東走行線鐵路提升設(shè)備狀態(tài)技術(shù)研究與應(yīng)用

摘 要：為了提升設(shè)備狀態(tài)，實(shí)施了萊鋼東走行線鐵路重軌化升級(jí)、軌道不均勻下沉整治，找出了鋼軌接頭病害應(yīng)對(duì)方法，開(kāi)發(fā)應(yīng)用了新型扣件，對(duì)小半徑曲線鋼軌磨耗嚴(yán)重、非標(biāo)道岔改標(biāo)準(zhǔn)型道岔進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān)，提升了線路運(yùn)行可靠性，降低了設(shè)備維修成本。

關(guān)鍵詞：鐵路；狀態(tài)；可靠性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.094

1 前言

多年來(lái)，萊鋼所有大宗原燃材料的到達(dá)和產(chǎn)品的外發(fā)主要是通過(guò)萊鋼接軌站完成，區(qū)間只有一條東走行線，因其不可替代的重要性，建成以來(lái)從未進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)的大規(guī)模升級(jí)改造。隨著大功率重型機(jī)車車輛不斷投入使用，運(yùn)量成倍增加，該段線路技術(shù)狀態(tài)越來(lái)越不能適應(yīng)安全、高效、快捷的運(yùn)輸生產(chǎn)需要，各種病害層出不窮，維護(hù)、維修費(fèi)用大幅增加，事故隱患時(shí)有發(fā)生。提升該段線路的設(shè)備運(yùn)用狀態(tài)，消除各類安全隱患，是擺在技術(shù)人員面前的一項(xiàng)刻不容緩的任務(wù)。

2 現(xiàn)狀分析

東走行線西起磁萊線萊鋼站，貫穿編組站、煉鋼站至軋鋼站，全長(zhǎng)9.6km，擔(dān)負(fù)大宗原燃料輸入和產(chǎn)品外發(fā)的同時(shí)，還兼顧為燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、連鑄、軋鋼等多項(xiàng)工藝流程服務(wù)。長(zhǎng)期的超負(fù)荷運(yùn)用，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)逐年下降，分析線路運(yùn)用狀況，主要問(wèn)題有：

（1）萊鋼站至編組站2.2km線路坡度為7.6‰，目前采用P50型鋼軌及扣板式扣件，運(yùn)用中由于軌型輕和扣壓力不足致使鋼軌爬行，對(duì)軌道結(jié)構(gòu)的整體和穩(wěn)定性起破壞作用。

（2）線路路基運(yùn)用多年來(lái)未進(jìn)行過(guò)有效的大修處理，路基不均勻沉降及道床變形引起軌道下沉，導(dǎo)致線路整體幾何尺寸不能很好的保持，危及行車安全。

（3）鋼軌接頭多達(dá)384個(gè)，病害多由此產(chǎn)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，東走行線鋼軌因接頭處傷損而換下來(lái)的占更換總數(shù)25%以上，接頭軌枕失效比其他部位多3～5倍。

（4）煉鋼站四組P43/8非標(biāo)道岔已屬市場(chǎng)淘汰型號(hào)，側(cè)向通行能力低，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和各種配件有別于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)道岔，養(yǎng)護(hù)、維修極不方便。

（5）煉鋼站與軋鋼站之間的小半徑曲線外股超高設(shè)置受限，車輛通過(guò)時(shí)離心力比正常情況下大2.5倍，外軌磨耗加劇，給行車安全帶來(lái)較大隱患，維修、維護(hù)費(fèi)用較高。

3 技術(shù)改造措施實(shí)施結(jié)果與分析

3.1 實(shí)施換軌及新型扣件技術(shù)研究與應(yīng)用

鋼軌的重量越大，力學(xué)性能越好，在相同條件下使用壽命越長(zhǎng)。目前萊鋼鐵路使用的鋼軌基本以P50型為主，隨著機(jī)車車輛軸重和貨運(yùn)量的提高，鋼軌向重型化發(fā)展是大趨勢(shì)，本次技術(shù)改造選擇了長(zhǎng)度25m/根的P60型重軌。為減少單股更換對(duì)曲線要素的影響，在曲線段和直線段上、下股同時(shí)進(jìn)行更換，軌面高差及內(nèi)側(cè)錯(cuò)牙由專人配合焊補(bǔ)順坡處理，避免施工過(guò)程中車輛通過(guò)時(shí)的重大安全隱患。

