基于施工机械的优化使用对提高道岔大修施工效率的研究

夏孝维 姚国斌 中国铁路上海局集团有限公司蚌埠工务段

道岔是铁路机车车辆在需要转线或跨线运行时必不可少的线路连接设备，道岔以其结构复杂、钢轨件纵横向刚度分布不均匀、列车运行轨线中断导致的轮轨作用剧烈等因素，导致道岔轨件磨耗严重，压溃、掉块、疲劳伤损的概率远大于一般线路。加之在站场岔区往往存在排水不畅，岔区道床脏污板结严重，在日常的养护维修中一直是轨道结构的薄弱环节。通过道岔大修同步换轨、换枕、清筛施工，以保持轨道结构强度、线路质量均衡。现有的普速铁路道岔大修施工基本工法可分为现场拆铺法和整体预铺法。现场拆铺法以其封锁线路时间长、对运输影响较大，施工作业人员较多、作业效率低，施工质量难以控制等因素，此种工法逐步被淘汰使用。整体预铺法施工可分为小型机械作业施工和主要以吉斯玛道岔换铺设备为代表的铁路专用道岔换铺作业施工。

近年来，我段在以小型机械作业施工进行道岔大修的基础上，探索运用重型轨道车、挖掘机、高行程起拨道机等机械设备更换道岔施工技术日趋进步。但随着运输安全、施工质量、施工劳动安全标准的提高，尤其是在集团公司全天窗施工作业的要求下，需要在封锁点内安全、高效完成道岔成组更换的工作量。在这一背景下，我段依托对现有道岔大修施工机械的优化使用，进一步挖掘施工机械运用的潜力，高效组织道岔大修施工。本文针对全天窗施工作业模式前我段道岔大修在施工机械运用中存在的问题，优化重型轨道车编组施工配合，由过去单一的内燃捣固镐捣固转变成多种捣固机械组合捣固，并在电务设备调试前进行一次重型轨道车压道等措施，进一步提高我段道岔大修施工的质量和效率。现以我段在京沪正线210 min封锁点内完成一组P60-1/12号砼枕道岔换轨、换枕、清筛“三同步”施工作一论述。

1 小型机械成组更换道岔工法

自既有线第六次提速以来，我段逐步采用PC60履带式小型挖掘机、重型轨道车、高行程起拨道机等施工机械进行道岔大修施工。以京沪正线更换一组P60-1/12号砼枕道岔为例，其运输限制条件、封锁点内施工流程、主要机械运用情况如下：

1.1 施工封锁及限速条件

京沪正线道岔大修施工封锁时间为210 min，施工采用小型养路机械捣固，施工后限速条件为：施工地点开通后4 h限速45 km/h(其中开通后第1列限速35 km/h禁止放行旅客列车)，其后限速60 km/h，次日捣固后第一列限速60 km/h，第二列起限速80 km/h，至第三日捣固后第一列限速80 km/h，第二列起限速120 km/h，至第四日捣固后恢复常速。

1.2 封锁点内道岔大修施工流程

新换道岔在施工之前完成预铺与上道前的验收，封锁点内主要完成旧岔钢轨件、轨枕的拆除、道床的清筛、新道岔纵横移就位、卸砟起道捣固等工作，其基本流程如下：

封锁命令下达-设置防护－轨道车进入封锁地段（同步横移新岔）－切割钢轨、松卸扣件（同步横移新岔）－拆除吊装钢轨（同步横移新岔）－挖掘机配合回收旧枕、清筛道床（同步纵移新岔）－整平道床（同步纵移新岔）－铺设纵移跑道轨（同步纵移新岔）－新岔纵移就位－拨道－合龙门口－K车卸砟回填道砟－起道捣固－检查线路－撤除防护－开通线路。

1.3 主要施工机械及用途

根据我段现有道岔大修施工组织方式，更换一组P60-1/12号砼枕道岔所使用的主要施工机械为3台履带式小型挖掘机、2组轨道车、9台起拨道机、12台单人手持式内燃捣固镐，具体用途如表1所示：

表1 道岔大修主要施工机械及用途

2 施工机械运用存在的问题

道岔大修施工是在运营线路封锁后进行的，施工封锁时间结束之后必须开通线路、放行列车，这就要求道岔大修施工必须在有限的时间内安全、正点、优质、高效的完成施工任务，到达既定的施工目的。施工过程中的任何一个环节出现纰漏，或因施工组织不合理、或因施工质量不符合标准、或因施工中出现劳动安全事故等问题，都会影响施工的正常进行，严重时会影响行车安全。针对我段现有道岔大修施工中施工机械运用所暴露出来的共性问题，主要表现在以下几个方面：

