铁路车辆顶复救援效率与安全性研究

国家能源集团包神铁路集团机务分公司应急救援中心 陕西 神木 719316

引言

为能有效保障铁路车辆的顶复救援效率和安全，需要从不同的角度出发进行积极优化方案，采用多样化的举措保障救援效率以及安全。

1 铁路车辆脱轨主要原因以及复轨方法

1.1 原因分析

我国的经济发展过程中，对铁路交通的需求量也比较大，铁路车辆的运行过程中受到诸多层面因素的影响会发生脱轨的安全事故，这也是铁路事故急需解决的问题，从以下几点对铁路车辆脱轨的原因进行分析：

（1）线路原因

铁路车辆脱轨主要是车轮落下轨面或者是轮缘的顶部高于轨面造成列车运行离开钢轨的现象，而铁路车辆脱轨的机理是比较复杂的，主要原因是车轮垂向力减小，或者是横向力比较大造成[1]。其中在线路方面的原因主要是线路的状态不佳所致，线路平，纵断面不平，尤其是铁路全面提速后，轨道平顺度的要求进一步提高，而在线路的状态方面没有进行优化，这就成为发生铁路车辆脱轨的重要原因。

（2）编组原因

铁路车辆发生脱轨的问题还和车辆编组原因有着紧密的联系，受到编组不科学的因素影响下容易发生脱轨的事故。具体的表现是存在空重车以及空车和长短车混编的现象，这也是造成车辆脱轨的重要因素。铁路车辆脱轨发生需要详细分析原因，找到问题出现的原因才能针对性进行解决，选择相应的处理方法，编组作为比较重要的影响因素，如果对这一问题没有科学化分析，缺乏客观对待的态度，这对实际问题的处理工作开展也会受到很大程度的影响。

（3）结构原因

铁路车辆脱轨受到车辆的结构因素影响，也成为发生事故的重要原因。主要是体现在车体的刚性以及扭转等方面的因素影响下，容易造成车辆发生脱轨的问题。车辆转向架以及车体扭转刚度和转向架轴箱弹簧垂直的刚度相关的因素，都是结构性方面的因素，在这些相关因素的影响下容易发生车辆脱轨的问题。车辆设备由于受到其他层面的因素影响而发生了破坏的因素，以及轨道结构受到了破坏等因素，这些都会成为脱轨的重要因素，所以要充分了解相应的影响因素，才能正确选择相应的处理方法[2]。

1.2 铁路车辆脱轨后复轨方法介绍

铁路车辆在脱轨后进行复轨有不同的方法，从以下几点方法进行展开介绍：

方法一：拉复的方法应用

所谓的拉复方法主要是车辆复轨牵引方向一段，相应位置放复轨器以及逼轨器等设备，通过木务机车以及救援机车等应用下按照线路方向进行牵引，从而能够将车轮复上轨道的方法。这一复轨的方法应用比较简单，安装快，效率高，但是复轨距离小。车辆在脱轨后转向架以及车体没有分离，轨道以及转向架没有发生损坏，可通过这一方法应用进行复轨。

方法二：吊复的方法应用

铁路车辆脱轨后进行复轨通过吊复的方法也比较重要，由于车辆的事故发生是比较复杂的，选择何种复轨的方法这就需要结合实际的需要来决定。吊复的方法应用主要是通过对起复救援设备的应用，粗腰对吊机车车辆以及动车组结构参数等进行掌握，结合被吊物体结构参数以及现场的吊复设备进行考虑选择相应方案[3]。救援轨道起重机通过柴油发动机为动力，有全液压传动以及全回转的功能作用，进行吊复操作的时候主要有整体吊复以及单端吊复和双吊机吊复的方式。

