1 钢轨接头的预防与整治
1.1 常见接头病害
1.1.1 钢轨接头病害的主要型式
钢轨接头可以使钢轨连续并自由伸缩,但列车通过接头轨缝时,产生剧烈的冲击和振动。使得接头发生形变。如不及时进行保养或养修作业方法不当,就会造成接头轧低、钢轨轧伤,鞍形磨耗、轨端裂纹、剥落掉块、道床松动和下陷、防磨垫层失效,轨枕失效等接头病害。
(1)钢轨端部的马鞍型磨耗。(2)低接头。这种病害一般发生在捣固不良地段,尤以曲线比较多见。(3)钢轨破损。主要是轨顶面剥落、掉块和螺栓孔裂纹。(4)夹板弯曲或折断。主要是顶部中央出现的细小裂纹,以后逐渐扩大。(5)混凝土轨枕损坏破裂,主要发生在轨下断面。
1.2 接头病害的产生原因
接头病害是复杂的,引起的原因又是有多方面的,归纳起来有两个方面,一是钢轨材质不良,断面及接头部分淬火工艺不良等;二是列车动力的作用。
通过对接头受力后实际变形状态的分析,产生冲击动力过程有三个因素:(1)轨缝。(2)台阶(接头处两根钢轨的端部不在同一水平面上,车轮进入接头始端高于驶出端)。(3)折角(接头下陷而形成)。当车轮通过接头的轨缝时,这三种因素同时出现,并形成剧烈的冲击和振动,尤其是接头下沉,造成恶性循环。在车轮巨大冲击动力的反复作用下,引起钢轨接头变形的发展主要有以下四个方面。
①在冲击力的作用下,钢轨端部顶面上受到较大的压力,产生塑性变形。②钢轨和夹板发生永久挠曲,造成硬弯。③螺栓松动,弹性垫层变形,以及夹板和钢轨颏部接触面局部磨耗。④接头的冲击力引起轨枕下道床的松动沉陷,导致接头抵扣或空吊板。
1.3 钢轨接头病害的预防
1.3.1 锁定钢轨、防止爬行不使轨缝拉大
砼枕地段拧紧各种螺栓,达到规定扭力。木枕地段消灭浮离道钉,补齐上足防爬设备。
1.3.2 加强接头轨枕的捣固
加强接头轨枕的捣固,即接头6根轨枕可适当起高3~5 mm,保持道床丰满、坚实及时换填磨圆石渣,接头轨枕型号、材质必须一致且间距符合规定要求,撤垫防磨垫片时也应保证厚度和材质一致,使轨枕受力均匀。
1.3.3 做好排水
做好路基排水,防止路基产生永久性变形,接头道床脏污时,应及时清筛换填石渣,以免板结失去弹性。做好接头初始状态的平顺,消灭接头错口错牙。
1.4 钢轨接头病害的整治
认真分析病害产生的原因对症下药。笔者认为主要应从焊、换、垫、捣、筛等几个
方面发表论文着手进行综合整治,做到标本兼治。
1.4.1 焊
对轨端掉块,轨塌的钢轨进行及时焊修。
1.4.2 换
包括更换钢轨、夹板、轨枕及道渣。首先是将马鞍型磨耗长度超过300 mm或轨端掉块,其次是将磨耗严重的夹板更换。
1.4.3 垫
对于发展较慢的低接头采用垫的方法
第一,垫板整治;第二:垫砂整治。
1.4.4 捣
选用级配合理的新石碴换填原接头石碴。捣固前,先拧紧各种螺栓,捣固顺序从小腰向接头捣固,促使道砟向接头挤紧。
1.4.5 筛
对已经半截的接头五孔道床进行破底清筛,清筛前应先按间距方正轨枕,以保证轨枕受力均衡,连续起道,捣固3~4次直至稳定。
2 小半径曲线病害的预防与整治
2.1 小半径曲线常见病害及成因分析
2.1.1 钢轨伤损病害
钢轨侧磨、波磨及接头伤损是小半径曲线常见的病害,尤其是侧磨,是小半径曲线最突出的伤损类型,是影响曲线钢轨使用寿命的决定因素。
2.1.2 轨道几何尺寸易超限
小半径曲线上高低、轨距、超高、正矢相对其它线路容易发生变化,保持的周期短,特别是轨距扩大病害相当普遍,并且随着钢轨侧磨的增加,而逐渐加剧。
2.1.3 联接零件易松动,且破损率高
小半径曲线上联接零件承受的垂直冲击力和横向作用力都比较大,在相同扭力矩的情况,小半径曲线联接零件容易松动,而且当冲击力和横向力达到一定值,造成夹板及接头螺栓折断,轨枕螺栓失效,枕木道钉浮离,轨距杆折断,轨撑压裂,尼龙座挤劈,轨枕挡肩破损等病害。
2.2 防止小半径曲线产生病害的主要对策
2.2.1 调整好小半径曲线各部尺寸是基础
日常养护维修中要做好小半径曲线范围内的长平,消灭漫坑、小坑及低接头。对于超高应设置合理。在曲线养护中要切实注意缓和曲线的养护,缓和曲线是超高、轨距递减段,是正矢渐变段,也是机车车辆脱轨多发段,因此,超高、轨距递减是否均匀,正矢变化是否符合规定,是缓和曲线养护的关键。
2.2.2 对小半径曲线加强技术防范是保证
小半径曲线受列车车辆附加力较大,采取与其它线路相同的轨道结构,显然是不行,因此除按《铁路线路维修规则》规定安装轨距杆,可根据曲线的实际情况采用增加轨距杆给于加强。在对小半径曲线技术性能改进中铺设Ⅲ型轨枕及相应的扣件是延长曲线养护及换轨周期最佳选择。
2.2.3 整治重点病害是关键
对小半径曲线病害每年要有计划的进行整治,整治中要坚持标本兼治的原则,大力采取“四新”技术,确保整治的效果。轨距病害是小半径曲线最普遍的病害,应根据实际轨距的大小计算里外股扣板的号数的公式来改正轨距。
2.3 对提高小半径曲线养护效果的几点建议
(1)在日常养护中注意摸索每条曲线及曲线各部分变化周期,有计划的进行预防性修理,可减少维修工作量,而且可以避免曲线状态的恶化。(2)对小半径曲线进行大修和技术改造时,在钢轨和轨枕的选型上,应优先选用合金轨和Ⅲ型轨枕,虽然大修或技术改造费用会增大,但从长远看,曲线状态稳定,安全保证性强。(3)加大对钢轨修理的投入。目前钢轨修理仅局限于接头焊补,对波磨和肥边打磨机具的限制,基本上没有进行此项工作,因此,应考虑增加钢轨修理方面机具的投入。
参考文献
[1] 王其昌.线路大修.
[2] 铁路工程设计技术手册线路[M].铁道出版社.
[3] 郝瀛.铁道工程[M].中国铁道出版社,2009.