浅谈大秦线线路突出病害及整治对策探索

杨英英

（大秦铁路股份有限公司， 山西 大同 037005）

0 引言

大秦铁路是我国第一条重载铁路和双线电气化运煤专线，自2010 年运量突破4 亿吨后，至今年运量持续保持在4-4.5 亿吨之间。常年开行万吨、2 万吨C80 货车，大轴重、高密度、超负荷的运输模式对轨道结构产生的破坏作用加速发展，迫使线路设备病害发生和发展速度较其他线路明显加快，给线路设备养护维修带来了极大的困难，通过近年来对工务设备变化规律进行总结，发现大秦线钢轨、轨枕、扣件、道床、道岔等轨道结构病害十分突出。

1 管内大秦线设备概况

大秦线为双线电气化铁路，线路允许速度为重车线80km/h（2 万吨）/85km/h（1 万吨）、空车线85km/h（2 万吨）/90km/h（1 万吨），其中重车线铺设75kg/m钢轨（材质主要为U78crv）无缝线路，Ⅲ型混凝土轨枕、II 型弹条扣件；空车线铺设60kg/m（材质主要为U75V）钢轨无缝线路和Ⅲ型、部分II 型混凝土轨枕，II型弹条扣件。

2 近年来大秦线线路发现的典型病害

2.1 钢轨

在重载列车的高密度、高负荷冲击下，钢轨疲劳伤损随运量的增加成跳跃式增长，曲线侧磨、鱼鳞伤、剥离掉块、波磨、垂磨等问题较为突出。特别是大秦重车线PG4 钢轨存在剥离掉块、隧道内曲线地段易发生波浪形磨耗和掉块、铝热焊缝伤损及断轨率高、钢轨擦伤后极易产生核伤引发断轨、伤损发展快等突出问题。

2.1.1 伤损情况

历年伤损情况：2016 年大秦线探伤共发现伤损73 处（其中母材核伤11 处、孔裂3 处、焊缝58 处、其他1 处）；2017 年大秦线探伤共发现127 处伤损（其中母材核伤18 处、孔裂4 处、焊缝98 处、尖轨3 处、其他4 处）；2018 年大秦线探伤共发现175 处伤损（其中母材核伤19 处、孔裂4 处、焊缝142 处、尖轨3 处、其他7 处）。

由此可以看出，大秦线随着通过总重的增加，伤损数量成快速上升趋势，同时，大秦线焊缝伤损比例常年居高不下。

2.1.2 断轨情况

⑴从断轨数据来看：2013 年至2018 年大秦线共发生断轨24 起，均在大秦重车线，其中2013 年7 起、2014 年2 起、2015 年1 起、2016 年2 起、2017 年2 起、2018 年10 起。

⑵从断轨类型来看：2013 年至2018 年大秦线共发生母材折断10 起、铝热焊缝折断10 起、气压焊缝折断3 起、厂焊焊缝折断1 起。

2.2 联结零配件

⑴大秦重车线岔区扣件易发生松动、弹条折断现象，特别是繁忙道岔接头螺栓、护轨螺栓更容易松动、脱落。

⑵胶垫容易压溃破损，部分地段热塑性胶垫发生轨枕切槽等问题。

⑶焊缝加固处所发生断轨后“断而不红”、存在安全隐患。

⑷道岔铁垫板特别是转辙部位、辙叉部位铁垫板易断裂，六角螺栓易折断等问题。

2.3 轨枕

Ⅲ型枕存在承轨槽切槽、挡肩破损等问题；接头部位及叉心处轨枕因频繁小机捣固作业导致轨枕底部断面受损，影响道床弹性、轨道纵横向阻力等轨道结构稳定性。

2.4 道床

道床及隧道内煤尘污染严重。大秦线作为运煤专线，目前运行的非全封闭式的车辆不可避免的带来煤尘对路肩、道床及隧道的污染，无形中缩短了道岔换碴、桥梁换碴、大机清筛、隧道清污以及隧道清淤的周期，给隧道内线路的设备检查与整修带来很大的困难，同时恶劣的作业环境也影响了职工的身体健康。

从日常的观察来看，清理后仅能保持在2-3 个月，个别隧道更短，特别是隧道进出口500 米范围内由于山体地形的气流交汇更为严重。

2.5 道岔

⑴铺设在站场咽喉区特殊位置的道岔侧向过车频繁，特别是我段湖东二场东西咽喉道岔，曲线尖轨在短时间内磨耗、压溃、掉块严重，叉心特别是整铸叉心平均使用寿命远远低于普通铁路。

