鐵路線路科學(xué)維修及養(yǎng)護技術(shù)分析

盧曉東LU Xiao-dong

（中鐵第五勘察設(shè)計院集團有限公司烏魯木齊分院，烏魯木齊 830000）

0 引言

新形勢下，鐵路在交通運輸體系中發(fā)揮著越發(fā)顯著的作用，鐵路客貨運量持續(xù)增長。與此同時，鐵路線路運行周期進一步縮短，環(huán)境破壞加劇，線路維修及養(yǎng)護工作量成倍增加。加之鐵路提速戰(zhàn)略下列車速度持續(xù)增大，鐵路線路維修及養(yǎng)護人員利用列車間隔上道作業(yè)單日純操作時長顯著縮短，給鐵路線路維修及養(yǎng)護工作提出了較大的挑戰(zhàn)。因此，分析鐵路線路科學(xué)維修及養(yǎng)護技術(shù)具有非常突出的現(xiàn)實意義。

1 鐵路工程簡介

一鐵路工程修建于1972 年，于1973 年正式運營，管轄正線120km 線路，1995 年復(fù)線開通，管轄正線里程從120km 增加到138km。鐵路工程管內(nèi)具有2 條正線和2 條聯(lián)絡(luò)線，正線營運里程1030.20km，站線325.25km，全線包括1025 組道岔、852 座橋梁和28 座隧道、2365 座涵渠、46個車站、1 個鐵路疏解站、1 個檢查監(jiān)控車間。合段前后鐵路線路維修模式較為籠統(tǒng)，簡單劃分為動態(tài)檢查維修養(yǎng)護、靜態(tài)檢查維修養(yǎng)護，前者主要開展方式為軌檢車、人工添乘，后者主要開展方式為人工徒步檢查。

2 鐵路線路科學(xué)維修及養(yǎng)護的重點

2.1 周期作業(yè)

鐵路線路科學(xué)維修及養(yǎng)護需要落實周期作業(yè)方針。在鋼軌正常運行的基礎(chǔ)上，對于列車運行速度小于120km/h的鐵路線路，需要每間隔30 天進行1 次總重25Mt 以上、80Mt 以下的線路檢查，每間隔15 天～30 天進行1 次總重超80Mt 的正線檢查，每年進行2 次及以上鋼軌內(nèi)部探傷；對于列車運行速度大于等于120km/h 但小于200km/h 的鐵路線路，需要每間隔30 天進行1 次～2 次檢查，每年進行2 次及以上鋼軌內(nèi)部探傷；對于列車運行速度大于等于200km/h 但小于350km/h 的鐵路線路，需要每間隔10 天～15 天進行1 次動態(tài)幾何檢查，每年進行7 次及以上鋼軌內(nèi)部探傷。

若鐵路線路周邊氣候環(huán)境較為惡劣，則對整個鐵路進行全面檢修。比如，在鐵路線路維修周期內(nèi)通過運載量為78Mt/km 時，年運貨量為9.5Mt/km，則綜合維修周期為78/9.5=8.21 年；再如，在鐵路線路周邊風(fēng)沙天氣較多時，將綜合維修周期縮短為3 年1 次，便于及時發(fā)現(xiàn)路基不穩(wěn)問題及時處理。在定期檢查的基礎(chǔ)上，需要依據(jù)現(xiàn)行《鐵路線路大修規(guī)則》，結(jié)合鐵路周邊地理環(huán)境，進行鐵路線路維修。

2.2 養(yǎng)修分割

養(yǎng)修分割是鐵路線路維修及養(yǎng)護作業(yè)需要遵循的重要原則，可以解決鐵路線路維修力量不足問題。在養(yǎng)修分割模式下，可根據(jù)鐵路線路內(nèi)不同季節(jié)出現(xiàn)的不同設(shè)備問題，成立專門的維修隊伍，有針對性地突破重難點任務(wù)；而對于鐵路線路路基下沉等嚴(yán)重問題，則成立大型綜合性維修團隊，集中維修，打磨嚴(yán)重磨損鋼軌，改造大面積污染道床，確保鐵路線路安全運行[1]。

