咽喉区道岔病害成因分析及整治措施研究

1 概述

重载列车对线路的冲击破坏较普通铁路大,尤其是对曲线､道岔等轨道结构的损伤更为严重｡我国重载铁路一般采用75kg/m钢轨,区间设置1∶40轨底坡,采用提速道岔的技术标准:分开式弹性扣件,固定型辙叉或可动心轨辙叉｡

重载铁路道岔病害凸显区域主要集中在技术作业站咽喉区,因侧向过车频繁,处于咽喉区的道岔设备病害种类多､难整治､发展快,常见病害有:零配件失效折断､几何尺寸超限､道岔框架不稳定等｡道岔轨件伤损严重时,将危及重载列车的行车安全｡国内众多学者对道岔病害成因及整治对策进行了研究｡王树国等通过分析国内外重载道岔的关键技术及应用效果,认为延长尖轨和辙叉使用寿命是减少道岔病害的关键;房冬等以朔黄线和大秦线应用实践为例,主要采取了心轨加宽技术､高锰钢组合辙叉与爆炸硬化技术相结合等方式,延长辙叉的使用寿命;郝强等通过分析重载道岔常见病害,有针对性地提出了相关病害的整治措施;于洋等分析了万吨重载运输对道岔设备的破坏规律,并提出了整修补强措施｡张东风等研究了铁路30t轴重的75kg/m钢轨重载道岔,提出通过增大导曲线半径､尖轨加宽技术､设置轨撑､采用镶嵌合金钢组合辙叉或高锰钢爆炸硬化组合辙叉､增强重载道岔的结构稳定性等方式,满足行车安全性要求｡

朔黄铁路西起山西省神池县神池南站,东至河北省黄骅市黄骅港站,正线全长590km,是我国西煤东运的第二大通道,2018年的运量为3.05亿t,具备重载铁路大运量､大轴重､高密度的特点｡黄骅港站是朔黄铁路的关键技术站,该站工务管辖设备包括道岔505组､线路(含到发线及站线)近300km,道岔型号以75kg/m钢轨12号[图号SC559]､60kg/m钢轨12号[图号SC(07)370]､60kg/m钢轨9号[图号专线(02)4204]液压外锁闭提速道岔为主,包括单开道岔､菱形道岔､复式交分道岔以及交叉渡线组合道岔等多种形式｡随着朔黄线运量的不断增加,万t､两万t列车的常态化开行,工务专业日常设备维修任务量也逐渐增多,主要工作量集中在道岔各部件的维修养护上,特别是咽喉道岔的病害处治｡自2015年至2018年,采取了多种措施进行道岔病害的整治,延长了设备维修周期,增强了重载列车通行时的道岔安全储备｡

2 技术站咽喉道岔病害种类及特点

2.1 道岔道床病害

受黄骅港站地理环境､历经多次站改未形成整体排水系统等因素的影响,道岔道床病害凸显,道床脏污､道床板结､翻浆冒泥等道床类病害较为明显(见图1､图2)｡

2.2 几何尺寸偏差较大

主要表现为轨距､水平超出标准范围,尖轨爬行,尖轨与基本轨不密贴,转辙部分轨距扩大,辙叉部分的间隔及护背距离尺寸超限,岔枕偏移,限位器顶死等｡

2.3 联结零件损坏

主要表现为弹条折断､螺母松动脱落､接头螺栓松动､轨枕立螺栓剪断､滑床板及槽型护轨垫板开焊或断裂､轨下脚垫压溃､尼龙底座破损严重､轨枕挡肩破损等零配件失效现象(见图3､图4)｡

2.4 道岔组件磨耗严重

主要表现为道岔辙叉寿命明显缩短｡据统计,整铸辙叉寿命不足3个月,贝钢组合辙叉平均寿命为6个月左右,咽喉区道岔辙叉寿命为4个月左右｡万吨列车通行的道岔侧向地段,曲尖轨平均寿命仅为4个月左右｡