⑵随着大轴重重载列车的开行，加剧了对站场轻型木枕道岔框架结构的冲击力度。湖东站作为大秦重载铁路的咽喉枢纽，是所有大秦重载列车的集散地和出发点，其中湖东三场大部分为P43/9 号道岔，设备框架强度严重不足，道岔尖轨掉块、磨耗，基本轨垂磨、压溃、压宽，叉心垂磨、掉块、护轨侧磨等问题较多，道岔伤损轨件更换频繁，安全、质量储备明显不足。

3 当前采取的主要整治措施

重载线路近年来发生的问题，严重影响轨道结构部件的使用寿命及行车安全，为确保运输安全工务部门积极采取了一些应对措施。当前，我段在大秦线维修养护方面，主要采取日常天窗修和集中修施工相结合的作业模式，日常天窗修以小型养路机械、人工为主开展状态修，结合设备状态进行伤损轨件更换、钢轨修磨、联接零配件件紧松补缺等结构修理及几何尺寸整治；集中修施工以大修养路机械为主开展周期修、预防状态修，重点组织大机综合维修、钢轨大修、道床大修、道岔大修等作业。

3.1 钢轨修理

⑴突出预防性打磨和修理性打磨。对大修换轨及运营钢轨进行预防性打磨和修理性打磨作业，与中铁物总合作进行廓形打磨作业维修设计，确保了大机打磨作业效果和质量，及时消除了钢轨鱼鳞伤、肥边等病害。

⑵按周期对隧道内钢轨进行铣磨，延缓钢轨波磨、垂磨速率。

⑶小半径曲线地段缩短换轨周期，对曲线半径小于600m 地段及钢轨侧磨严重地段，及时更换维修轨。

⑷采取钢轨顶面及作业边涂覆润滑技术，分别在大南、湖东安设了钢轨涂油装置，减缓车轮对钢轨的磨耗。

⑸减少铝热焊保有量、减少加固处所，从源头上降低断轨风险。

3.2 联结零配件修理

⑴试用防松螺母解决扣件松动问题。我段在湖东二场东西岔区分别安装防松螺母进行试验，目前状态良好。

⑵采用热塑性胶垫，提高胶垫的强度，解决胶垫压溃破损的问题。

⑶对普通鼓包夹板全部更换为绝缘鼓包夹板，解决“断而不红”的安全隐患。

3.3 轨枕修理

⑴对更换轨件频繁的岔区接头采取冻结作业，消除接头病害，实现岔区无缝化，减少小机捣固作业频次。

⑵经常对轨枕挡肩、承轨槽破损部位进行修复，对接头及叉心处轨枕进行更换。

⑶采用曲线试验胶垫，适度降低胶垫刚度、提高胶垫弹性，缓解轨枕切槽病害继续发展。

3.4 道床修理

⑴按照维修周期结合设备状态，每两年对道岔、桥梁、隧道进出口进行一次人工换砟，解决道床脏污板结、翻浆冒泥等问题，恢复道床弹性。

⑵按照大修周期，集中修施工期间每三年组织对区间线路进行大机清筛道床，对站内股道进行大机边坡清筛作业，解决道床污染、排水不畅等问题。

⑶每次集中修施工期间组织隧道清污作业，对隧道内的煤尘进行人工清污。

3.5 道岔维修

⑴全面推广道岔轨件修磨作业，根据轨件状态安排修理打磨工作，重点做好辙叉、尖轨非工作边、基本轨工作边的打磨工作，及时消除辙叉心轨及翼轨的细小鱼鳞伤，消除翼轨肥边，使其达到最佳使用效果，通过修磨作业延长辙叉使用寿命。

⑵推广使用合金钢拼装叉心、合金钢尖轨，延长轨件使用寿命。

4 取得的效果

2019 年以来，设备质量得到了有效提高，以轨检车指标为例， 7 月份大秦空车线平均TQI 值降至6.98（1 月份7.79），重车线平均TQI 值降至7.96（1 月份9.35）。同时，2019 年5-7 月份大秦线探伤共发现伤损24 处，较前期有明显减少。

