淬火长轨运输防翻装置的研制与应用

2011-05-04樊文优

铁道建筑 2011年2期

樊文优

(呼和浩特铁路局工务机械段，呼和浩特 010050)

1 淬火长轨运输概况

T11A型500 m长轨运输列车是铁路铺换无缝线路所必须的长轨运输设备，每辆装轨车上安装3组装轨架，每组装轨架上安装4层横梁，每根横梁上的两侧交错分布着14个托辊。长轨装在每层横梁的托辊上，横向排列，纵向延伸，中部锁定，两端自由伸缩，装载60 kg/m的500 m长轨每层可装14根，4层共56根，可通过的最小曲线半径为300 m，最高运行速度90 km/h。在运输淬火长轨时，列车侧向通过12号及以下道岔或进入半径为800 m及以下曲线时，淬火长轨在锁定梁装置前后两端自由区内不能随着列车的弯曲而弯曲，而产生横向外移、互相撞击，挤在一起，造成列车偏载，进而向曲线内侧翻倒。曲线半径越小，翻倒的长度越长;列车速度越快，翻倒的数量越多，甚至会顶断上层横梁，引起上层长轨塌陷，堆压在一起，危及行车安全。长轨翻倒也给卸轨作业造成困难，而且卸下的长轨由于挤压扭曲变形，增加了铺换难度，延长了作业封锁时间，影响正常的行车运输，同时导致各项费用增大，亟待解决。

2 淬火长轨运输防翻装置

T11A型500 m长轨运输列车，在运输未淬火长轨时，由于未淬火长轨内部应力均匀，当列车侧向通过小号码道岔或进入小半径曲线时，长轨在锁定梁前后两端自由区内依靠底面与托辊表面的摩擦阻力，长轨可随着列车的弯曲而弯曲，不影响运输的正常进行。

运输淬火长轨列车侧向通过小号码道岔或进入小半径曲线时，由于淬火轨硬度高、刚度大，长轨难以依靠底面与托辊表面的摩擦力随列车的弯曲而弯曲;由于淬火长轨滑动、碰撞而处于不稳定状态，会向曲线内侧翻倒。因此，保证淬火长轨运输安全主要是控制长轨横向位移，防止长轨翻转。在长轨运输列车上应安装防翻装置，利用滚轮进行轨条隔离，控制长轨位移，抵抗翻倒。

2.1 防翻装置的结构设计

用特制横梁代替原装轨架横梁，既能保留原有横梁的装轨功能，也能安装防翻轮，一梁两用。特制横梁按照原来装轨横梁的高度和长度，选用两根14#槽钢背向放置，留出防翻轮直径宽度，中间用间隔板等距离相连，下焊钢板，下面加装护套，两端连接采用原装轨横梁的结构和尺寸，一端焊接转套，另一端焊接轨头，与两侧立柱的支承板进行装配，在槽钢两侧焊接托辊支架，安装托辊，装载长轨，防翻梁示意见图1。

根据防翻轮承受压力大、转速低的特点，设计成滚套式结构，见图2防翻轮示意图。它由承载轴、定位套、滚动套、滚轮头、固定板、锁母、插销等部件组成。安装时，滚套轮从特制横梁中间通过轮孔下插到下层长轨的每个轨头之间，上端利用矩形定位板在特制横梁底部固定，下端起到间隔防翻作用。拆卸时，将滚套轮提起旋转90°，定位板架在特制横梁的上部，轮体隐藏在特制横梁中间，不用拆卸搬运。

为了允许长轨倾斜一定角度，释放部分、减小长轨对防翻装置的压力和对车辆的作用力，在防翻轮的滚动头下插位置与长轨底边留有一定的距离。

图1 防翻梁示意(单位:mm)

当列车侧向通过道岔或进入曲线时，长轨倾斜，轨头靠住滚动套，轨底滑动上移，当长轨倾斜角度接近翻倒临界角度的(临界角度为44°～45°)一半时，滚轮顶住长轨底，控制长轨继续倾斜，防止翻倒。

当列车进入直线时，长轨在自身重力的作用下，自动复位。同时由于长轨倾斜时轨底顶住防翻轮底部，产生向上的顶力，作用于横梁，而横梁上装载的长轨重力向下，相互作用，保护横梁。

为防止长轨底边在列车伸缩时纵向锯割滚动头，在头部设置水平滚轮。

为防止在定位套和滚动套之间发生端面摩擦，在定位套端面上留有滚道，在滚动套端面上留有窝坑，中间嵌入滚珠，进行滚动摩擦。

为防止滚动套表面“起刺”，影响滚套轮提起，滚动套外径应小于定位套外径。

为了装拆滚套轮方便，固定板定位销设计成活络销。

特制横梁受到长度的限制，只能安装13个防翻轮，而每层装轨14根，需要15个防翻轮，可以在两侧的立柱上加装边侧防翻轮。

防翻轮是从特制横梁中间插入至下层长轨之间，第2层横梁对第1层长轨防翻，第3层横梁对第2层长轨防翻，第4层横梁对第3层长轨防翻，而第4层长轨上面没有立柱和横梁，需要加高立柱和增加特制横梁，结构和尺寸与下层相同，加高长度为400 mm。

2.2 防翻装置的安装

为了分散运输过程中长轨位移、倾斜对装轨架立柱的集中作用，4层特制横梁不宜安装在同一组立柱上，应分散安装。每组特制横梁应安装在两辆装轨车上，每个台车上方装轨架上安装一根特制横梁。

应安装多组防翻装置，装置之间距离短。根据长轨长度设计为6组，锁定梁装置前后各3组，跨距为70～80 m。

2.3 防翻装置特点

防翻装置的优点首先是借用承轨架立柱，制作特制横梁，取代原有横梁，一梁两用，解决了单独设置立柱与横梁的占用空间的问题;其次是防翻轮与轨头、轨底留有一定的距离，允许长轨倾斜一定的角度，减缓长轨对横梁和立柱以至车辆的作用力，同时由于长轨倾斜时轨底顶住滚套轮底部，产生向上的顶力，作用于横梁，而横梁上装载的长轨重力向下，受力抵销，保护了横梁;再次是防翻轮在装拆时，只是上下提动，不用拆卸搬运，操作简便，省时省力。

3 防翻装置在长轨运输列车上的应用

1999年8月，原呼铁工务大修段组织有关技术人员，开始研制防翻装置，同年10月制作完毕，安装在本段T11A型500 m长轨运输列车上，在京包线小半径曲线较多的呼集区间、集大区间运输淬火长轨。在呼集区间，半径500 m以下的曲线有11处，最小曲线半径为385 m;在集大区间，曲线半径500 m以下的有18处，最小曲线半径为307 m。这些曲线多相邻较近，几乎形成连续曲线，有的组成正向曲线，有的组成反向曲线，曲线组合长度超过500 m，长轨运输列车全长进入小半径曲线。区间运行速度为65 km/h，道岔侧向通过速度为25 km/h。经过反复运行试验，不断改进运输防翻装置，性能日趋稳定，淬火长轨翻倒问题得到有效控制，取得了良好的效果。特别在往太原运送淬火长轨时，长轨运输列车进入北同蒲线，300 m半径左右的曲线很多，而且是连续反向曲线，在经过宁武至原平区间时，翻越凤凰山，限速 25 km/h，下山时坡度为21‰，而且在1 000 m左右的区段内，由3处半径为250 m的曲线组成“灯泡线”。500 m长轨的最大弯曲矢量达到115 m，防翻装置承受了长轨的巨大反力，主体立柱和横梁完好，只有部分防翻轮挤歪、损坏，防止淬火轨倾翻作用明显。