常用的扣板式扣件由于其本身結(jié)構(gòu)方面的缺陷，螺母擰得過(guò)緊會(huì)使彈簧墊片失去彈性，過(guò)松又會(huì)減小扣壓力。經(jīng)過(guò)與工務(wù)配件廠家多次溝通，共同開(kāi)發(fā)了一種C型扣件，該扣件用高強(qiáng)度彈簧鋼一次加熱彎曲成型，扣壓力大，一般作用于一根軌枕上的抗爬行阻力為26kN，比穿銷式防爬器阻力值（20 kN）大，大于一根軌枕的道床縱向阻力（1O～l7kN）值，且在動(dòng)載作用下的扣壓力損失小，通過(guò)運(yùn)用實(shí)踐證明，扣件無(wú)松動(dòng)脫出現(xiàn)象，鋼軌爬行量為零，徹底解決了萊鋼站至編組站鐵路大坡度的爬行問(wèn)題，消除了安全隱患。

3.2 軌道不均勻下沉導(dǎo)致線路幾何尺寸變形問(wèn)題研究與解決

軌道下沉大都是由道床和路基的下沉引起，路基部分的下沉通常在新建鐵路運(yùn)營(yíng)初期表現(xiàn)較明顯，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后趨于穩(wěn)定，因此，線路的軌道下沉主要是道床下沉。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期觀測(cè)我們發(fā)現(xiàn)一是在列車動(dòng)載荷的反復(fù)作用下，壓力和振動(dòng)力使碎石破損，棱角被磨，顆粒間摩擦阻力降低，石砟產(chǎn)生“流動(dòng)”引起下沉；二是雨水的滲透，進(jìn)一步減小了顆粒間的摩擦系數(shù)，加速下沉發(fā)展[1]。表1是東走行線徐家莊至編組站線路的實(shí)測(cè)軌道下沉量。

由表1可以看出軌道的最大下沉量達(dá)40cm，最小處14cm，這種不均勻下沉破壞了線路幾何尺寸，不利于行車安全。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題我們對(duì)現(xiàn)有道床進(jìn)行了橫斷面調(diào)整，根據(jù)下沉量的不同對(duì)線路起道并增補(bǔ)石砟，確保道床頂寬3.1m及邊坡坡度1：1.75，為了防止道床表面水分銹蝕鋼軌和扣件，避免傳失軌道電路電流，將道床頂面控制在低于軌枕頂面20～30mm范圍內(nèi)，另外為避免因枕下中部支撐產(chǎn)生過(guò)大的負(fù)彎矩，在軌枕中間產(chǎn)生橫向裂紋，將軌枕底下中部道床掏空或使其保持疏松。

3.3 過(guò)渡減震接頭夾板的技術(shù)應(yīng)用。

普通魚(yú)尾夾板只起到將兩根鋼軌連接在一起的作用，本身并不直接受到輪載的壓力，而過(guò)渡減震夾板是安裝在鋼軌外側(cè)，結(jié)構(gòu)形式在原夾板的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和加強(qiáng)，增加了能夠承受輪載的部分，中部一定長(zhǎng)度范圍內(nèi)加高至鋼軌頭部以上，這一部分在軌縫處起到“橋梁”作用，車輪通過(guò)軌縫時(shí)與過(guò)渡減震夾板的頂部 同時(shí)接觸，車輪外部踏面軋?jiān)趭A板上通過(guò)，相當(dāng)于使鋼軌的軌線由中斷式變?yōu)檫B續(xù)式，緩解了軌縫和鋼軌錯(cuò)牙臺(tái)階的影響，減小了輪對(duì)對(duì)軌縫的沖擊，同時(shí)由于夾板截面變大，彎曲應(yīng)力變大，使接頭處軌道整體剛度變大，有效減小了鋼軌接頭處折角，增加了軌面平順性。