方法三：顶复的方法应用

铁路车辆复轨的方法应用当中，顶复法的应用是比较广泛和重要的，这一复轨的方法主要是通过液压复轨器的应用下，顶起脱轨机车列车，使得列车比轨道平面高出15～30cm，然后横向位移进行复位。我国在铁路车辆脱轨后进行复轨采用的复轨器是液压式的，结构上比较简单，操作也比较简便，体积小，所以在实际的应用方面有着其鲜明的优势，液压复轨器的类型是多样的，如Y-FG、JYW、JFZI-A等是比较常用的类型。Y-FG复轨器在结构上主要是通过底座，链条传动机构，顶举油缸以及移动油缸等所构成，具体的工作当中是把手动机械能转换成液体压力能，然后转变成机械能的重要工具，实际使用当中需要先把没有脱轨的车轮通过止轮器轨道成呈对角加以固定。顶油缸顶帽和车轴接触[4]。通过高压软管快速接头把手压泵和两油缸进行连通，上下往复运动手动油泵给顶举油缸泵油。旋松放油开关，撤出立缸以及底座等工具。复轨的操作过程中，只有结合实际车辆脱轨的现状选择相应的顶复的液压器类型加以操作复轨，从而能有助于提升操作的质量。

2 铁路车辆顶复救援效率以及安全性措施

2.1 顶复救援方法应用

铁路车辆顶复救援方法的应用过程中，提高工作的效率以及保障安全性是比较重要的，顶复救援方法应用需要从不同工作层面加强重视，把握方法应用的要点，以下几点要充分重视：

（1）顶复法应用中举升过程安全

铁路车辆脱轨后采用顶复的方法涉及的工作环节是比较多的，举升的过程中安全的控制是比较重要的，这一操作主要是将车辆抬高到轨面之上，这一工作的实施能为横移操作打下基础。举升的过程中常用的设备有千斤顶，有的设备有堆叠式垫环组，举升操作过程中和普通千斤顶不同，该千斤顶设备的应用和顶复作业特征是相符合的，举升千斤顶缸筒需要承受荷载，承载能力和千斤顶承载能力相等，能达到一机多用，头件以及底座通过千斤顶分离结构的方式，在使用过程中能结合实际的应用需要进行选择相应的头件以及底座类型，从而能提高千斤顶的适用性[5]。千斤顶主要有套筒式和低式两种类型，需要结合车辆脱轨的状况进行选择相应的类型。当前新型机车车辆动车组下部空间相对比较狭小，车体长度达，顶复操作的时候为能将千斤顶有效运用，需要采用伸缩套筒式千斤顶，每级活塞推力以及行程不同，使用中需要和作业现场空间相结合，灵活运用。而低式类型千斤顶应用中，结构高度在23～25cm，能进行倒置或是正置使用，和堆叠式垫环组进行配套应用，配套使用中能在步进顶复法的应用方面发挥积极作用。

顶复法在实际的应用过程中举升操作需要按照相应的步骤实施，从整体上保障举升过程的安全。通过选择代表性F-150改进型举升横移复轨器作为案例进行说明举升操作的过程。可通过下表当中举升操作过程步骤进行了解：

表1 顶复法应用中举升操作步骤

（2）顶复方法应用中横移过程安全

顶复方法的实际应用过程中在横移的过程操作方面是比较重要的，这就需要从不同的层面出发进行加强控制。这一操作当中会应用到诸多的装置内容，如横移小车以及横移梁，横移千斤顶等。如在横移小车以及横移梁的应用过程中，小车的应用是直接间接托住抬高到轨面上的机车车辆，外力作用下进行负荷横向移动，操作过程中主要是把小车放横梁上，通过推拉横梁千斤顶来推或拉小车横移。而横梁设备是在顶复方法应用当中实践脱轨机车车辆横移比较关键性的部件，有钢轨制造以及高强度钢板制造等形式，在应用横移梁的时候，需要有足够宽度以及上表面按照纵向均匀开设相应孔洞，要能有不同长度规格以及连接装置。横移操作过程中通过自行式的横移装置应用，人员能站在安全距离外反复对横移千斤顶正向或反向充油，能够将横一小车自动在横移梁前进，从而能有效减少辅助作业时间，也能有助于将工作的效率大大提高，保障了操作的安全。顶复方法中横移的操作过程要能按照相应的步骤进行落实，从下表2当中的横移操作的步骤进行操作：

