舊料時(shí)間能夠節(jié)省20 min～30 min，為拉軌后線路精整、機(jī)具轉(zhuǎn)移、人員撤離預(yù)留出更多的時(shí)間，大大提高了作業(yè)效率，提高了施工作業(yè)過(guò)程中的容錯(cuò)率。

（2）減少勞動(dòng)強(qiáng)度

由車輛收放機(jī)構(gòu)夾持新舊軌，前輪在舊軌上走行，后輪在新軌上走行，與使用短軸距的傳統(tǒng)換軌小車相比，減少了鋼軌對(duì)車輛走行帶來(lái)的阻力，使車輛走行、鋼軌入槽變得輕松。車上僅需要兩名作業(yè)人員，車下也僅需要兩名配合人員，無(wú)需安排大量勞力配合撥軌，降低了勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度和施工安全風(fēng)險(xiǎn)。

（3）提高作業(yè)質(zhì)量

由于HGCZ-2000型換軌車的先進(jìn)性，拉軌過(guò)程相比老式換軌小車更容易控制作業(yè)質(zhì)量，道釘檢測(cè)系統(tǒng)在曲線上更能體現(xiàn)其優(yōu)越性，能精準(zhǔn)檢測(cè)作業(yè)收放裝置相對(duì)承軌槽的橫向偏移量，通過(guò)偏移量值來(lái)控制收放裝置橫向油缸的動(dòng)作方向和行程，確保新軌在承軌槽中的位置居中，使新軌平整圓順，且能減少施工作業(yè)對(duì)鋼軌帶來(lái)的傷損。

（4）提高安全保障度

在使用車輛期間，不斷完善和改進(jìn)針對(duì)換軌車各部位裝置的應(yīng)急預(yù)案及車輛產(chǎn)生故障等突發(fā)情況的處理方法，自使用兩年多來(lái)，未發(fā)生因車輛故障而產(chǎn)生的延點(diǎn)情況。因此，該車具有高穩(wěn)定性、低故障率以及低勞動(dòng)強(qiáng)度等特點(diǎn)，能夠起到降低安全風(fēng)險(xiǎn)，提升安全保障等作用。

5 結(jié)束語(yǔ)

在曲線地段使用HGCZ-2000型換軌車更換長(zhǎng)軌，在施工過(guò)程中注意以上要點(diǎn)控制，針對(duì)車輛要做更多的安全預(yù)想，能有效保證長(zhǎng)軌條安全、順利地落槽和無(wú)縫線路應(yīng)力放散的準(zhǔn)確性，又能確保鋪設(shè)無(wú)縫線路施工安全、順利進(jìn)行。