2.1 旧岔拆除与轨道车编组不匹配

根据道岔大修周期及年度施工计划的特点，往往是一个站场多组道岔在一个年度进行大修更换施工，在编排道岔大修年度施工计划时，考虑到施工队伍转场的方便和施工的连续性，一般是一个站场道岔大修施工任务结束后再转下一个站场。同一站场内的多组道岔连续施工，由于一个站场内的多组道岔岔口朝向存在或者相同或者相反的特点，而配合旧岔拆除的轨道车组（机+2吊+6平+机）往往在一个站场内不重新编组或少次重新编组，这就导致同一站场内的多组道岔在旧岔拆除环节，有的从岔口拆除，有的从岔后拆除。

而旧岔拆除环节，工务方面的工作量重点是在道岔后部，加之电务方面需要拆除岔前转辄部分的电机及连接设备，如果从道岔前部开始拆除，工务作业人员和电务作业人员便会在作业空间和时间上相互干扰、影响进度，同时影响道岔后部工务设备拆除的进度，此时，若加上新岔从岔后纵移就位，则会严重影响整个道岔大修封锁点内的各个工序的进度，导致后续的工序时间顺延，严重时会造成施工延点；如果道岔从岔后开始拆除，则工务方面在拆除道岔后部设备时，电务方面在道岔转辄部分进行拆除作业，在时间和空间上均不存在冲突，对整个换岔施工进度影响较小。

2.2 新岔捣固质量欠佳

新岔就位后，轨道车联挂老K车补充道砟后进行道岔起道捣固作业，现有捣固机械为手持式内燃捣固镐，如图1所示，其捣固作业如图2示意，因使用中发出“嗡嗡”声，习惯称“小蜜蜂”捣固镐，表2为其基本参数。

图1 单人手持内燃捣固镐捣固

图2 手持式内燃捣固镐捣固示意图

表2 手持式内燃捣固镐基本参数

由图2可以看到，手持式内燃捣固镐在捣固岔枕时，首先是捣固枕间道砟，通过向下振动冲击枕间道砟，迫使枕间道砟向枕底窜动，由于手持式内燃捣固镐为直镐捣固，操作人员在使用捣镐捣固枕底时，只能倾斜捣镐捣固，导致枕底道砟分布不均匀。通过表2可知，人工使用手持式内燃捣固镐进行捣固时，由于捣固镐本身存在一个激振力，再加上操作人员施加一个附加作用力，通过捣固镐作用于枕侧或枕底道砟，但由于每个操作人员在操作时所施加的附加力存在差异，从而导致枕侧及枕下道砟分布、捣固密实度因操作人员的个体差异而呈现差异性。

由此造成枕侧、枕底道砟分布不均匀、道砟不密实，使得枕侧、枕底与道砟的接触面积不足，则直接影响道床横向阻力及纵向阻力的生成，这部分在枕底道床横向阻力的生成上表现明显，道床横向阻力构成中，轨枕底部占50%左右，轨枕两侧占20%-30%，道床肩部占30%。道岔更换后的低速慢行及后续道床沉降阶段，因枕侧、枕下道砟分布不均匀、捣固不密实造成的则成为该阶段轮轨接触的主要激振源，致使后续的养护工作量增大。同时使用手持式内燃捣固镐捣固新岔，一般需要在封锁点内捣固2遍，耗时在70 min左右，新岔才能捣固起整后达到开通线路、放行列车。

3 优化施工机械使用措施

现有的小型机械施工工法已运用多年，并在运用的过程中不断改进，但每一组道岔大修施工都是一次崭新的施工，在现有的道岔大修施工基本流程基础上，根据每组道岔更换的具体情况，确定有针对性的预铺方案、更换施工方案，再具体到施工机械的运用上，确保每次道岔大修施工安全、精细、高效的完成。现就目前道岔大修施工在机械运用上存在的问题提出针对性的措施。

3.1 优化旧岔拆除与轨道车编组

针对道岔大修施工旧岔拆除环节工务方面重点工作量集中在道岔后部及工务作业与电务作业在时间和空间错开的基本情况，确定旧岔拆除从道岔后部开始的基本原则，并结合旧岔从后部拆除，新岔从道岔后部纵移就位最有利于道岔大修施工流水化作业程序和最大限度的节约封锁点内的时间。因此，从前期道岔预铺位置的选择上，尽量选择新岔从岔后纵移就位的方向预铺道岔。在道岔施工前，针对每一组道岔首先岔后拆除的施工顺序，在封锁点外对配合拆除旧岔、回收旧料的轨道车进行重新编组（机+2吊+6平+机），主要是调转2个轨道吊与出弃土平板车的编组顺序，使得轨道车+轨道吊编组运行的顺序与旧岔拆除顺序一致。

3.2 运用多种机械组合式捣固

新岔就位后，使用手持式内燃捣固镐捣固存在捣固质量不佳问题，提出使用液压道岔捣固机（习惯称“一操二”捣固机）、液压线路捣固机（习惯称“一操四”捣固机）与手持式内燃捣固镐进行组合式捣固。表3为三种捣固机的基本参数，图3为液压捣固机捣固示意图，图4、图5分别为使用液压道岔捣固机、液压线路捣固机进行新换道岔捣固。

