浅析重载铁路线路曲线的常见病害及养护维修

2019-01-27王悦

中小企业管理与科技 2019年17期

关键词：道床轨枕道岔

王悦

（大秦铁路股份有限公司茶坞工务段，北京 101402）

WANG Yue

(Chawu Works Section of Daqin Railway Co.Ltd.,Beijing101402,China)

1 引言

随着铁路运输行业的不断发展，铁路运输量越来越大，铁路线路的负荷也不断加大，导致我国铁路线路容易出现轨道尺寸变形和路基变形的问题，钢轨及其他零部件磨损严重，影响铁路线路的使用寿命和铁路的安全运输。因此，必须要加强对重载铁路线路常见病害的研究，及时维修铁路破损的区域并进行有效的养护，保证铁路运输能够顺利安全进行。

2 重载铁路线路养护的必要性

重载铁路线路主要包括路基、桥隧建筑物、轨道等，是一个整体的工程结构。重载铁路线路的构件之间相互协调作用，任何一个构件或环节出现问题，都会影响整体线路的正常运行。通常情况下，重载铁路具有运载总量大、运行密度大、轴心重量大等特点，在铁路列车运行的过程中，铁路设备的质量直接关系着铁路能否正常稳定运输。铁路运输任务得以顺利完成的前提是要有完备的铁路线路作为运输基础，由于重载铁路列车车辆压力直接作用于铁路线路，随着列车的长期通行，会引起铁路钢轨和连接件的逐渐磨损，从而影响轨道和轨枕原有尺寸的变化以及引起道床和路基的变形，导致铁路运输存在一定的事故威胁。因此，为了保证列车得以稳定安全运输，必须要及时对铁路线路常见的病害进行治理和日常维修，科学合理地进行铁路线路的养护，有效延长线路的使用寿命，保障运输的安全性和可靠性，提高铁路运输的经济效益[1]。

3 重载铁路线路曲线常见病害的主要成因

3.1 钢轨磨损

社会经济的不断发展，对铁路运输提出了更高的需求，铁路运输速度和铁路运输承载量逐渐增加。从高速铁路项目不断建设以来，我国火车经过了多次提速，运行速度不断加快，负荷载重量也逐渐加大，导致列车与重载铁路双轨互相接触的轮毂之间存在较大的冲击作用，造成钢轨的磨损速度大大加快。同时，铁路线路相关设备的发展和建设与铁路提速和铁路承载量的增加不相匹配，导致轨道并不能够满足当前运载需求，从而引起钢轨磨损的进一步加大。在这种情况下，铁路的日常养护和维修存在一定的困难，人力维护成本增加，维护频率加大，影响铁路运输的安全性和可靠性[2]。

3.2 路基病害

在铁路列车运行的过程中，由于车轮会在沿着钢轨行驶的过程中会对钢轨产生横向作用力、竖向作用力以及纵向水平作用力等。这些作用力会使得钢轨轨道出现一定的位移，例如，纵向作用力会使钢轨沿着轨枕道床顶面以及轨道框架产生纵向的移动，这种病害称为钢轨爬行。钢轨爬行严重影响铁路运输的安全性，同时还容易诱发其他铁路线路的病害。列车运行时的突然制动、钢轨温度的改变、钢轨在动载荷作用下的挠曲、列车运行的纵向力以及钢轨和车轮之间的撞击都会引起线路爬行，导致路基病害，影响重载铁路运输效率。

3.3 曲线和道岔影响

铁路道岔、轨道连接以及曲线线路是重载铁路三大容易出现铁路病害的区域，也是容易引起铁路运行事故的环节。对于正在通过铁路线路曲线的列车来说，火车通常需要进行运行模式的调整或者机车轮的空转，以保障火车能够平稳安全地通过曲线线路，这会造成列车对曲线铁轨的负荷差异影响较大，不同区域所面临的负荷不一致，长此以往会引起重载铁路钢轨磨损的进一步加大，诱发钢轨松动或变形事故。此外，铁路道岔会和很多钢轨连接头相连，道岔的主要功能是为铁路列车提供一个可以实现变动轨道和停靠的固定区域，通常道岔结构比较复杂，也难以保证道岔受力的均匀性，从而诱发道岔磨损病害[3]。

4 重载铁路线路曲线养护措施

4.1 针对轨道结构的养护和维修

结合铁路线路常见的病害和磨损来看，影响轨道使用寿命的最主要因素是列车载荷对轨道的不均匀的作用力以及长期过大强度的作用力。列车对轨道作用力的大小主要受到钢轨状态、轨枕铺设状态以及列车载荷等因素的影响，相关研究表明，载荷对轨道受力变形的影响在一定程度上呈现出线性关系。轨道的受力变形量随着轨道载荷量的增大而增大，即轨道变形程度是由载荷量所决定的，要想控制轨道变形程度，必须要加强对载荷量的调整与控制。根据线路轨道实际承载能力以及运行特点合理配置列车运行时间和列车运行频率，优化重载铁路线路列车运行结构，以延长重载线路的使用寿命。

铁路轨枕的承载能力是由轨枕支撑面积大小以及轨枕间距情况所决定的，轨枕间距不影响钢轨弹性下沉量和弯曲状态，但会影响道床应力和轨枕压力，而轨枕支持面会对弹性下沉产生影响。相关人员需要结合重载铁路运输需求合理增加或删减轨枕数量，合理设置轨枕间距与轨枕支撑面面积。道床应力和枕上压力会影响道床的刚性，由于道床刚度变化方向与枕上压力和道床应力的方向一致，所以道床刚性会在很大程度上增加维修工作量。

4.2 加强重载铁路的差异化管理

由于重载铁路线路病害所发生的原因比较复杂，涉及的环节较多，简单的养护措施与维修措施难以满足实际重载铁路运行需求，达不到有效的整体治理效果。因此，相关人员需要结合铁轨受力需求分析和病害原因分析，进行重载铁路差异化的维修、养护与治理。比如，对于曲线铁路和道岔铁路，可以适当改变道床的坡度，并控制火车运行的机制，减少不均匀应力的作用。对于钢轨连接部分来说，通过加大多级铁轨之间的互相接触距离使得钢轨连接部分的受力能够更加均匀分散，减少铁路运行对钢轨连接部分的磨损。铁路养护与维修人员要严格按照铁路运行规划以及运行需求，采取多层次、多标准的治理方案，提高铁路线路的运行效率，保证铁路运输的安全性。

4.3 常见铁路轨道病害的养护与维修

根据重载铁路线路经常发生的病害位置以及病害类型进行铁路轨道结构的受力分析，从结构零配件、轨枕间距、道床状态、钢轨状态、枕上弹性垫层等多个环节开展日常的养护与维修工作。首先，养护人员需要对轨道几何尺寸进行校正，有效调整因长期重载铁路运输所导致的轨道变形，避免变形对铁路病害的进一步加大，减少重载列车对线路的冲击和破坏。其次，要保证轨道结构的连结件处于安全有效的技术状态和运行状态，定期对连结件进行养护，使连结件能够达到规定的扭力矩，防止连结件出现绝缘损坏或磨损现象。同时需要均匀分布道床的荷载，道床维护的目的是使道床保持均匀饱满、密实清洁，并且具有良好的弹性。道床的维修工作量相对来说比较大，需要进行及时的养护，保持道床的稳定，并根据道床板结情况进行清筛，恢复道床弹性，保持轨道良好的运行状态。