3 鐵路線路科學(xué)維修及養(yǎng)護的措施

3.1 動靜態(tài)檢查

為全面評定鐵路線路質(zhì)量，利用動靜態(tài)檢查技術(shù)，以病害地點為中心點，沿著50～100m 的半徑排查。動靜態(tài)檢查技術(shù)是將軌道檢查車、機動車載式軌道動態(tài)檢查儀、便攜式人工添乘儀器有機整合的技術(shù)，對鐵路軌道方向、高低、水平進行檢測。

由表1 可知，2022 年02 月08 日到2022 年07 月07日的鐵路線路軌向、高低、水平均出現(xiàn)不正常變化，根據(jù)不正常變化表現(xiàn)可以進行機械振搗維修方案的制定，以便改善鐵路線路方向與高低，在短時間內(nèi)促進鐵路線路綜合質(zhì)量狀態(tài)恢復(fù)。

表1 鐵路線路軌向、高低及水平數(shù)據(jù)（局部）

單純從鐵路線路軌距變化來看，沿著線路里程縱向分布線路軌距變化較為顯著，表明軌距沿著鐵路線路里程方向大幅度不均衡波動。根據(jù)鐵路線路里程變化情況，需要強化軌距均衡性控制，進行鐵路軌距調(diào)整、扣件復(fù)緊作業(yè)方案設(shè)置，有針對性地改善鐵路軌距質(zhì)量狀態(tài)，降低鐵路線路軌距整體波動幅度。

單純從鐵路高低變化來看，同一縱斷面鐵路高低變化較為顯著，表明軌道受力不均產(chǎn)生變形問題，不僅對軌道車行駛平穩(wěn)度造成了影響，而且威脅了軌道車行駛安全。因此，應(yīng)制定分段應(yīng)力分散與線路矯正方案，并對嚴(yán)重磨損的鋼軌進行集中天窗修更換。

單純從鐵路水平變化來看，沿著鐵路里程橫向分布鐵路線路水平變化較為顯著，表明鐵路線路道岔在列車運行過程中縱向力沖擊、溫度影響下沿著軌枕面出現(xiàn)水平位移病害，影響了鐵路線路的穩(wěn)定運行?；诖?，可以根據(jù)道岔尖軌、基本軌離縫與轉(zhuǎn)轍器第三點牽引點無法滿足要求的表現(xiàn)，制定系統(tǒng)維修養(yǎng)護方案。

3.2 針對性維修方案

3.2.1 機械振搗維修

機械振搗維修是改善鐵路線路路基穩(wěn)定性的重要手段，主要借助連續(xù)式搗固車。在基于連續(xù)式搗固車的機械振搗維修方案實施過程中，需要事先處理鐵路線路周邊環(huán)境，確保軌道、枕木間隔、焊接鋼軌（無銹跡、無油脂、無飛邊毛刺）均處于均勻狀態(tài)，且具有足夠無泥漿、無凍結(jié)、無水泡、無污點的道碴，控制起道量在30mm 以上、50mm 以內(nèi)，在250mm 以內(nèi)小曲線半徑上借助前后轉(zhuǎn)向架軸支撐振搗。若前轉(zhuǎn)向架（或后轉(zhuǎn)向架）擺動量超出70mm，則關(guān)閉前轉(zhuǎn)向架軸支撐（或后轉(zhuǎn)向架軸支撐）。同時觀察撥道表、橫向水平表、抄平表、后擺水平表，靈活調(diào)整搗固參數(shù)，包括起道量（0～60mm）、撥道量（前一天作業(yè)進入尾聲時順坡點標(biāo)記）等。在道釘、感應(yīng)器之間距離10cm 以上、15cm以內(nèi)時，可直接利用自動搗固模式，將衛(wèi)星小車鎖定在0位，小車、支撐之間距離大于等于1mm、小于等于2mm，并確保發(fā)動機始終運行，控制發(fā)動機油門最高轉(zhuǎn)速為2300r/min，怠速900r/min。

