铁路线路接头病害的成因分析及防治措施

张智红ZHANG Zhi-hong

（陕西陕煤黄陵矿业铁路运输公司，黄陵727307）

1 铁路线路接头病害的类型

钢轨接头是铁路线路的三大薄弱环节之一。由于钢轨接头处轨面的不连续性和不平顺性，列车在该处运行的平稳性降低，列车对接头处的有害冲击远大于其他地段，因而是线路病害的多发区。常见的线路接头病害有：低接头、钢轨接头处不均匀磨耗、轨端掉块、压溃、擦伤、轨缝设置不合理、钢轨接头错牙、接头养护质量不高、接头枕失效、接头道床脏污、板结、翻浆冒泥等类型，其危害以及在线路上出现的频度见表1。

2 铁路线路接头病害的成因分析

2.1 低接头 低接头是钢轨接头常见的一种病害，是接头处的轨端顶面压伤或轨端弯曲造成凹陷的现象。由于普通线路接头的存在，使得钢轨在接头处具有不连续性，列车通过钢轨接头处，当车轮压低钢轨的送轮端时，钢轨的迎轮端有抬高趋势，形成台阶。在荷载作用下，钢轨接头处的扰曲不是连续曲线，而是折线。轨缝和台阶的出现都将产生轮轨冲击，从而增大接头处的附加动力。轨缝愈大，台阶愈大，轮轨之间的冲击力愈大，从而导致道床坍塌，加剧接头低陷，使接头夹板疲劳并产生裂纹的周期缩短，影响机车车辆使用寿命，对行车安全构成威胁。低接头病害常发生在捣固不良的接头地段，尤其是曲线下股最为常见。

2.2 钢轨接头处不均匀磨耗、轨端掉块、压溃、擦伤等病害 由于钢轨接头处轮轨冲击力大，轨端淬火层长时间受冲击力作用会剥落掉块、轨头会出现压溃，马鞍形磨耗，轨端飞边等病害，另外列车制动时，车轮在轨面上产生有害滑动，轨面会出现擦伤现象，这些病害的出现，又增加了接头处线路的不平顺性，使机车车辆对接头的冲击力增大，线路变形加剧，并导致接头病害的进一步发展。

表1 铁路线路常见接头病害类型

2.3 接头轨缝设置不合理 更换钢轨或调整轨缝施工时，未按预留轨缝值公式计算轨缝预留量并严格加以控制，致使轨缝预留值过大或过小。接头轨缝过大，会增加线路的不平顺性，造成列车车轮对接头的冲击力加大，会进一部加快各类接头病害的恶化速度。在冬季严寒气候条件下，钢轨因温度降低，长度缩短，轨缝进一步增大，一旦出现夹板和夹板螺栓伤损需要更换时，会因轨缝过大，穿不上螺栓而导致接头无法正常连接，严重危及行车安全。因而大轨缝对线路的破坏力极大，在线路铺设或换轨时一定要避免。然而接头轨缝预留值过小或出现瞎缝对线路同样是有害的。在气温升高，尤其是夏季高温时段，在接头连续小轨缝或瞎缝而扣压力又不足的地段，因轨温升高，钢轨伸长，接头轨缝挤死，线路出现许多碎弯，会导致方向不良，线路晃车，而钢轨的内部又存在着极大的压应力，此时道床的横向阻力减弱，在过往列车动载荷的作用下，极易发生胀轨跑道现象，严重危及行车安全。

2.4 钢轨接头错牙 钢轨接头错牙是接头常见的病害之一，是接头处两根钢轨的轨面上下错开或左右错开的现象。轨面上的错牙会导致车轮踏面对接头的冲击增强，钢轨接头左右错牙会导致车轮轮缘对接头的冲击加大，使钢轨的使用寿命缩短，诱发接头病害，并使列车运行的平稳性降低，错牙过大会有导致列车出轨的危险。

2.5 接头养护质量不高 钢轨受列车车轮的碾压揉搓，以及昼夜温差和四季温差的综合作用，线路会发生爬行，外加钢轨接头处较大的冲击力作用，钢轨接头线路容易出现扣压力降低、轨枕歪斜、夹板螺栓松动、接头轨缝变化大、夹板裂纹、大胶垫和尼龙座失效、接头坍砟、暗坑、吊板、道床横向阻力和纵向阻力降低，道床稳定性下降，方向跑偏、水平和高低不良，线路变形增加，轨道状况恶化。如果在这些病害发展的初期，不及时采取措施对接头线路加强养护维修，会使接头病害进一步发展，形成恶性循环，线路后期的养护更加困难，并严重危及行车安全。

