铁路大型养路机械使用的思考和研究

2011-11-25姜华

制造业自动化 2011年4期

姜华

（吉林铁道职业技术学院，吉林 132001）

0 引言

一百年以前，我国就出现了铁路。在过去的一百年里，铁路的养护手段同整个铁路事业一起都有了长足的发展，一开始是以小型机械甚至人力作为主要的养护手段，慢慢发展到以大型机械为主要手段的养护手段。铁路养护手段的发展进程在一定程度上验证了铁路事业的发展进程。

相关部门数据显示，当前我国大型养路机械的作业能力已经达到道岔捣固12600组、道床清筛3520公里、线路捣固33000公里和钢轨打磨4200公里。我国铁路养护手段的进步验证了我国整个铁路事业的进步。

1 大型养路机械的产生和壮大

上世纪的最后二十年，中国的铁路开始了现代化的进程，过去使用的小型养路机械已经很难达到人们对安全乃至工程质量的要求，这使得人们必须突破传统养路工程的观念，铁路的现代化养护必须注意以下多个方面的内容：随着铁路线路速度的提升和荷载的增加，铁路养护必须实现机械化；增加更多的经费以获取需要的各种大型的养路机械；将封锁天窗技术合理的利用到养护工程中；养护工程中注重管理理念的现代化等等。这些观念的突破对我国铁路线路养护工程的机械化起到了良好的推动作用，而且也促使铁道部做出了反应，使得铁道部于上世纪末进行了一系列的铁路修制改革，对我国铁路事业的发展产生了深远的影响。经过铁道部的科学验证和深刻讨论，最终决定，不再进行中型养路机械的研究，加强对大型养路机械的研究，将封锁天窗技术合理利用到铁路的繁忙线路。70年代末，我国大力引进各种先进的大型养路机械产品及相关的先进技术，并将其投入到国内的大型养路机械生产厂家，经过详细研究后再投入到实际生产中。这样，我国大型养路机械发展的途径就定下来了。即“引进技术——吸收并消化——国内生产——自我探索、研发”。

20世纪八十年代中期，因为大型养路机械的普遍使用，从根本上变革了我国传统的铁路工务系统的维修体制和作业方式，大大提高了养护线路的质量和效率，非常圆满的解决了运行和施工之间的矛盾，而且大大降低了施工过程中发生事故的可能性。

大型养路机械的广泛使用大大推动了我国铁路事业的继续向前发展，伴随着大型养路机械种类和数量的逐渐增多，包括操作人员在内的大型养路机械的队伍也在迅速的发展着。

2 多种常用大型养路机械设备简介

大型养路机械的功能一般包括对铁路线路的维修、整修和养护，具体来说可以分为线路石砟捣固密实、线路石砟清筛、线路道床整形、线路道床震动稳定等功能。大型养路机械设备不仅能象机车那样实现自行和连挂运行，而且还能够做到满足线路修理规范标准，它是一种高新技术产品，集成了电气、机械、气动、液压、计算机、激光以及自动控制等多种功能于一体，而且具有较强的集成性，技术含量较高，在铁路养护方面起着非常重要的作用。这里简单介绍一下几种常用的大型养路机械设备：

2.1 捣固车

在对铁路线路进行新线建设以及运营线路维修或者旧线大修清筛作业中需要用到捣固车，它的主要功能就是夯实道床肩部道砟以及对轨道进行起道抄平、拨道、道砟捣固，使得线路的各项指标都能满足线路休息规则和线路设计标准的要求，让道床石砟具有更高的密实度，让轨道变得更加牢固，列车才能在更加安全的环境下运行。

现在，我国捣固车的车型主要有D09-32型和D08-32型两种，这两种车型都是我国在吸收和消化了奥地利普拉塞-陶依尔公司的先进生产技术后生产的，而且现在我国已经能够完全自主的进行生产，而且已经广泛应用到全国各地铁路线路的修理和养护工程中。

2.2 动力稳定车

使用捣固车对铁路线路进行维护后，道床密实度有时仍然不能达到目标要求，具有较差的稳定性和横向阻力。动力稳定车的工作是在模拟列车运行时产生的对于轨道的振动和压力来进行的。通过动力稳定车的养护，可以很好的提高道床的稳定性和横向阻力，为首次列车运行速度的提高以及消除线路养护后需要列车慢行等现象打下良好的基础。

当前，我国常用的动力稳定车车型是WD320型。

2.3 道砟清筛机

伴随着铁路的长期使用，铁路线路难免会出现变形、破损、磨耗、脏污、老化和腐蚀等现象，所以，必要的铁路线路的维修和养护是必须的，让铁路线路的各项指标始终能够满足列车运行的要求，保障了列车的行驶安全。

如果碎石道床有超过30%的不洁度时（按重量计），就需要对其清筛处理。道砟清筛机就是用来清筛道床中道砟的，它先挖出轨枕下面已经脏污的道砟，然后清筛作业，最终向道床回填清洁道砟，并将筛出的污土清理掉。目前，我国常用的是SRM80型全断面道砟清筛机。

2.4 配砟整形车

在新建或者养护铁路线路的工程中，有一项工作往往是必须要做的，就是对道床进行配砟和整形。通常，都是将配砟整形车放置在作业机组之首或作业机组中或穿插于捣固车之后，它的主要功能就是将道床整理成形，并将道砟清扫干净。