3 咽喉区道岔病害的成因分析

3.1 道岔道床因素

(1)黄骅港站历经了多次站场扩能改造施工,道岔插铺施工多利用天窗时间段进行｡受天窗时间和施工环境制约,有些道岔处道床层底砟厚度不足､前后引轨部分的道床未作处理,造成后期道岔脏污板结甚至翻浆冒泥｡如2013年黄骅港站扩能改造施工插铺的2号/4号道岔,66号~72号菱形道岔均表现出道床厚度不足的问题｡

(2)黄骅港站是终端站,机车减速喷砂､车列运行掉落煤渣等一定程度上造成咽喉岔区道床的脏污｡其中｡港前作业区西咽喉20号/22号､38号~42号菱形道岔,港口作业区Ⅰ场110号~116号菱形道岔､134号~140号菱形道岔因机车洒砂造成道床脏污板结的病害明显｡

3.2 道岔结构因素

(1)道岔范围内接头数量较多｡在列车碾压钢轨的运行过程中,受冲击力自然较大｡受尖轨､基本轨密贴程度的影响,辙叉部分受“有害空间”､查找间隔和护背距离尺寸的影响较大｡

(2)受前后两转辙机拉杆影响,转辙部分两牵引点处不能进行日常捣固保养,致使道岔转辙部的整体平顺性较差､易损坏｡如港前作业区东岔区29号~35号菱形道岔､47号~53号菱形道岔转辙部的立螺栓折断,几何尺寸难以保持｡

3.3 道岔铺设质量不高

部分道岔在上线运行前就带有病害,造成运营后病害形成快且难以整治｡主要包括铁垫板型号不符､安装位置错误,轨枕间距不准确,轨距调整块型号不符,支距挡板安装数量不足和位置错误,大胶垫安装错误等,易造成钢轨碎弯多､直股与侧股方向不能同时直顺､道岔钢轨磨耗掉块加剧､道岔轨件不良等上线后道岔整体状态不良的后果[6]｡如港前作业区88号/90号道岔､104号~110号菱形道岔,港口作业区Ⅰ场142号~148号菱形道岔因铁垫板型号不符､轨枕间距不准确,造成后期设备养护问题较明显｡

3.4 道岔养护维修不当

(1)在道岔养护维修过程中,没有树立全方位综合整修的理念,“头疼医头､脚疼医脚”,导致道岔的维修工作量越来越多,形成恶性循环｡

(2)没有坚持大机捣固道岔的养护原则,多采取人工小型机捣,作业质量不高,导致病害层出不穷｡

(3)对道岔各部零配件的检查整修不到位,对“限位器顶死”病害的整治力度不够,造成道岔整体框架刚度不良,特别是在技术站的咽喉岔区处和万吨列车侧向接发车频繁地段,病害发展迅猛｡如港前作业区46号~48号~50号~52号~58号一渡一交道岔此类病害明显｡

(4)轨下胶垫更换不及时,导致轨距水平不良等问题｡如港口作业区Ⅳ场402号~408号菱形道岔胶垫病害明显｡

(5)道岔范围内接头养护不当,垫板过多或者不注意接头前后与整体道岔的顺坡,特别是前后连接线路的顺坡不良,直接造成接头位置过硬,影响道岔的整体平稳性｡

(6)对道岔轨件打磨重视度不够,直接造成因尖轨辙叉“肥边”引起的裂纹掉块病害较多,甚至作下线处理,降低了道岔轨件使用寿命,而且也增加了换轨工作量｡如港前作业区17号/19号､63号/65号､86号/88号､114号道岔因打磨力度不够,造成辙叉下线问题明显｡

4 道岔病害的综合整治措施

主要采用大机清筛和人工换砟､强化零配件整治､多措并举稳固道岔框架结构､使用贝氏体钢轨､成立道岔打磨小组等措施,进行咽喉道岔的综合整修整治,具体措施如下｡

4.1 根治道床病害,恢复道床弹性

采取大机清筛道岔的做法,大大提升了道岔区道床的弹性｡黄骅港站每年有计划地对咽喉区道岔进行大中修人工换砟或破底清筛工作,确保道床换砟厚度不小于300mm,并将两侧道床砟坡筛透｡另外,在大中修期间增设各站场岔区的排水系统,有效提升了咽喉道岔设备的运行稳定性｡

