浅析道岔病害的形成及治理

2022-11-16张志

中国科技纵横 2022年9期

张志

（山东济铁工程建设监理有限责任公司，山东济南 250031）

0.引言

道岔是轨道线路中的一个薄弱环节，保持道岔的安全平稳，对确保行车安全具有重要意义[1]。济南铁路局集团聊城工务段所管辖的瓦日线的设备，不仅每天有2～3组万吨大列发到济矿物流，还承担着去京沪线分流的部分重载列车，而万吨大列对设备的冲击，特别是道岔的影响，是一个新的课题。重载道岔结构复杂、零部件多、受冲击力大，易于磨耗、变形造成晃车，直接影响旅客舒适度甚至危及行车安全。长期以来，工区对道岔晃车产生原因认识存在误区，现场查找病害不准，整治效果不明显，岔区晃车现象时有发生。东平线路车间组织技术人员、工人技师对道岔晃车的原因进行现场攻关，制定有针对性的整治措施，收到非常好的效果，岔区晃车现象得到有效控制。

1.无缝道岔肥边

成因分析：辙叉使用一段时间后，心轨及翼轨会出现一定的肥边，达到一定程度，车轮碾压时易把肥边撕掉，造成掉块，同时心轨表面也出现了鱼鳞纹和轻微掉块。辙叉的有害空间到心轨的40断面处，受力条件恶劣，尤其在列车逆向过岔时（行车方向正对叉心）对心轨的冲击损坏较快，在辙叉使用一段时间后心轨表面会出现鱼鳞纹或轻微掉块。

解决办法：要及时打磨，打磨的原则：“磨高、顺低、修轮廓”。首先用直尺确认高点，把直尺放在心轨50～20断面的工作边轨顶R80圆弧上，寻找高点。找到高点后用角磨机（装百叶片）轻磨高点，磨至无高点。如果高点磨平鱼鳞纹还存在，就在心轨20～50的轨面上来回顺磨，磨至鱼鳞纹消失。心轨表面鱼鳞纹消失后，用直尺复查是否还有高点。如果高点消失，用专用1:5×R13×R80×R300×1:40样板检查轨顶轮廓。检查方法：手握样板，用样板的1:5贴心轨侧面，基本贴紧后用R13×R80×R300×1:40贴轨顶，看是否有缝隙，如果有缝隙就打磨高点处，打磨至基本无缝隙即可[2]。心轨、翼轨出现肥边的打磨：辙叉使用一段时间后，心轨及翼轨会出现一定的肥边，虽然在磨合期已经对肥边进行了打磨，但是随着辙叉使用时间的延长轨及翼轨还会不断出现肥边。这些肥边要及时发现及时打磨，如果肥边不及时打磨待到肥边大到一定程度，轮碾压时易把肥边撕掉，造成掉块，这样就很不容易理打磨方法同前面叙述一样。心轨“轨距角”的打磨：心轨的“轨距角”圆弧由于辙叉铺设位置等原因，有的辙叉在经过车轮碾压后会出现“鱼鳞纹”或圆弧不规则，发现这些“病害”后必须及时打磨，辙叉的“轨距角”50断面后均为R13、50断面至20断面由R13逐步过渡到R8。打磨方法：用角磨机装上百叶片，对圆弧处不断来回打磨并经常用样板复验圆弧，不断修正，圆弧打磨后R≧R13即可。

2.钢轨病害引起的病害

成因分析：道岔钢轨不均匀磨耗、焊缝抵扣、接头支嘴等病害，如果方向不良，就会形成这样一种循环：方向不良→钢轨不均匀磨耗→曲线横移、撞道→扣件松动失效→轨距及变化率超限→加剧方向不良。道岔无缝化工作不彻底以及岔区内随意插入短轨长时间得不到焊复，也是形成晃车的重要原因。工区日常对尖轨、基本轨、辙叉磨耗养护不当或磨耗超限不能及时做出调整和更换，也会造成晃车。

解决办法：工区成立钢轨修理小组，不间断地整修钢轨病害，坚持预防性打磨，以提高钢轨轨面的平顺性，养护、维修重点可以概括为6个字“去肥边、磨高点”。重视岔区无缝化工作，对岔区内的临时开口及时焊复，消灭抵扣接头及接头高低左右错牙，特别重视接头上、下错口修磨。

由于辙叉心轨、翼轨均采用U20Mn钢材料制成，而与辙叉连接的钢轨均为“U75V普通轨”，这2种材料硬度与耐磨性不一致以在车辆运行中垂磨不一致。另外辙叉与钢轨往往不是同寿命，钢轨使用寿命远大于辙叉使用寿命，这样就有新辙叉配旧钢轨的现象。由于以上2种原因，在辙叉与钢轨的有缝连接处，有上、下错口较严重的病害。如果这种错口现象不及时处理，很容易出现轨端掉块现象。