表3 三种捣固机基本参数

图3 小型液压捣固镐捣固示意图

图4 使用液压道岔捣固机捣固作业

图5 使用液压线路捣固机捣固作业

由表3可以看出，与手持式内燃捣固镐相比，“一操二”岔捣机和“一操四”线捣机能够输出稳定激振力和夹实力，这种激振力和夹实力不因操作手个体差异而变化，同时因“一操二”岔捣机和“一操四”线捣机夹实力的存在，使得捣镐能够将枕底道砟挤压密实，捣固后岔枕枕侧、枕底均与道砟充分接触，有利于道床纵向、横向阻力的生成。

图6 单开道岔液压道岔捣固机、线路捣固机捣固范围

使用组合式捣固方式，一组P60-1/12号砼枕道岔在捣固机械配置上为：6台“小蜜蜂”捣固镐，2台液压岔捣机，1台液压线捣机。因道岔自身结构复杂，使得三种捣固机各发挥其自身特点，分别捣固道岔不同部位。图6给出道岔液压捣固机、线路捣固机的捣固范围，其捣固范围及捣固顺序为：①因手持式内燃捣固镐因振动频率较液压岔捣机、液压线捣机大，组织6台手持式内燃捣固镐从岔口起道普捣整组道岔，将枕间松散道砟预捣进枕底，待整组道岔普捣之后，再组织手持式内绕捣固镐在液压捣固机后进行二次捣固，加强新换道岔捣固质量；②组织1台“一操四”液压线路捣固机从岔前直线段开始起捣，依次捣固岔口及岔前换轨、连接部分直股、直基本轨及岔后直股部分，为图6实线框内所示；③组织2台“一操二”液压道岔捣固机，其中一台捣固转辄部分、岔心部分，另一台液压道岔捣固机从岔后曲股向岔心方向进行捣固，捣固范围及捣固顺序为图6虚线框内箭头所示。采取上述组合式捣固方式一方面为电务器材的组装与调试空出了时间与空间，同时也较高质量、效率的完成新换道岔的捣固，对于一组P60-1/12号砼枕道岔采用组合式捣固方式进行捣固一般耗时在50 min左右。

3.3 轨道车压道后检查线路

以往道岔大修施工，在线路开通前，进行线路静态几何尺寸检查，检查结果达到放行列车条件，则开通线路、放行列车，线路开通经列车碾压后再次进行线路检查，若发现道岔轨道几何尺寸超标处所，则再次进行道岔起整养护。为减少道岔大修封锁点结束之后的线路起整养护，在封锁点内除加强线路捣固之外，可在时间充裕的条件下，使用推运道岔、卸道砟的该组轨道车（机+2吊+2K+机）进行线路提前压道两次，经过轨道车提前压道后，可进一步增加枕下新砟的密实性，促进线路开通后的设备稳定，提高设备变化储备能力；同时可将新岔捣固不良、不均匀处所提前暴露出来，在封锁点结束前再次进行捣固整修。

4 取得的效果

2018年蚌埠工务段道岔大修年度生产任务为123组道岔，全部集中在京沪线，其中正线道岔46组，分布在固镇、连城、曹老集、曹山、蚌埠、凤阳等6个站场；到发线、站线道岔77组，主要分布在宿州、曹山、蚌埠、蚌埠东等9个站场。正线道岔大修施工主要是利用京沪线一年两次的集中修进行更换，结合全天窗施工作业要求，我段在道岔大修施工实施过程中积极探索在现有的施工条件下优化施工工法，通过上述改进措施的尝试与运用，我段京沪线46组正线道岔全部安全、正点、优质、高效的付诸实施，取得较好的技术经济效果，同时也为既有线道岔大修施工的经验积累和技术进步向前迈出了一步。

5 结论与展望

既有线道岔换轨、换枕、清筛“三同步”施工，运用小型机械成组更换道岔工法相对成熟，但对于每次具体的施工，要针对每组道岔的具体位置、周边环境、运输条件等情况，从道岔预铺位置选择、封锁点内旧岔拆除顺序、轨道车编组、捣固机械的使用以及连续换岔的施工衔接等因素综合考虑。只有把大量的工作做在施工前，施工准备和预想越充分，则封锁点内的施工按照既定流程则会越顺利，施工中任何一个环节出现问题，则会形成多米诺骨牌效应，对后续的工序产生影响。同时挖掘机作为一种通用机械在运营线路上进行道岔大修施工使用，还存在适应铁路运营线路的技术进步空间，可在这种通用机械的基础上推进专门适用于铁路运营线路设备大修更换的施工机械的运用，则更有利于兼顾运输与安全的需要。