4.2 加强道岔核图力度,提升根治道岔病害意识

依据道岔实际运行状态的优劣程度,制定年度､月度､每周的道岔核图计划,逐组落实整修｡如利用道岔核图的方法对港前作业区90号､92号､96号､120号､122号进行了整治,病害得以根治｡整治后,道岔检修周期从10d延长至25d以上,每组道岔可节约人力90工日,整治效果明显｡

4.3 严格管控站场改造及大中修道岔换铺的施工质量

(1)技术站站场改造及大中修换铺道岔的施工,一般是在不影响既有线运营的基础上,利用天窗时间完成的｡因此,在确保高效､安全､正点､可行的基础上,施工方案和步骤的合理性至关重要｡

(2)施工方应提前介入,做好道岔预铺过程中的配合工作,确保零配件齐全､准确､有效,几何尺寸不超限｡施工过程中,严格按设计桩位落槽,确保道岔渡线的顺接,道岔平､纵面良好｡

4.4 重视道岔大机捣固综合维修工作

合理利用大机捣固对道岔进行综合维修｡对道岔区域的接头进行大机捣固,彻底根除道岔范围内轨枕“吊板”现象｡利用大机捣固的契机,针对岔后连接曲线不圆顺､正矢不良等问题,提前做好曲线要素的摸底计算,为大机拨正提供数据基础｡

4.5 强化道岔结合部的联合整治

联合电务部门做好道岔结合部问题的检查统计,合理制定年､月､周的维修计划｡加强工务相关病害的检查整修,主要包括尖轨爬行､尖轨基本轨密贴､滑床板状态､限位器顶死､轨枕吊板､道床翻浆冒泥等｡

4.6 加强道岔各部零配件的专项整治

如道岔各部零配件发生缺失松动,应及时进行整修;及时抽换挡肩破损严重的轨枕;及时更换损坏的铁垫板､弹条､扣板､轨距挡板､各部螺栓等,对损坏的轨枕立螺栓及时钻孔锚固｡

4.7 强化咽喉道岔的整体框架性能

提升道岔整体框架性能采取的措施:①实现接头的无缝化,包括胶接普通绝缘接头和冻结道岔区段的普通接头;②道岔全范围内设置整体式轨距杆,岔后连接曲线设置轨距杆;③岔后连接曲线设置地锚桩,增强连接曲线段运行的稳定性｡

4.8 加装特制轨撑和特制护轨垫板

在道岔的连接部分安装特制垫板及轨撑,将直股和导曲股的普通弹条扣件改装为轨撑,增强了轨道的框架强度,有效降低了零配件的损坏率,几何尺寸得以保持｡在道岔的辙叉部分安装特制护轨垫板:①将垫板长度由610mm升级为760mm,宽度不变,理论上接触面积增加了25%｡②增加一条立螺栓固定,增强了扭力矩与摩擦阻力｡③对垫板材质进行改良,将之前整铸铁垫板改造为熟铁材质垫板,由偏脆性材质改为塑性较好的材质,有效遏制了列车运行导致的垫板开焊和断裂等病害(见图5~图8)｡

目前,已对港口作业区Ⅰ场西岔区114号､134号道岔进行升级改造,设备维修周期延长了3倍,每月可节省天窗用工8人以上,每年节约成本5万元以上｡

4.9 强化道岔轨件材质的抗磨性

朔黄铁路现在大多使用的是硬化贝氏体钢轨､尖轨､基本轨和组合辙叉,其抗磨耐压性能更好,适用于重载铁路,可有效延长道岔各部轨件的使用寿命｡

道岔平均使用寿命从4个月延长至1年6个月左右,每组道岔可节约5.7万元左右,按照咽喉道岔总数80组计,每年可节约成本456万元｡

4.10 使用75kg/m钢轨重载道岔

在肃宁北站进行了30t重载铁路75kg/m钢轨18号固定型辙叉单开道岔的换铺试运行,其保养周期从原来10d左右延长至25~30d,运行效果良好｡

文章来源：

原文名称：咽喉区道岔病害成因分析及整治措施研究

作者信息：牛增建( 朔黄铁路肃宁分公司，河北肃宁062350)

期刊信息：铁道勘察 2019 年第5 期