上下错口检查方法：用直尺或300mm钢板尺放在辙叉轨顶上往连接轨上推目测间隙。如果接头上下错口超过0.5mm，就必须对辙叉跟端或趾端轨端轨顶进行倒角处理，处理方法用角磨机安装百叶片对轨端顶磨一个（2～3mm）×45°的倒角，以缓和车轮通过接头的冲击力，避免掉块产生，减少车轮的冲击，及时更换侧磨严重的曲尖轨和导曲上股钢轨。

3.道床板结、弹性不足造成的病害

成因分析：道床往往经历3个阶段：即松散阶段、稳定阶段和劣化阶段。松散阶段是在新铺线路或经过道床清筛综合维修之后道砟相对松散，排水性也比较好。随着时间的推移，线路通过的列车也越来越多，这时，道床就是稳定状态了。这也是最好的时期，时间也最长。道床脏污板结、排水不良、翻浆冒泥等病害出现就是劣化时期。这时道床失去弹性，轨道几何尺寸不易保持，加剧了垫板、扣件、螺栓的损坏，造成列车通过道岔时发生晃车。

解决办法：着重要解决的是排水，而解决排水又是一个比较复杂的过程，首先是破底清筛翻浆冒泥接头，抛掉磨棱石碴，更换新石渣，枕盒内以2/3为最好。严重的地段枕下加垫14号大胶垫。对刚发生的翻浆冒泥情况尤其要重视，要整就要彻底整治，否则，容易进入越整越保持不住，面积也越来越大的恶性循环。具体办法：进行小清筛提高道床透水性，清筛枕盒内轨枕下100m～150m，从而能将水排出去，特别轨枕头处的边坡石碴，全部清筛一遍，把泥土全抛也去，保证了边坡的透水性。同时对不使力的弹条也全部更换，对失效大胶垫、尼龙底座，对于歪斜、串出、缺少的全部整治、归位、更换，低接头要更换为 14mm 的加厚大胶垫。焊补和打磨钢轨，做到道床清筛、钢轨焊修同步进行，钢轨踏面掉块及时焊补、低接头堆高达到用钢板尺测量无缝隙。尽快安排道床清筛、起道捣固，补充石砟，疏通道床排水，恢复道床原有弹性。及时整治失效和弹簧垫圈离缝的大站栓。

4.道岔构造原因造成的病害

成因分析：道岔转辙部位轨面不平顺、辙叉心有害空间、心轨端部与翼轨的相对高差等自身构造的特殊性会不可避免地引起晃车。在道岔前后一定距离内，线路有方向、轨距、水平不良等病害，尤其是轨距递减率变化较大时，造成列车的蛇形运动并产生较大的振动。道岔密集的岔区内，在后方道岔振动未消失的情况下就进入前方道岔产生振动叠加时，就必然会产生晃车。

解决办法：工区在维修作业时应将道岔和其前后各50m～100 m线路视为一个管理单元。如果道岔与曲线相连接或较近时，要注意拨好缓和曲线的方向，以减少列车的颠簸。及时焊补或更换垂直磨耗严重的辙叉心。

5.转辙、辙叉部位空吊板导致的病害

成因分析：转辙部位由于电务设备的影响，捣固比较困难，容易产生空吊板。辙叉部位由于直侧向通过列车不一致产生偏载或翼轨出现垂直磨耗、暗吊等，就会产生线路的不平顺。空吊的产生还会使滑床板不在同一水平面上而引起尖轨跳动、翘头、弓腰。尖轨跳动时，尖轨与基本轨的贴靠关系就发生了变化，进而引起车轮与尖轨之间发生接触上的变化，就会产生比较明显的晃车。转辙部位下大胶垫由于长期受润滑油脂的腐蚀，变形、压溃、腐烂、串出现象较为突出，组合辙叉心由于翼轨和心轨轨底高低不一致，导致胶垫压溃、串出、失效现象比较严重，也会导致空吊板形成晃车。

解决办法：转辙、辙叉部位长期空吊板得不到根治将会产生滑床板断裂、大站栓失效、长岔枕中部断裂、辙叉心裂纹等恶性设备病害。工区必须加强对转辙部位和辙叉心的养护，在列车通过时注意观察线路空吊板情况，加强冲击镐捣固作业，确保转辙和辙叉心部位枕下道床密实、软硬均匀一致。及时更换补充变形、压溃、串出的胶垫。对滑床板顶面不平或整组道岔滑床板不在同一水平面病害要及时整治。首先进行转辙部位的起道捣固，确保高低水平良好。如有个别滑床板过高或过低，可更换滑床板下不同厚度的大胶垫处理。滑床板折断和滑床台磨损严重也会造成尖轨与滑床台不密贴，必须及时更换。

