神华铁路线路维修周期研究

2018-11-07许永贤王众保

铁道建筑 2018年9期

王军，许永贤，徐旸，王众保

(1.中国神华轨道机械化维护分公司，天津 300467；2.中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，北京 100081)

有砟道床在正常服役时会出现劣化现象，如不及时维修就会引起轨面不平顺，影响列车的运行品质，严重时甚至威胁列车的运营安全。基于此，各国铁路运管部门通过养护维修确保轨道结构处于良好服役状态。本文重点针对影响线路维修周期的各种因素进行综合分析，并在此基础上结合我国神华铁路的实际运营情况，提出适用于神华铁路的养护维修周期。

1 线路维修周期的影响因素

线路维修周期是指相邻两次线路维修的间隔时间。线路维修周期的影响因素主要有线路运输模式、线路与轨道结构、线路维护状况和车辆维护状况[1]。

1.1 线路运输模式

线路的运输模式是决定线路设备使用寿命，确定线路设备大修周期的核心因素。其主要包括线路通过总重、牵引质量和行车密度3个方面。

线路通过总重是决定线路设备大修周期的关键因素。随着线路通过总重的增加，在日积月累的轮轨相互作用下钢轨的磨耗、压溃、掉块等伤损逐渐积累、增大，道砟的破碎、粉化也逐渐增多，道床的沉降、变形增大，破坏线路的平顺性；反之线路的不平顺会加剧轮轨之间的相互作用，增加钢轨、道床的伤损和沉降变形。

牵引质量也是影响线路设备使用寿命，影响维修周期的因素。列车牵引重量的增加，一定程度上会导致钢轨擦伤、压溃以及道床的急剧变形。大秦线开通牵引质量2万t重载后，带来了一系列普通铁路不会遇到的新问题，如钢轨磨耗快、道床基础易板结、轨枕失效、轨道几何形位不易保持等。

行车密度也是影响线路维修周期的重要因素。线路的行车密度大，钢轨、道床的伤损和破坏概率增大，反之线路行车密度小，在列车间隙轨道部件得以充分修整和恢复，有利于延长线路大修周期。如澳大利亚西部的运输铁矿石的货运专线，货车的轴重40 t，牵引质量与大秦线相当，但是线路设备的受损程度较轻，其主要原因是行车密度小。

1.2 线路与轨道结构

线路与轨道结构也是影响线路维修周期的重要因素。如线路经过山区小半径曲线铁路，曲线外轨侧向磨耗和内轨压溃、肥边，下坡段列车制动引起钢轨擦伤，影响钢轨使用寿命；桥隧段碎石道床在下部混凝土仰拱和上部轨排夹击下，道砟的破碎和粉化较路基段严重，会缩短道床的使用寿命。

轨道结构中钢轨、轨枕的类型会影响线路维修周期。如钢轨重量越大其纵向刚度也越大，列车荷载分布于更多轨枕上，有利于减少枕上压力；Ⅲ型枕底面积(7 852 cm2)较Ⅱ型枕(6 700 cm2)大，减少了枕底道床压力，有利于减少道砟破碎和粉化。此外，道砟垫等能延缓道床的劣化，从而起到延长道床使用寿命的目的[2]。

文献[3]还指出，重载铁路轨道结构的刚度由钢轨、支点间距和轨下支承刚度共同决定，轨道结构的刚度匹配对延长轨道结构的使用寿命、减少现场养护维修工作量也具有显著的影响。

1.3 线路维护状况

线路维护状况也是影响线路设备使用寿命的重要因素，线路设备的合理维护能有效延长其使用寿命。如新铺钢轨进行预打磨，同时按期进行钢轨修复性打磨，消除钢轨波磨、掉块和肥边等病害，恢复钢轨适宜的正确轮廓，有助于减少轮轨作用力，延长钢轨使用寿命。此外，对道床及时进行捣固维修能有效恢复线路的平顺性，不仅能提高线路的运输品质，还能有效减少轮轨之间的冲击，延长轨道部件的使用寿命。对比大秦线和神华铁路的线路维护状况，在大机捣固维修方面两者基本一致，但是钢轨打磨维护方面存在较大的差距。大秦线非常重视钢轨的预打磨和修复性打磨，保持钢轨断面良好的轮廓，保证了轮轨之间的良好接触；但神华铁路未普及钢轨预打磨，修复性打磨各公司也开展得参差不齐，不利于延长钢轨的使用寿命。此外，文献[4]研究表明，通过加装轨撑、加强型弹条、横向阻力器等加强设备也可提高线路的使用寿命。