当前，我国应用较广泛的配砟整形车车型是SPZ-200型双向道床配砟整形车。

2.5 钢轨打磨车

为了消除钢轨周期性和非周期性短波不平顺，需要进行钢轨打磨作业，钢轨表面的伤损也可以应用钢轨打磨车来消除，这种设备的使用有利于增加钢轨的使用时间、平顺性以及乘车的舒适度。我国进行钢轨打磨作业的时间还较短，当前多数使用的是由美国制造的PGM-48型打磨列车。

3 铁路线路综合维修中大型养路机械的使用

《铁路线路修理规则》对线路综合维修提出了最基本的几项要求，主要有以下几个方面的内容：线路结构状态的改善，线路几何状态的改善，线路线形条件的改善，轨道弹性的改善以及结构健康的保持，排水设施的疏通等等。

3.1 线路结构状态的改善

轨道和路基是线路结构的主要组成部分，我们主要说一下轨道部分。稳定的轨道结构是良好线路结构状态的保障，是列车能够安全并且不间断运行的前提。

在轨道中，钢轨起着非常重要的作用，所有荷载都先由其直接承担，然后传递给扣件和轨枕等系统。等级越高的铁路钢轨技术有越高的要求，长钢轨无缝化是首要要求，另外焊缝的平直度和钢轨踏面也有非常严格的要求，时速达200km/h以上的要求必须小于0.2mm/m，另外对钢轨纵向平直度也有较高的要求，并且对于钢轨的病害也要及时的进行养护和处理。

为了维护轨道结构的健康，扣件系统起着关键的作用，它的主要功能是均匀轨道整体的受力情况和缓和列车冲击，它的整体技术状态是由其胶垫的耐久性和弹性、扣件的紧固状态、扣压力、弹程、锈蚀、腐蚀状态以及完好率决定的。时速超过200Km/h的客货混运线路对扣件系统有着近乎苛刻的要求，应将其养护周期尽可能的缩短。

轨枕和轨道的整体技术状态在广泛应用了Ⅲ型轨枕后得到了大幅度的提升，能很好的满足多种运输条件的要求，为了保证线路能够均衡的受力，保持正确的垂直布置和间隔尺寸是必须的。

道床的结构是松散的，道碴的材质和级配以及货列车的漏脏污都会对其产生较大的影响，而它又对线路整体的运行情况起着严重的影响作用，决定了这一部分是铁路养护作业中应该成为着重注意的部分。

3.2 线路几何状态的改善

列车的运载量在逐年增加着，逐渐降低了线路轨面高程，然而不同地区的构筑物结构是不同的，导致了不同地区具有不同的下沉量，碎石道床也会产生具有一定离散性的压密变形，因此，线路几何状态有进一步恶化的发展趋势。

线路几何不平顺可以分为短波长、普通波长和长波长三种类型，列车运行速度的不同对线路几何不平顺的激励和响应情况也不相同，正常情况下，列车在一定的运行速度下会产生特定波长的几何不平顺；列车会对特定波长的几何不平顺产生较激烈的响应；提高列车的行驶速度，对短波不平顺有显著的响应，对长波不平顺的响应就没那么明显。

轨道还包括岔道和曲线等设备和部件，而且也起着相当重要的作用，因其特殊的结构特性，存在多种不同的修理方法和方式，因此，对于等级较高的铁路线路，这也是线路养护的重要组成部分。

3.3 线路线形条件的改善

等级较高的铁路线路对铁路的平、纵断面往往会有很高的要求。如果这部分出现问题，会给列车的正常行驶带来很多不利因素，会对列车的正常运行带来不可估量的影响，尤其是那些高速运行的列车。

平面上，曲线的技术状态不仅仅要符合正矢偏差，对缓圆、圆缓点位置、曲线头尾位置及曲线前后直线线形都有非常高的要求，另外还增加了曲线单元管理的概念。以求通过这些达到控制曲线与道岔和曲线与曲线的目的。

纵断面上，对变坡点竖曲线和坡长都提出了更高的要求，尽可能不要出现短坡，时速在250km/h以上的线路不允许出现坡长小于70m的状况，不管遇到多大的困难那，设计时都应该让坡长更长；变坡点最好通过竖曲线过度，而且没有必要仅仅局限于《修规》规定的设置竖曲线半径条件和设置竖曲线变坡代数差条件，应该将变坡点尽可能通过半径较大的竖曲线来过度。

另外，还要注意平、纵断面都出现的一些不利因素，因势利导，避免出现缓和曲线、较短的夹直线段和道岔单元等与变坡点重叠的现象的发生，可以采用较大的竖曲线半径来避免变坡点与圆曲线重叠的现象，以保证列车一直处于良好的运行状态。

3.4 轨道弹性的改善

列车线路系统中，轨道弹性是一个非常重要的因素，它能让车线关系更加匹配，也可以通过三个方面来有效降低高速运行的列车对线路产生的冲击动力：一是路基和基底结构；二是道床结构；三是轨枕、钢轨和扣件结构。

铁路线路建成后，其路基结构和基底就固定下来了，对其的优化和养护一般很难实施，而轨枕和钢轨经过使用后证明确实是较适用的优秀结构，决定了轨道在将来的发展方向，这一方面也很难继续进行优化养护。而在保持轨道弹性方面还有一定的优化养护空间，其性能是由道床的级配、床厚度、道密实度和洁度决定的，因此，有必要对其进行周期性的养护维修，扣件系统有很高技术要求，无论是结构还是材料都有严格的规定对，当前普遍应用的弹条能够基本达到目标要求，但在胶垫耐久性等问题上还存在一些隐患，对弹条的长期使用造成了不利影响。