2.6 接头枕失效 钢轨接头处线路经列车碾压冲击后，接头轨枕下面的道砟虚实不一，往往因接头道砟捣固不及时，轨枕下面道砟软硬不一，受到列车冲击后，轨枕受力不均，混凝土枕在承轨槽处容易被压断，导致轨枕过早地失效，致使轨枕对钢轨的支垫减震作用减弱。另外，当混凝土轨枕挡肩失效，扣件无法锁死钢轨，轨距会变大，列车对钢轨的横向冲击力也会跟着增大，在列车动载荷的作用下容易诱发新的病害，使接头病害进一步恶化。由于接头轨枕的工作环境恶劣，受力情况复杂，所受冲击载荷大，接头处轨枕的使用寿命短，接头轨枕的失效情况也远高于其他地段的轨枕失效情况。

2.7 接头道床脏污、板结、翻浆冒泥 铁路线路随着运营时间的推移和列车动载荷的反复作用，道砟颗粒会逐渐风化和破碎，货车散落的粉状物以及环境会造成道床污染，使道床失去弹性与排水功能，道床脏污、板结、排水不畅，并诱发翻浆冒泥，过往列车对轨道和道床的有害冲击力将进一步增大，会诱发新的线路病害，使线路状况恶化。

3 铁路线路接头病害的防治措施

3.1 低接头的防治措施 一般采用垫板法对低接头进行整治，在炎热天气，分别在接头处的4～6根轨枕上，垫入3毫米木垫板或竹垫板，待钢轨小腰处的垫板压实后，将3毫米垫板换为5毫米的垫板，如此继续垫到8毫米时，撤出垫板，在接头处8根轨枕范围内进行清筛起道，起高10～12毫米，再从两端小腰向接头加强捣固，做好顺坡，经列车碾压后，再加强一次捣固，这样反复数次，即可整平低接头。该治理方法简单易行，已作为铁路工务系统线路低接头病害治理的有效方法得以推广使用。

3.2 钢轨接头处不均匀磨耗、轨端掉块、擦伤等病害的防治措施 当出现轨端淬火层剥落掉块、马鞍形不均匀磨耗、轨头压溃、轨端飞边、轨面擦伤，接近或达到轻伤程度时应及时对伤损轨面进行焊补、打磨，及时恢复轨面的平顺性。打磨后轨面高度要和钢轨小腰部位的钢轨高度一致，用1m直尺检查，要求达到平整、均匀。当钢轨伤损达到重伤时应及时更换下道。

3.3 钢轨接头预留轨缝值不合理的防治措施

①更换钢轨或调整轨缝时严格按预留轨缝公式：a0=aL（tz－t0）＋进行计算，并预留轨缝值。当发现大轨缝或小轨缝甚至瞎缝时，要及时地均匀轨缝或重新配轨换轨，始终保证轨缝预留值在合理的范围。

其中，a0—更换钢轨或调整轨缝时的预留轨缝值（mm）；

a—钢轨线膨胀系数，为0.0118mm（/m·℃）；

L—钢轨长度（m）；

tz—更换钢轨或调整轨缝地区的中间轨温（℃），tz=（Tmax+Tmin）

Tmax，Tmin—当地历史最高和最低轨温（℃）；

t0—更换钢轨或调整轨缝时的轨温（℃）；

ag—构 造 轨 缝 ，38、43、50、60、75kg/m 钢 轨 ag采 用18mm。

最高、最低轨温差不大于85℃地区，在按上式计算以后，可根据具体情况将轨缝值减小1～2mm。

12.5 m钢轨地段，更换钢轨或调整轨缝时的轨温不受限制。25m钢轨地段，更换钢轨或调整轨缝时的轨温限制范围为（tz+30℃）～（tz-30℃）。

轨温小于当地历史最高轨温时，不得有连续3个及以上的瞎缝。轨缝应设置均匀，每千米线路轨缝总误差：25m钢轨地段不得大于±80mm；12.5m钢轨地段不得大于±160mm；绝缘接头轨缝不得小于6mm；最大轨缝不得大于构造轨缝。

②经常检查并复紧夹板接头螺栓，防止扭矩不足。其中50kg/m普通线路接头螺栓扭矩应达到规定值400N·m，并应保持均匀，扭矩不足时，不得低于规定值100N·m以上，接头螺栓应齐全，作用良好，缺损时应及时补充和更换，以保证有足够的接头阻力，防止钢轨伸缩，导致轨缝变化过大。

③经常检查并复紧轨枕螺栓，防止扣压力不足。钢轨铺设或更换后，在线路的后期养护中，正常情况下弹条扣件的螺栓扭力矩应该在120～150N·m的范围内，因扣压力不足，弹条三点不密贴，钢轨未被均匀锁定死，钢轨会随外界气温升降内部产生压应力和拉应力，进而导致钢轨伸长或缩短，钢轨爬行，轨缝变化，最终造成大轨缝或小轨缝出现，诱发接头病害的产生，经常检查并复紧轨枕螺栓可以避免这种情况的发生。