3.2.2 鐵路軌距調(diào)整與扣件復(fù)緊

扣件阻力是抵抗鐵路軌距異常變化的主要作用力，在鐵路線路扣件阻力小于道床縱向阻力時，鋼軌會伸縮并克服扣件阻力沿墊板滑動，反之則克服軟枕下道床縱向阻力伸縮。因此，為阻止鐵路軌距異常變化，可以從增強中間扣件扣壓力著手，整齊規(guī)劃枕線路墊板上道釘并逐一打緊，消滅道釘帽底部與軌底面存在縫隙、道釘帽順軌條向后傾斜、道釘帽向前傾斜、道釘桿向左右傾斜、道釘桿與軌道邊縫隙超出2mm、道釘桿彎曲、道釘桿上部與鋼軌底邊接觸部位磨耗、道釘桿僅有一邊棱與軌底邊貼合問題。

在增強扣件阻力的同時，以連續(xù)3 根及以上的失效枕木群為對象，進行破損、壓潰枕以及周邊道釘、墊層的更換。并清潔鐵路沿線道床雜物，強化曲線地段翻漿處理。在這個基礎(chǔ)上，重復(fù)緊固螺栓，促使軌道、墊板之間阻力證據(jù)，短軌縫隙均勻，解決車輪對軌道接頭撞擊問題。對于部分軌距異常變化顯著的路段，增設(shè)防爬器、防爬支撐等防爬設(shè)備，鎖定鐵路線路，確保軌道沿墊板相對固定。比如，在案述鐵路線路木枕線路每一個軌枕道床縱向阻力、每一根枕木上道釘阻力分別為6.78kN、39.0N，每一對防爬器阻力、每一組防爬支撐阻力分別為39.0kN、0.15kN，則1 對防爬器+3 對道釘組成的防爬裝置阻力為39.15kN，此時，4根枕木下道床阻力為27.12kN，加入防爬裝置后的扣件阻力大于道床阻力，可以控制鐵路線路軌距異常變化。因此，應(yīng)在鐵路線路制動路段、絕緣接頭周邊、道岔周邊、橋梁前后75m 范圍內(nèi)增設(shè)1 套防爬裝置。防爬裝置的安裝需要沿著兩個方向運動量基本相等的單線，在軌下中部遠(yuǎn)離側(cè)面已貼緊擋板位置以及距離軌底邊緣300mm 以上、350mm 以內(nèi)道床心軌（非同一軟枕兩側(cè)），成對組裝，整體支撐長于木枕槽，長度為3～4mm，促使防爬裝置沿著鐵路線路軌道溫度變化而伸縮，保證線路軌距穩(wěn)定變化。

3.2.3 分段應(yīng)力分散與線路矯正

應(yīng)力分散與線路矯正作業(yè)流程見圖1。

圖1 應(yīng)力分散與線路矯正作業(yè)流程

在應(yīng)力分散與線路矯正作業(yè)前，檢查線路綜合質(zhì)量（道床參數(shù)、軌道幾何尺寸等），借助滾筒放散閥消除軌道內(nèi)部應(yīng)力[2]。在軌道溫度處于鎖定溫度范圍內(nèi)落軌，若軌道溫度低于鎖定軌道溫度，則借助單元軌節(jié)兩端拉軌器，拉伸單元軌節(jié)到鎖定軌溫長度并鎖定，同時作零點位移標(biāo)記。根據(jù)標(biāo)記矯正鐵路線路，矯正后，利用接頭夾板臨時連接已放散單元軌、待放散單元軌，將φ22 螺桿穿入軌縫位置，在應(yīng)力放散進入尾聲后焊接鎖定已放散單元軌。通過應(yīng)力分散與線路矯正作業(yè)協(xié)同開展，順利解決同一縱斷面鐵路高低變化問題。

