浅论重载铁路线路常见病害原因及养护维修

杨志宝

（国能朔黄铁路发展有限责任公司肃宁分公司，河北 沧州 062350）

在国民经济发展过程中，铁路运输业起着至关重要的作用，随着工业4.0时代的到来，我国铁路行业不仅在工业设计领域完成了诸多技术研发创新，也在运营管理方面建立了相对完整的管理体系，构建了新时期与我国经济发展相适应的产业链。但是，随着我国重载技术的发展，列车轴重不断增大，牵引质量不断增加，线路设备长期超负荷运行，轨道几何尺寸难以保持，甚至发生路基下沉、道床变形、曲线侧磨、钢轨及其联接零件磨损失效等病害，影响列车运营安全。

1 重载铁路线路养护的重要性分析

从重载铁路工程结构方面看，铁路线路构成中既有路基、轨道，也有桥隧建筑物，其系统性特征十分明显。因而在重载铁路线路中，各结构之间、构件之间的协同合作十分关键。

现阶段重载铁路线路运行方面，建立了内容相对完整的运维管理方案，但不可预知的风险及常见病害仍然需要实时进行预防与治理。只有通过科学分析和研判线路病害发生的原因，才能有效地制定维修养护方案，延长线路使用寿命，提高线路维护质量和技术水平，降低线路维护成本，保证线路设备质量均衡，确保运营安全。

2 重载铁路轨道结构受力分析

铁路轨道由钢轨、轨枕、连接零件、道床、防爬设备、道岔等构成，根据轨道受力分析，列车的荷载大小和轨道的抗力之间的相互作用是影响轨道磨耗程度和使用寿命的主要原因。按照连续弹性基础梁轨道强度理论，影响轨道结构强度的主要因素为荷载、道床、轨枕和钢轨。

（1）荷载是造成轨道受力变形的根源，轨道受力主要来自荷载，与轨道的受力及变形成线性关系，荷载增加的百分数与轨道受力变形增加的百分数基本相同。

（2）轨枕影响主要是指轨枕配置，轨枕支撑面积、轨枕间距对轨枕上的压力和道床上的应力影响较大，对轨道弹性下沉和钢轨弯曲应力影响较小。

（3）道床钢性对道床应力和枕上压力影响较大，道床应力和枕上压力与道床钢度成同向变化，且变化幅度较大。道床状态的好坏直接关系线路技术状态的稳定和维修工作量，道床在列车长时间振动荷载的反复作用下，会出现板结、翻浆、弹性下降等病害。

（4）钢轨影响主要为钢轨类型与钢轨的状态。钢轨的质量和荷载之间相互作用，会增加车轮的冲击力，进而使钢轨、夹板和联接零件之间发生磨损。

3 重载铁路线路常见病害分析

（1）铝热焊焊接接头病害。由于重载线路的扩能改造，铁路运量、轴重和载重不断增加，钢轨及其焊接接头磨耗和伤损发展较快，对焊接接头的质量提出了更高的要求。钢轨铝热焊是钢轨线路原位焊和线路补修的重要焊接方法，适用于现场施工或断轨抢修。但与闪光焊和气压焊相比，钢轨铝热焊是一种现场人工焊接方法，人员操作、机具配备、气候影响对焊接接头质量影响较大。因此，轨头下部夹杂缺陷是钢轨伤损的重要原因之一，夹杂缺陷通常与焊接设备工艺不符合要求、操作不当、焊接经验不足有关。

（2）曲线及钢轨病害。由于曲线本身线形的特点，机车车辆在运行车轮轨间横向力、导向力和摩擦力要比在直线上大得多，促使线路轨距、水平、方向、高低变化与钢轨的磨耗加快，因此，曲线地段的线路质量比直线地段更难保持，钢轨的使用寿命也比直线地段更短，曲线半径越小，现象越明显。

由于列车与钢轨之间存在物理接触关系，因此，在客观的物理规律支配下，钢轨磨损问题将不会消除。从钢轨磨损类型方面分析，往往与其钢轨重伤类型密切关联。以30吨轴重2万吨列车为例，其钢轨磨损发生时就往往与其钢轨重伤类型同时发生，包括裂纹、焊缝伤损、螺栓伤损、焊点伤损、剥离掉块，以及其他钢轨重伤类型等。

