礦區(qū)鐵路線路常見病害原因分析及整治方法

吳金哲

【摘 要】目前，在我國礦區(qū)工作中，運(yùn)輸環(huán)節(jié)所選用的運(yùn)輸方式還是以鐵路運(yùn)輸為主。雖然鐵路運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)輸總量大，但是礦區(qū)鐵路線路與民用鐵路線路相比較為復(fù)雜，并且礦區(qū)鐵路線路的安全性也不如民用鐵路線路高。除此之外，由于地勢(shì)環(huán)境等因素，礦區(qū)鐵路線路的曲線與交叉線路較多，這也導(dǎo)致礦區(qū)鐵路線路經(jīng)常發(fā)生病害，因此解決礦區(qū)鐵路線路的病害對(duì)于礦產(chǎn)資源的安全運(yùn)輸有著重大意義。文章分析了礦區(qū)鐵路線路常見病害原因及整治方法。

【關(guān)鍵詞】礦區(qū)鐵路;病害原因;整治方法

【中圖分類號(hào)】U216.4 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2019）05-0162-03

0 引言

由于鐵路線路設(shè)備受力復(fù)雜，在機(jī)車車輛的動(dòng)力作用下和風(fēng)砂雨雪、冰凍等自然環(huán)境下，不僅會(huì)發(fā)生彈性變形，而且在不斷地產(chǎn)生永久變形，永久變形逐漸積累，達(dá)到一定程度時(shí)，將大大降低設(shè)備的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，嚴(yán)重時(shí)威脅或危及列車運(yùn)行的安全。線路設(shè)備的永久變形不可避免，它同運(yùn)輸強(qiáng)度（軸重、密度、速度）有著密切關(guān)系。在重載、快速線路上，列車對(duì)線路設(shè)備的沖擊振動(dòng)大，線路設(shè)備的永久變形的積累就快。礦區(qū)地勢(shì)環(huán)境較為復(fù)雜，且在礦區(qū)鐵路運(yùn)營中，不得不采用一些特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（最典型的鐵路線下采煤，下沉區(qū)線路）來便于運(yùn)輸列車的通行，但這些結(jié)構(gòu)也使得鐵路線路安全性降低。并且在增加鐵路線路病害發(fā)生率的同時(shí)，也極大地增加了檢修工作的難度。盡管礦區(qū)鐵路線路復(fù)雜，病害的種類也比較多，但是仍需要相關(guān)工作人員根據(jù)不同類型病害分析病害原因，再針對(duì)病害類型提出正確的整治措施，從而保證資源運(yùn)輸?shù)陌踩?/p>

1 鐵路線路組成部分及結(jié)構(gòu)

在對(duì)礦區(qū)鐵路線路常見病害原因進(jìn)行分析前，需要先明確鐵路線路的組成部分，并且了解各組成部分易發(fā)生病害的環(huán)節(jié)。下面將對(duì)鐵路線路組成部分進(jìn)行概述。

1.1 鐵路線路的組成部分

鐵路線路的組成部分除了正線以外，還包括了用來指定用途的站線、工務(wù)或機(jī)務(wù)等相關(guān)管理線路的段管線、通向其他方向的岔線等。在礦區(qū)鐵路線路中，避難線也較為常見。

1.2 鐵路線路的組成結(jié)構(gòu)

鐵路線路的主要組成結(jié)構(gòu)包括道床、軌枕、鋼軌、道岔、連接零件及防爬設(shè)備（如圖1所示）。

道床的使用材料主要以碎石道砟為主，直接鋪在鐵路路基之上，軌枕則直接埋在道床中，道床起到固定軌枕位置，防止軌枕縱橫向位移，承受軌枕傳來的壓力，并向下傳遞至路基面，常見的軌枕以鋼筋混凝土為主要材料，通過中間連接零件把鋼軌固定在規(guī)定的正確位置上，軌枕與鋼軌接觸面加裝（鐵或橡膠）墊板，從而在列車行駛過程中緩解列車給線路造成的沖擊及振動(dòng)。道岔的作用是引導(dǎo)列車從一條線路轉(zhuǎn)向另一條線路。鋼軌與鋼軌、鋼軌和道岔之間通過雙頭夾板和螺栓聯(lián)結(jié)。列車在行駛過程中不僅會(huì)對(duì)線路產(chǎn)生縱向的壓力，也會(huì)傳遞橫向的壓力，因此連接零件及防爬器、防爬撐等防爬設(shè)備就是抵抗縱橫向壓力的部件。

2 鐵路線路常見病害類型及形成原因

在對(duì)鐵路線路組成部分及組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行概述后，下面將對(duì)各組成部分及結(jié)構(gòu)發(fā)生的病害及原因進(jìn)行分析。