3.4 小半徑曲線鋼軌調(diào)邊使用技術(shù)的研究與應(yīng)用。

煉鋼站至軋鋼站之間存在一段半徑為180m的小半徑曲線，外股鋼軌側(cè)磨嚴(yán)重。針對(duì)這一問(wèn)題，首先對(duì)側(cè)磨形成的原因進(jìn)行了初步分析[2]：曲線鋼軌在使用過(guò)程中起到導(dǎo)向列車輪對(duì)的作用，實(shí)際受力狀況是除了受到垂直方向的壓力外，還存在一水平側(cè)向力，這個(gè)力是無(wú)法避免的，正是這個(gè)力造成了鋼軌側(cè)磨。既然側(cè)向力無(wú)法避免，那么只有想辦法盡量降低側(cè)磨對(duì)鋼軌壽命造成的影響，通過(guò)查閱技術(shù)資料和多次試驗(yàn)，側(cè)磨量大于10mm的鋼軌，軌頭變小，踏面變窄，不能達(dá)到穩(wěn)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，所以選擇了側(cè)磨量為8～10mm的鋼軌上下股對(duì)調(diào)使用，使鋼軌的原作用邊變?yōu)榉亲饔眠?，原鋼軌外?cè)完好的非作用邊得到充分利用，延長(zhǎng)鋼軌使用壽命，充分發(fā)揮了鋼軌的潛能。調(diào)邊后的鋼軌具有足夠的強(qiáng)度和剛度，每根鋼軌可以延長(zhǎng)使用壽命50%，而且節(jié)約了新舊鋼軌的倒運(yùn)費(fèi)，減少了維修工作量。

3.5 四組非標(biāo)道岔更換標(biāo)準(zhǔn)道岔改造技術(shù)方案實(shí)施

煉鋼站南咽喉18#、22#、28#、36#道岔目前已屬市場(chǎng)淘汰型號(hào)，運(yùn)用至今養(yǎng)護(hù)、維修難度極大，該處已經(jīng)成為制約整段線運(yùn)輸能力提高的薄弱環(huán)節(jié)。通過(guò)查閱有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)得知增大道岔導(dǎo)曲線半徑是提高車輛側(cè)向過(guò)岔速度的主要途徑，經(jīng)多次現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察、測(cè)量，選擇了通過(guò)性能更好的1/9標(biāo)準(zhǔn)道岔代替1/8非標(biāo)道岔。表2是兩種型號(hào)道岔主要尺寸對(duì)照表[3]。

從表2看出由于增大了道岔導(dǎo)曲線半徑，減少了車輪對(duì)道岔各部分的沖擊，道岔的側(cè)向通過(guò)速度提高了20%，同時(shí)增加了機(jī)車、車輛過(guò)岔安全系數(shù)。

4 結(jié)論

運(yùn)用實(shí)踐表明：各項(xiàng)改造技術(shù)的實(shí)施，有效提高了東走行線的運(yùn)輸效率。在投入較少資金的同時(shí)消除了重大安全隱患，提高了機(jī)車、車輛運(yùn)行的安全可靠性，節(jié)約了大量的材料購(gòu)置費(fèi)用及維修費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]李振江等.萊鋼冶金鐵路的發(fā)展現(xiàn)狀及問(wèn)題對(duì)策[J].山西建筑，2010.

[2]龔積球等.輪軌磨損[M].中國(guó)鐵道出版社，1997.

[3]鐵道部主編.工業(yè)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范[M].中國(guó)計(jì)劃出版社，1989.

作者簡(jiǎn)介：石磊（1979-），山東泰安人，本科，工程師，主要從事企業(yè)冶金鐵路設(shè)備與技術(shù)管理工作。