5 仍需研究解决的问题

5.1 研讨大秦线空、重车线岔区无缝化的可行性。

解决岔区诸多病害，从本质上入手应尽量较少岔区单元范围内的接头数量，最大限度降低列车对岔区的冲击破坏，探索岔区单元结构无缝化，研究重载岔区无缝化的可能性。

5.1.1 重载岔区无缝化设计方案。

实现岔区无缝化，简单讲就是把道岔及岔区前后的钢轨接头通过焊接、胶接、冻结手段进行刚性联接，使得岔区形成“单元轨条”。

5.1.2 制约重载岔区无缝化的难点及解决方案。

由于重载岔区轨件伤损发生多、发展快，轨件更换较为频繁，破坏了无缝岔区的结构整体性，且大秦线天窗及其有限，大部分重伤轨件更换方式都为临时要点更换，没有充足时间进行前后钢轨同步更换及焊联等恢复无缝岔区的工作，因此无缝岔区整体结构破坏后恢复较为困难，重载无缝岔区结构不易保持。

重载岔区由于列车编组辆数较多，且列车密度大，因此对线路或岔区的纵向作用力也较大，造成无缝岔区纵向移动产生位移，重载岔区无缝化以后道岔范围内没有接头作为缓冲调节，容易造成基本轨、尖轨限位器顶死等现象，更换轨件时影响进出轨等，是制约重载岔区无缝化的一个难点。

重载岔区发生应力不均或位移超限后，应力放散或调整作业较为困难，有电务设备限制，钢轨窜动量有限，制约了应力放散和调整。

但是，总体上来讲重载岔区无缝化利大于弊，有利于岔区零配件的保持，大大减少岔区结构病害和钢轨病害，提高岔区动态检测指标等。解决岔区位移问题，建议应在每年夏、冬季节初期，对重载无缝岔区进行应力调整，松开岔区扣件及缓冲区夹板，使岔区钢轨自然伸缩，减少因钢轨收缩造成的位移过量移动引起的限位器顶死等问题。

5.2 研讨大秦重载隧道内轨枕板线路的养护维修措施。

轨枕板隧道一般长度都在1km 以上，作业有效性差，主要问题是：煤尘污染十分严重，掩埋扣件、轨底甚至轨腰，导致扣件锈蚀、松动失效，钢轨锈蚀；轨枕板下无石砟道床，道床板结十分严重，没有弹性，导致钢轨波磨、轨枕板断裂扣件折断等；部分隧道排水不畅洞壁漏水至线路上导致翻浆冒泥；水沟排水不畅、仰拱破裂造成线路下沉、道床翻浆等；长大隧道作业进出隧道困难，纯作业时间及其有限。针对我段轨枕板隧道多、且长度大的特殊情况，隧道内线路养护维修建议采取以下措施。

⑴针对煤尘掩埋轨底、扣件现象，首先进行彻底清污。清污不能受袋数限制，将掩埋扣件、轨底、两线间及洞壁侧煤尘全部清理干净，同时缩短清污周期，长大隧道尤其是隧道进出口300-500m 范围内要每季度或每两个月清污一遍，消灭钢轨、扣件等的锈蚀，为日常轨枕板线路养护维修提供基础条件。

⑵彻底解决隧道漏水、排水沟堵塞、仰拱破裂基地冒水等问题，消除因外因造成的线路设备变化，消除轨枕板隧道冒泥、下沉等病害，减少外部因素影响，保持轨枕板隧道线路道床稳定，为线路养护维修提供保障。

⑶针对隧道内钢轨、零配件由于隧道内阴湿和煤尘覆盖造成的锈蚀问题，建议隧道内零配件在大修换轨钢轨时同步进行更换，并建议对零配件和轨底轨腰进行防锈处理，对零配件及钢轨在厂内实施喷涂防锈漆或材料，以彻底解决钢轨、配件锈蚀失效问题。

⑷针对隧道内钢轨波磨、接头坍低、轨枕板断裂等问题，重点需解决轨枕板线路道床弹性问题。因轨枕板隧道线路的局限性，改善轨枕板隧道线路弹性无法从道床上入手，从科技手段考虑应研究改善轨下和枕下的弹性来弥补道床弹性不足的问题。

6 结束语

大秦铁路在重载条件下大运量长期运行，如何保障大秦铁路在大运量、高密度、长期运行下的安全性，基础设施既有状态能否满足安全运营要求，结构的耐久性和疲劳性能对长期运营的影响和相应对策如何，这些都需要不断地研究、探索下去。