6.轨温异常变化引起的病害

成因分析：无缝道岔尖轨及其前方25m范围内综合维修作业轨温范围缩小，养护维修受限，轨温变化引起道岔限位器顶死、顶铁离缝，导致尖轨不密贴或假密贴引起晃车。无缝道岔的轨道结构与区间线路不同，是由两股道交叉而成的四线结构。道岔锁定轨温过高或过低，基本轨发生纵向位移，岔区没有完全锁定导致钢轨伸缩量增大造成顶铁离缝、直尖轨侧弯、变形引起晃车。夏季随着轨温的升高，无缝道岔内产生较大的附加温度应力，使直基本轨所受压力增加，对保持无缝道岔的稳定不利，《铁路线路维修规则》规定，在无缝道岔尖轨及其前方25m范围内进行综合维修，作业较普通无缝线路缩小了5℃～10℃，使日常维修作业有诸多不便。岔区的锁定轨温较低时，夏季出现连续方向和碎弯也会产生晃车现象。

解决办法：规范无缝道岔管理工作，按照跨区间无缝线路管理标准，对不符合标准的无缝道岔进行应力放散或调整，恢复尖轨与基本轨设计位置。无缝道岔维修作业轨温范围缩小，如果无缝道岔内接头全部焊接后，温度力只能沿着交叉的轨线传递，产生附加温度应力，而轨道的交叉是因为曲股接头焊接造成的，而侧股最大允许通过速度仅为50km，所以为了解决线路交叉问题，对道岔内接头焊联方式有必要进行改进，只焊接道岔内直股接头，而曲股接头全部焊接，这样轨线没有分支和交叉，就不会产生附加温度力。根据轨温变化及时调整离缝的顶铁，控制缝隙在1mm以内。加强道岔曲股及道岔前后150m范围内的线路锁定，道岔连接零件必须齐全有效、作用良好。对变形的尖轨及时进行矫直或更换处理。

7.作业习惯导致不良产生的病害

（1）工区在处理病害时只整治单独一处的轨距或水平，对连续轨向和线路的大向、大平病害不够重视。从多年的维修实践可知：单独一处轨距或水平病害并不会引起车体的晃动，而连续轨向和线路的大向、大平才是晃车的根源。线路大机维修和道岔大机维修作业无法同步进行，起拨道量不一致，就会造成道岔与前后线路的衔接不平顺、线路方向和高低超限。

工区在大机维修前应对道岔和线路的起拨道量综合统筹考虑，采用经纬仪对道岔位置及其前后曲线进行精确定位，确保道岔线路大向、大平衔接良好。工区在日常维修时应利用定位观测桩全面拨正线路，保持大向良好。

（2）在现场作业中，通常设置一股钢轨高出另一股钢轨1mm～3mm（俗称阴阳股），在列车速度较低的情况下（80km/h以下），一般不会引起晃车。但在80km/h以上时，当设定的基准股与道岔的结构不相匹配的时候，就会产生明显的晃车。如果水平较低的一股出现向外的方向，就相当对一条20000m～30000m半径的曲线设置了反超高，晃车现象就会发生。

从长期的工作实践中可知：设置阴阳股的作用不是很明显，不建议设置。如果道岔与曲线相连时，可按曲线超高股在岔区设置阴阳股，但不宜超过2mm，并应注意对接道岔导曲股反超的处理。日常作业必须重视水平较低的一股出现向外方向时的检查、整治，方向出现时应立即拨正。

（3）护轮轨磨耗后，调整查照间隔和护背距离时只在护轨中部背面加设调整片，导致护轨作用边外鼓，改变了原设计线形，不仅加速了护轮轨的磨耗，在车轮经过时造成晃车。

加设护轮轨调整片时，要在护轨全长范围内加垫，保持护轨平直段；当护轨侧磨达到12mm（护轨轨顶宽 ≤58mm）时应安排更换。

（4）为便于控制岔区方向，工区在道岔上埋设了大量的锚桩。静态情况下的方向病害确实得到了改善，但列车通过时钢轨连同轨枕存在上下、左右轻微位移。此时的锚桩处就形成了刚性约束，相当于人为阻止了钢轨的正常位移，列车通过时形成晃车。

尽量减少地锚桩的使用数量，改为拨道、改道、直轨、换轨的方法综合整治方向病害。如必须使用时可在锚桩与轨距杆连接处加装胶垫，以保持动态时足够的弹性。

（5）道岔起道捣固作业时，没有做到直曲股同起同捣，岔枕全长没有通捣，起道后捣固距离不足而形成暗坑，经列车碾压后出现高低、水平等病害引起晃车。

加强对作业人员责任心的教育，提高业务素质，熟练掌握作业要领和技能，作业后加强验收检查。

（6）扣件离缝、扭矩不足，加大了道岔动态几何尺寸的变化。作业时，如果不注意消除轨距调整块前后离缝或者扣件扭矩不足，将会加大动态道岔轨距、轨向的变化[3]，形成轨道横向不平顺，造成列车通过道岔时晃车。

提高作业人员的业务素质，坚持标准化作业。作业后全面检查扣件是否齐全、位置正确、作用良好，消除轨距块与轨底间的缝隙。