表2 顶复方法应用中横移操作过程

横移操作过程是在水平面内转动，中心是车辆另一端车轮和接触面间切点，或转向架中心销。横移车辆中车端呈现出弧形移动，半径大小和车体长度等有关，其横移的过程中，弧形的移动可通过下图进行观察。进行横移的时候，运动轨迹点A为中心的BB弧形。

图1 横移过程中的弧形移动位置变化情况

2.2 优化措施实施

为能保障铁路车辆顶复方法的应用效率以及安全性，可通过相应改进的措施优化实施，以下几点改进的措施可供参考：

（1）举升设备优化措施

举升过程中对千斤顶设备的应用是必要的，为能提升举升环节的质量水平，这就需要对千斤顶进行优化改进，举升千斤顶和车体有相对转动，增加复轨阻力，所以在这一问题的解决方面，可通过设计顶托装置，安装千斤顶顶部，能承受垂直方向作用力以及偏压。按照回转支承装置结构，有转盘和柱式结构，转盘结构有支承以及大型滚动轴承和支承滚子式类型，在实际的应用方面都有着各自的鲜明特色，需要结合实际的需要进行选择。应用当中大型滚动轴承支承装置的应用优势比较突出，应用效果也比较鲜明，主要是在实际的应用当中回转的阻力比较小，成组性良好，结构比较紧凑。滚动轴承式回转支承装置应用比较广泛，结构如大型滚动轴承，轴承技术规范以及技术设备也能进行直接性应用，设备应用承受水平方向以及铅垂方向作用力强，也能承受比较大的倾覆力矩，结构上比较简单，在装配以及维护方面也有着其简单性。为能满足不同的状况以及要求的使用，滚动轴承回转支承装置的类型也比较多样，可以和实际的需要进行选择，如滚珠式以及滚柱式，也有单列和双列等类型可供选择使用。如下图2能对各类型的支承装置进行观察。

图2 支承装置类型

为能将复轨器的应用质量以及效率得以有效提升，这就需要从相应装置的优化方面加强重视，其中在顶托装置的优化上是比较重要的。由于车辆的转向架下空间小，脱轨后列车和转向架掉下轨道，这对复轨器的安装会增加难度，设计复轨器的时候要注重从其体积大小的层面加强重视，尤其在垂直高度尺寸的控制方面要加强重视。垂直方向尺寸不能过大，要能和实际的应用需要相结合，顶托的设计显得比较重要，要和使用要求以及高度方向尺寸等要素进行结合考虑，从而才能真正有助于提高设计的质量。通过转盘式回转支承装置结构制作顶托是比较合适的，能够将举托的整体质量得以有效控制，通过下图3的相关模型结构图能够对设计后的顶托结构进行观察，在设计中需要在载荷计算以及尺寸的设计把控方面加强重视，

图3 顶托的优化结构图

通过对举升千斤顶的优化改进下，增加顶托装置，能够通过滚动摩擦的方式，减小摩擦力，有效提高了复轨的效率，以及在改进之后能够对互动摩擦造成的顶举点不定向安全移动问题得以解决，保障了这一举升操作过程中的安全。

（2）横移设备的优化

为能提高顶复方法应用的效率和安全性，在横移中的设备改进工作的实施也是比较重要的，复轨器的使用中智能横移梁前后移动，无法左右移动，这就对实际工作的效率产生影响，所以在横移小车的设计上可设计成万向轮，结合不同的类型进行设计相适应的万向轮的方式。如平板类型和螺杆以及插销型的万向轮结构方式。万向轮和定向轮配套使用，在改进之后应用能在横移的时候万向脚轮将小车移动方向以及横移梁存在夹角方便完成弧形轨迹。横移中固定脚轮能避免小车横向互动，从而在效率上以及安全性方面都比较显著。通过下图4能够对横移小车结构进行观察了解。

图4 横移小车结构图

3 结束语

总而言之，铁路车辆顶复方法救援方法的应用过程中，涉及的设备以及操作的方法，都需要和实际的状况相结合，进行科学的选择应用。顶复方法的应用中为能提高工作的效率和安全性，通过采用改进优化设计的方式，提升整体的设备的应用质量，这对救援工作的顺利开展有着积极意义。希望能从上文中就列车顶复方法的应用探究分析，对实际方法的推广应用起到积极作用。