1.4 车辆维护状况

神华铁路的车辆、轴重、速度与大秦线类似，即车辆转向架相同，轴重一致(25～27 t)，运营速度相似(80 km/h以下)，仅车辆的维护模式及状况不同，在相同运量情况下对线路的影响却呈现出较大的差异。运营经验表明，车辆的维护状况也是影响线路设备大修周期的重要因素之一。且神华集团所管辖各铁路线上开行的车辆转向架结构性能和维护标准较客车低，对轨道部件的伤损较显著。因此，应在今后的养护维修工作中密切关注车辆的维护状况。

2 神华铁路维修周期研究

2.1 线路设备大修周期

神华铁路的线路维修一般利用天窗进行，采用计划修和周期修制度[5]，且线路类型、线路条件、运输条件等与国铁大秦线非常相似，故借鉴大秦线的维修管理经验。因而在分析神华铁路的线路大修、维修现状时，主要与大秦线[6]对比。神华铁路主要线路与大秦线、现行维修规则的对比见表1。

表1 神华铁路主要线路与大秦线、现行维修规则对比

由表1可知：铺设75 kg/m钢轨、Ⅲ型枕的朔黄线钢轨大修周期为14～15亿t，道床大修周期为10～12亿t；而神朔线道床大修周期仅有6亿t，两者相差较悬殊。与现行维修规则相比，朔黄线钢轨和道床大修周期分别延长了61.1%和144.4%，与大秦线的13亿t 基本持平。

其原因主要有以下2点：

1)朔黄线轨道铺设75 kg/m钢轨，有利于列车荷载纵向分布于更多的轨枕上，加上采用了枕底面积较大的Ⅲ型枕，有效减轻了道床顶面应力，减轻了枕底道床的振动荷载，延缓了道砟的破碎、粉化，保持了道床持久的稳定性，使线路长久平顺。线路良好的平顺性和稳定性又反过来保证了轮轨良好的接触，避免了因轨面不平顺造成的轮轨之间的相互冲击和摩擦，减轻了对钢轨的伤损，延长了钢轨使用寿命。因此，轨道结构强度差异是造成朔黄线和神朔线轨道部件使用寿命差异较大的重要原因。

2)重载铁路钢轨的打磨对延长钢轨使用寿命具有重要作用。如新铺钢轨预打磨，按期进行的钢轨修复性打磨，消除了钢轨波磨、掉块、肥边等病害，恢复钢轨适宜的正确轮廓，有助于减少轮轨作用力，延长钢轨使用寿命[7]。神华铁路中朔黄线较重视钢轨打磨，而神朔线忽视打磨作业。因此，建议神朔线加强钢轨打磨，提高线路的使用寿命。

2.2 大机维修周期

大机维修作业主要内容为道床的捣固和钢轨打磨。为准确合理地制定神华铁路大机作业的维修周期，本文参照与神华铁路运输条件相似的大秦线，对大机维修周期进行对比分析，结果见表2。

表2 大秦线和神华铁路大机维修周期

由表2可见：神华铁路道床的捣固周期基本与大秦线相同，但是钢轨打磨周期存在差异。其中大准线基本上未形成钢轨周期修机制。而钢轨打磨是延长钢轨使用寿命的重要因素，神华铁路钢轨使用寿命为13亿t，是以钢轨周期性打磨为前提的，如果缺乏有效的钢轨打磨，则会缩短钢轨的使用寿命，这一点在既有文献[8]中得到了佐证。

综合神华铁路设备配置及其实际应用效果，参照大秦线钢轨打磨维修周期，提出神华铁路大机维修周期的优化方案：正线(区间)钢轨应采用钢轨打磨列车进行打磨维修，岔区可采用小型打磨机进行打磨维修；周期为重车线2遍/年、轻车线1遍/年。而道床的捣固维修宜采用大型捣固机械，周期为重车线2遍/年、轻车线1遍/年。