3.2.4 道岔維修養(yǎng)護

根據(jù)鐵路線路道岔水平位移表現(xiàn)，第一步，結(jié)合轉(zhuǎn)轍部幾何尺寸長期保持穩(wěn)定要求，從減少尖軌垂向、橫向振動著手，重新檢查基本軌道向、曲基本軌支距。根據(jù)檢查結(jié)果，在保證基本軌方向無偏差的前提下，測量基本軌弦線與每一根枕木軌向偏差，更改軌向偏差超出1mm 的枕木軌向道與對應(yīng)的基本軌支距，解決基本軌道向偏離縫情況。

第二步，開展尖軌扳動前后檢查，判定頂鐵離縫、輥輪高度、滑床板高度、尖軌固定端軌距、尖軌開口動程與標(biāo)準(zhǔn)偏差。根據(jù)檢查結(jié)果，借助塞尺在尖軌閉合狀態(tài)判定全部頂鐵、尖軌縫偏離數(shù)值，并在尖軌、頂鐵頂死狀態(tài)，借助夾片進行頂鐵位置調(diào)整，控制尖軌密切貼合狀態(tài)下全部頂鐵、尖軌縫偏離數(shù)值小于等于1mm。

第三步，在第三個牽引點到達(dá)尖軌根端道岔搬動時，判定尖軌是否回彈、側(cè)彎，最終根據(jù)尖軌、基本軌離縫范圍進行尖軌側(cè)彎量、側(cè)彎起終點的確定。根據(jù)尖軌側(cè)彎量，進行輥輪高度與滑床臺高度調(diào)整，盡可能減小尖軌轉(zhuǎn)換阻滯力量。同時根據(jù)閉合狀態(tài)下輥輪位置，依據(jù)輥輪超出滑床板表面1～3mm 的標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)整位置偏差超出標(biāo)準(zhǔn)限度的輥輪，同時控制輥輪、尖軌軌底邊緣之間的空隙大于等于1mm 但小于2mm，且全部滑床面處于同一個平面；根據(jù)尖軌側(cè)彎起終點，在鐵路線路軌道溫度超出25℃的情況下，松開牽引點對應(yīng)連接螺栓。在尖軌進入自然松弛狀態(tài)后，借助直軌器，進行尖軌側(cè)彎平直矯正，分次矯正，控制單次平直度矯正量小于等于3mm，降低不可逆內(nèi)彎發(fā)生概率。直軌器應(yīng)用時間為檢修天窗結(jié)束60min 前，便于尖軌矯直的過程中借助磁粉探傷技術(shù)，進行磁粉探傷。

3.3 養(yǎng)護方案

鐵路線路養(yǎng)護需要根據(jù)線路上部件運行特點進行針對性養(yǎng)護，包括線路整體養(yǎng)護、道岔養(yǎng)護等。

3.3.1 線路整體養(yǎng)護

鐵路線路整體養(yǎng)護主要是根據(jù)鐵路線路運行情況，調(diào)整軌縫，焊補軌道，整修扣件，進行螺栓潤滑油涂抹等[3]。同時以接頭6 根軟枕為對象，將接頭軟枕起高3mm 以上、5mm 以內(nèi)。在起高軟枕的基礎(chǔ)上，進行材質(zhì)、型號相符的磨圓石渣換填，保證道床基礎(chǔ)堅實度。

3.3.2 道岔養(yǎng)護

道岔養(yǎng)護的重點是降低軌底、滑床板摩擦阻力，消除滑床板磨卡隱患。根據(jù)養(yǎng)護目的，鐵路線路養(yǎng)護人員應(yīng)定期將與硫化墊板相匹配的固體潤滑劑均勻涂抹在滑床臺、道岔心軌、尖軌上，在提高道岔硫化墊板抗腐蝕性的同時，為道岔搬動提供良好的環(huán)境，延長道岔病害發(fā)生周期。在涂抹固體潤滑劑的同時，養(yǎng)護技術(shù)人員可以借助撤板手段，進行滑床臺、尖軌軌底接觸點的調(diào)整，重新規(guī)劃牽引點位置，解決滑床臺受力不均問題。

