道床轮廓器在道床整修作业中的运用与研究

董浩 段雪梅 郭旭峰

摘 要：铁路企业一线线路道床轮廓尺寸的整修作业中，由于道床为沿线路中心线铺设的带状结构物，在回检道床尺寸参数中，尤其是道床顶面宽度、边坡坡度等项目，由于线路长，工作量大等具体实际，铁路线路工务技术人员往往是通过目测的方式来进行的，这是势必导致较大的测量误差。本项目拟通过设计研发道床轮廓器运用于道床轮廓尺寸的整修作业中，利用道床轮廓器技术功能，指导道床整修作业并形成相关技术方案，以期能服务于施工企业道床整修的检测与维修作业及职业院校铁道工务实训。

关键词：道床病害;道床轮廓器;道床整修作业;道床轮廓尺寸

伴随我国轨道交通技术的迅速发展，铁路系统业由以前的“慢牛”逐渐成为人们所津津乐道的“快马”。随着铁路运输的不断提速，轨道结构技术水平也在快速提高，我国的轨道交通产业进入新的里程碑时期。火车运行速度越高，进而对轨道产生的病害也日益明显;近年来根据《国家铁路集团有限公司年度工作报告》可以看到，我国铁路事业在速度提升的成绩固然显著，但是相应所产生的病害同样突出，对线路的养修质量也提出了更高的要求。

列车运行速度越高，对轨道结构技术参数偏差的敏感度越强。道床做为轨道结构至关重要的组成部分，为保证行车安全的核心要素;道床轮廓几何技术参数的偏差会影响旅客乘坐的舒适度，严重时会增大列车脱轨系数，引起车辆产生振动和增加轮轨作用力。尤其是在日常养护维修过程中，一些典型的道床病害未及时整治，将直接导致列车动态不平顺等危机行车安全的线路病害的发生。

铁路道床是轨道框架的基础，它是传递钢轨、轨枕传来的机车车辆动荷载，使其均匀分布在路基基床面上，防止路基基床压陷;也是提供抵抗轨道框架纵，横向位移的阻力，保持轨道稳定和正确的几何位置，保证行车的绝对安全;同时良好的道床技术条件，也为运营的机车车辆提供轨道弹性，起到缓冲，减振作用;还调节轨道框架的水平，保持良好的线路平面和纵断面。而运营中的铁路线路实际保持着“边运营，边破坏”的状态，道床技术状态不良、道床技术标准超限等病害严重影响列车运行的安全和平稳，以及线路轨道的整体美观度。因此，道床轮廓整正作业就成了铁路运营管理企业常规性重要技术工作。在常规道床轮廓整修作业中，多通过人工使用道砟叉等工具进行处理，该作业工艺不仅工作量大，劳动负荷强度高、工作效率低等缺点，而且整修质量也存在时好时坏的现象。本项目拟通过设计研发道床轮廓器，并将其运用于轨道道床轮廓尺寸整正作业中，利用轮廓器自带的道砟铲、道床肩宽尺寸刻度器等器件，开展轨道道床轮廓尺寸作业并形成相关技术方案，以期能服务于施工企业养护与维修作业及职业院校铁道工务实训。

一、道床轮廓器的设计与制作

（一）道床轮廓技术参数、常见病害及常规处理

铁路碎石道床由不同粒径的散粒体碎石堆积而成，其断面由道床顶面宽度、道床厚度和道床边坡坡度等三大主要参数组成，如图1所示。

由于碎石道床为散粒体碎石堆积而成，伴随列车的高速运行所产生震动的长期影响，则会导致边坡碎石向路肩方向坍塌。

为保证碎石道床具有良好的技术条件，铁路养路工进行常规养护的方法为使用道砟叉等工具进行处理，如图3、4所示，该工作过程不仅工作量大，劳动负荷强度高、工作效率低等缺点，而且整修质量也存在时好时坏的现象;本项目就是基于此实际情况，进行道床轮廓器的设计与研发。

（二）道床轮廓器的设计

1.道砟铲的设计

道床轮廓断面整修的目的在于恢复其断面应有的坡率（正线坡率要求1：1.75）、厚度及道床肩宽的尺寸，从常规的养护维修作业中我们可以看到，由1个或几个工班的工人同时利用道砟叉在边坡上进行刷坡作业，虽然也能在很大程度上恢复边坡坡度，但是是否符合技术标准所要求的1：1.75坡率要求，在养护维修过程中往往是用肉眼和经验来判断的，这势必会导致误差的出现;针对该具体情况，本项目的首要元素就是进行道砟铲的设计，具体设计思路如图3所示。

2.道床肩宽尺寸刻度器的设计

按照铁路现行的技术规范要求，道床肩宽尺寸应为0.2-0.5m，该尺寸根据线路等级的不同而选取不同的尺寸，所以在设计道砟铲的时候，在轮廓器走行部及道砟铲的连接处，拟设计为长度可调的肩宽尺寸刻度器。

3.走行部及驱动设计思路

从线路轨道构造可以看到，道床分布于线路中心线的两侧，为提高作业的效率及使用方便，将道床轮廓器底部设计为轮轨接触式的走行部，同时铁路线路为典型的带状建筑物，而每個养路工队的养护范围一般保持在20km，每次作业的区段均在2km左右，为降低劳动强度，提高作业效率在走行部的上端设置驱动器位置，为将来设计液压驱动系统预留空间。

（三）材料选择上的几点考虑

道床轮廓器各工作部件多为悬臂式受力杆件，在作业过程中将收到来自不同方向且不规则的剪切力，所以在道砟铲刀片材料上选择为高强度、耐磨性钢材;同时轮廓器诸多部件的结合部多为薄弱环节，若能整体铸造效果更佳。

（四）设备运用

本轮廓器是按照1：25的比例等比例缩小进行加工，故而在验证中，以小粒径碎石模拟坍塌的道床，通过人工配合道床轮廓器进行整修作业，初步能够实现道床轮廓尺寸整正的目的。

二、结语

在道床轮廓器功能的验证实践过程中虽实现了基本功能，但仍存在较大提升空间，如在提升道砟铲在提升道床边坡处道砟的提升力方面方面可以考虑增加液压系统，以大幅度提升道砟铲的刷坡能力;如何实现道床肩宽尺寸刻度器可调节功能，将是后续研究的一项重要突破;面对大量使用后，尤其是道砟铲刀片破损后的更换也是将来研究突破的重要方向。在后期的研究中，项目组将针对这些具体实际情况开展更为深入的研究。