（3）道床病害。道床是轨道结构的重要组成部分，随着运量、轴重、牵引重量及行车密度的增加，道床翻浆板结已成为重载线路最普遍与严重的轨道病害，道床的维修量已成为影响运输效率的关键。道床主要病害有道床排水不畅、道床厚度不足、石砟粒径、级配不合格、道床翻浆冒泥等。

（4）路基病害。路基是线路轨道结构的基础，路基一旦发生病害，会直接影响轨道结构的稳定性，其病害的整治与维修及改造难度更大，直接影响运输效率和运营安全。与轨道病害相比，重载铁路线路中路基病害造成的危害更大，随着铁路运量的增加，机车车辆的轴重加大，由于路基在建设施工中存在的质量缺陷，以及在长期运营中忽视对路基状态的监测检查与及时的整治维修，尤其到雨季，易造成路基下沉、翻浆冒泥、路肩冲刷、边坡溜坍等病害的发生。

4 重载铁路路线常见病害养护维修

4.1 标准轨接头的养护维修

（1）根据季节变化，及时调整均匀不良轨缝。

（2）保持接头螺栓和扣件扭力达标。

（3）保证接头部位道床捣固质量良好，特殊接头采取轨下枕木头等措施。

（4）对轨面的修理，及时整治轨端不均匀磨耗、掉块、擦伤、接头高低、错牙、低扣等。

（5）对翻浆冒泥、板结地段进行清筛换砟，改善接头道床弹性。更换高弹胶垫或TD复合胶垫，改善轨下垫层弹性。

4.2 曲线的养护维修

曲线的养护工作要遵循预防为主、防治结合、修养并重的原则，加强曲线地段的监测检查，制定合理的加强措施。曲线的加强一般采用埋设钢轨桩“七桩定位”并加拉轨距杆的方法来加强曲线线形，以消灭曲线直缓点和圆缓点附近列车横向振动的激扰点。“七桩定桩”，即在直线段50m处、ZH、HY、QZ、YH、HZ共7点上利用钢轨桩加拉轨距杆控制曲线线形，每月进行观测，发现线路状态不良及时进行拔正整治并加拉轨距杆，使曲线保持良好状态。

4.3 道床的养护维修

道床是为轨道提供弹性和纵横向阻力并保证上部荷载能够均匀传布的重要部分，保持道床的饱满、干净、均匀、密实与弹性是整修道床的重要工作。一是要及时补充优质石砟；二是根据道床板结状态及时进行清筛；三是建立线路设计筛思路，优先采用机械化清筛，保证清筛质量。

4.4 路基的养护维修

为切实加强路基的养护维修，要树立“立体养护”的维修思路，立体养护就是对路基的各种排水设施进行清淤、除草、修补浆砌勾缝、修补路基防护和加固设备、补植边坡植被，对路基下沉地段采取换土改良、旋喷桩、花管注浆等进行加固等，通过对系统性修理来保证路基的稳定性与可靠性。

5 加强重载铁路差异化管理及新技术应用

目前，针对铁路常见病害原因的剖析及养护维修措施相对较多，但是，在重载铁路差异化管理方面，却仍然存在一些不足。为了有效提升对其常见病害的养护维修，达到全面的防治目标。目前，有必要根据病害类型、病害原因、病害表现方式、病害特征、病害渐进式发作的环节或过程，实施针对每个病害类型的全过程管理，并根据全过程管理方案的制定，区分出不同病害的防治方法等。

近年来，我国在重载铁路新技术、新设备应用方面取得了长足发展，机械化维修观念进一步拓展，通过应用大型养路机械、道岔清筛车、线路清筛车、线路捣固车、道岔捣固车、桥梁清筛车、钢轨打磨车、钢轨铣磨车、综合检测车等先进养路设备，铁路机械化养护维修水平不断提升，为重载铁路线路养护技术的发展提供了保障。

6 结语

在我国物联网建设新时期，铁路是沟通“虚拟网络世界”和“现实场景世界”的重要工具。随着我国在国际市场的外贸快速发展，智慧工业转型升级，铁路在当前的交通运输中地位逐渐趋于上升阶段。为有效解决重载线路病害的防治，确保运输大动脉安全畅通，一方面，应该注重对重载线路病害的问题归纳与原因分析。另一方面，则应该根据当前重载铁路的实际运行情况，加强线路运营管理与养护维修，能通过防治结合的方法，延长其使用寿命。