4 鐵路線路科學(xué)維修及養(yǎng)護的操作要點

狀態(tài)評定是鐵路線路科學(xué)維修及養(yǎng)護操作的依據(jù)，也是線路維修與養(yǎng)護操作科學(xué)性的保證。鐵路線路狀態(tài)評估包括靜態(tài)評定、動態(tài)評定兩個類別，前者較為注重鐵路線路結(jié)構(gòu)評估，后者較為注重鐵路線路幾何尺寸評估[4]。

4.1 鐵路線路靜態(tài)評估

鐵路線路靜態(tài)評估需要在每年秋季，以鐵路正線為對象，從道床、鋼軌、軟枕、幾何尺寸、慢行、防爬設(shè)備、聯(lián)結(jié)零件、道口等幾個方面，進行評價，具體見表2。

表2 鐵路線路靜態(tài)評估（局部）

4.2 鐵路線路動態(tài)評估

根據(jù)現(xiàn)行《鐵路線路修理規(guī)則規(guī)定》，在定期檢查的基礎(chǔ)上，維修及養(yǎng)護人員應(yīng)以km 為單位，根據(jù)檢測項目分級進行分值扣除[5]。I 級（在路網(wǎng)中起骨干作用的鐵路，遠(yuǎn)期年客貨運量≥20×108kg）、II 級（在路網(wǎng)中起骨干作用的鐵路，遠(yuǎn)期年客貨運量＜20×108kg，或在路網(wǎng)中起聯(lián)絡(luò)、輔助作用的鐵路，遠(yuǎn)期年客貨運量≥10×108kg）、Ⅲ級（為某一區(qū)域服務(wù)，具有地區(qū)運輸性質(zhì)的鐵路，遠(yuǎn)期年客貨運量＜10×108kg）扣除分值分別為1 分、5 分、100 分，最終扣除分值為鐵路線路評定依據(jù)，具體見表3。

表3 鐵路線路評定分級

根據(jù)表3，對于扣除總分值超出300 分的鐵路線路，及時安排維修、養(yǎng)護作業(yè)。根據(jù)扣分級別，利用加權(quán)累計方法，進行計算，計算公式如下：

式（1）中S 為鐵路每km 峰值扣分?jǐn)?shù)；Ki為I 級鐵路～Ⅲ級鐵路標(biāo)定扣分?jǐn)?shù)；Tj為加權(quán)系數(shù)，Tj=1；Cij為檢查項中偏差個數(shù)，檢查項為高低、軌向、水平、垂向角速度、70m 軌向、公里扣分、橫加變化率等[6]。根據(jù)綜合質(zhì)量指數(shù)，可以得到鐵路線路質(zhì)量狀態(tài)，為鐵路線路科學(xué)維修與養(yǎng)護提供指導(dǎo)。根據(jù)鐵路線路等級、維修養(yǎng)護作業(yè)方式、作業(yè)項目的差異，需選擇不同的維修策略。

5 結(jié)束語

綜上所述，鐵路線路是鐵路行車的基礎(chǔ)，客貨運輸工作的正常運行與鐵路密不可分。新形勢下，鐵路線路面臨著安全性與平順性兼具的要求。因此，鐵路工作服務(wù)部門必須從方向、高低、水平等幾個方面，防控鐵路線路結(jié)構(gòu)病害，并根據(jù)已有結(jié)構(gòu)病害表現(xiàn)，對線路進行針對性維修和養(yǎng)護，保證鐵路線路平順狀態(tài)，促使列車安全平穩(wěn)運行。