3.4 钢轨接头错牙的整治措施 整治钢轨接头错牙应根据接头错牙量的大小，在外错轨端外侧的夹板与钢轨之间，或在低错轨端的夹板与钢轨之间垫入适量厚度的三角铁垫片，安装夹板和接头螺栓，并拧紧接头螺栓，通过夹板螺栓的紧固力，迫使两根钢轨向错牙的反方向移动，以达到消除错牙的目的。单根或成段更换钢轨后，要将新轨轨端进行适量打磨，以消除新旧轨接头错牙。钢轨接头错牙的作业验收标准为：接头轨面及轨距线内侧错牙不得超过1mm。

3.5 接头养护质量不高的整治措施 重视对接头线路的养护维修，加强接头处线路的捣固，接头6根轨枕可适当起高3-5毫米，及时消除暗坑、吊板、将坍砟收起，经常保持夹板螺栓扭力矩达标，保持道床道砟饱满、捣固密实，及时更换伤损夹板、失效大胶垫、尼龙座、弹条，扣压力达标，方正轨枕，对轨距、水平、高低、方向、曲线正矢进行经

4 结束语

常性检查，对线路几何尺寸的控制严格按轨控标准执行，对超标处所及时整治处理。当钢轨存在硬弯，用1m直尺测量，矢度大于0.5mm时，应用直轨器将其矫直。除加强线路的静态检查外，还应利用添乘机车、轨道车的方式，对线路进行动态检查评定。有条件的情况下，应携带线路动态检查仪添乘机车、轨道车，以便准确及时地发现晃车处所及晃车程度，对接头病害做到早发现，早整治，提高接头线路的养护质量，保证行车安全。

3.6 接头枕失效的整治措施 一方面要将接头处的失效枕及时更换下道，有条件的情况下可以将接头处的2～4根枕更换为Ⅲ型混凝土枕。由于Ⅲ型混凝土枕是铁路技术设计部门专为重载提速线路设计的新型混凝土枕，于1995年通过了铁道部技术鉴定，并推广应用。Ⅲ型混凝土枕的设计承载能力也远高于Ⅱ型混凝土枕，抗载荷的力学性能更优于Ⅱ型混凝土枕，同样的工作受力环境下，Ⅲ型混凝土枕的使用寿命远长于Ⅱ型混凝土枕，铺设后线路接头处道床的横向阻力和纵向阻力更大，道床的稳定性更高，可以极大地改善钢轨接头处线路的性能，延缓接头病害的发生。另一方面，要加强对接头处线路的捣固，道床道砟要饱满，捣固要密实，弹条扣压力要达标，及时更换失效大胶垫和尼龙底座，方正轨枕，接头处轨枕的型号要统一，接头处轨枕间距要均匀，接头处道床脏污、板结、翻浆冒泥后要及时清筛，恢复道床弹性，以改善接头枕工作环境，延长接头枕使用寿命。

3.7 接头道床脏污、板结、翻浆冒泥的整治措施 做好路基排水，接头道床脏污、板结、出现翻浆冒泥时，及时对道床进行破底清筛、换填石砟，清筛深度应控制在轨枕底不少于300毫米的深度，并做好横向排水坡，补充洁净道砟，捣固密实，以恢复道床弹性、提高道床透水性，预防翻浆冒泥，改善道床受力情况，提高道床稳定性，减弱列车对钢轨接头处的有害冲击，延缓轨枕和钢轨使用寿命。在翻浆冒泥容易反复发生的地段，可采用架空线路，在道砟和路基之间铺设砂垫层加土工布的方法来阻隔道床雨水向路基土里渗流，并阻止路基泥浆向道床渗透，从而根治翻浆冒泥的发生。道砟和路基之间铺设砂垫层和土工布的方法根治道床翻浆冒泥在铁路系统中都有很多成功的案例，笔者在原西安铁路局工务系统任职过程中，曾多次接触到这种整治翻浆冒泥的方法，这一方法同样也适用于防治接头翻浆冒泥。

由于钢轨接头病害的种类多，造成的原因也很复杂，而且相互关联,互相影响，因此，整治接头病害必须坚持“预防为主，预防与整治相结合”的原则，单项整治措施的效果是有限的，必须从提高接头的整体性、平顺性和稳定性入手，采取综合性的预防与整治措施，来消除接头病害，才能收到事半功倍的效果。

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[3]宋友富主编.线路工[M].北京：中国铁道出版社，2004:41-42.