2.1 鐵路道口常見病害及原因

2.1.1 鐵路道口下沉

由于礦區(qū)運(yùn)輸列車的裝載量較大，列車總質(zhì)量也隨之增大，因此鐵路線路所要承受的荷載過大，尤其是在鐵路道口部位，受列車和汽車（特別是大噸位載重汽車）雙重沖擊、碾壓，在經(jīng)過長(zhǎng)期使用后便會(huì)導(dǎo)致鐵路道口下沉，這一病害現(xiàn)象如果不及時(shí)進(jìn)行整治，便會(huì)導(dǎo)致道口軌面與兩端無法在同一水平線上。如果不及時(shí)整治，使道口鋼軌下沉過深，還會(huì)使鋼軌由于受較大荷載而產(chǎn)生較大永久變形，甚至斷軌、斷枕，從而大幅度降低列車運(yùn)行的安全性及穩(wěn)定性。

2.1.2 混凝土預(yù)制道口板破損

鐵路道口板是重要的鐵路設(shè)施，它的質(zhì)量直接影響列車能否安全通行。民用鐵路道口板通常采用鋼板作為主要材料，而在礦區(qū)鐵路線路中，為了緩解列車給鐵軌造成過大的荷載而采用混凝土預(yù)制板作為道口板。然而混凝土預(yù)制道口板經(jīng)常發(fā)生破損的現(xiàn)象，極大地影響列車通行的安全。發(fā)生該病害現(xiàn)象的原因主要是由于在鋪設(shè)混凝土預(yù)制道口板時(shí)沒有完全將道口板與軌枕完全接觸，由于道口板與軌枕之間存在縫隙，當(dāng)重型運(yùn)輸車輛經(jīng)過時(shí)，軌枕無法幫助道口板分擔(dān)壓力，從而使得道口板破損甚至斷裂。

2.2 鐵路道床常見病害及原因

2.2.1 道床板結(jié)現(xiàn)象

道床是鐵路線路的重要的組成結(jié)構(gòu)，道床的質(zhì)量直接影響鋼軌承受來自列車所產(chǎn)生荷載的能力。然而在礦區(qū)鐵路線路運(yùn)營過程中，車輛泄露的煤末、礦渣末等，風(fēng)力刮入的塵埃和沙土，道砟本身的機(jī)械磨損，日常維護(hù)線路起道、搗固作業(yè)時(shí)人為因素等，造成道床的不潔率將逐漸增加，道砟孔隙逐漸被堵塞，阻礙道床的正常排水，形成道床板結(jié)病害。大幅度降低了線路的彈性，最終導(dǎo)致整個(gè)軌道下沉變形。

2.2.2 道床翻漿現(xiàn)象

道床翻漿現(xiàn)象即道床中的道砟往外翻泥漿，該現(xiàn)象通常出現(xiàn)在降雨量較大的礦區(qū)中，發(fā)生原因與道床板結(jié)現(xiàn)象有直接關(guān)系。由于道床沒有經(jīng)常清理，從而發(fā)生道床板結(jié)現(xiàn)象，在經(jīng)過降雨后，雨水無法及時(shí)從道床中滲入地下，從而堆積在道床中，使得道床中的泥漿上升到道床表面，進(jìn)而影響列車的通行安全。

2.2.3 道砟粉化現(xiàn)象

道砟粉化現(xiàn)象即原本為塊狀的道砟逐漸碎裂甚至變成粉末狀。發(fā)生道砟粉化現(xiàn)象主要是因?yàn)榈V區(qū)列車滿載的情況下，長(zhǎng)期進(jìn)行運(yùn)輸，從而對(duì)鐵軌產(chǎn)生較大的振幅，振幅通過鐵軌傳導(dǎo)到道砟，道砟在受到約為1 680 MPa的應(yīng)力后，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間風(fēng)化，導(dǎo)致逐漸粉化。

2.3 小半徑曲線鋼軌磨損及原因

2.3.1 鋼軌側(cè)面磨損

鋼軌側(cè)面磨損是較為常見的現(xiàn)象，雖然將其歸為鋼軌長(zhǎng)時(shí)間而發(fā)生的磨損現(xiàn)象，但也屬于嚴(yán)重的病害現(xiàn)象。鋼軌側(cè)面發(fā)生磨損的原因主要是由于曲線半徑不符合列車轉(zhuǎn)向幅度，從而使列車在轉(zhuǎn)向時(shí)，列車輪緣擠壓鐵軌側(cè)面，久而久之鋼軌側(cè)面被磨損。

2.3.2 鋼軌擦傷

鋼軌擦傷現(xiàn)象并不是在鐵路全線路中，而是集中于列車啟動(dòng)地段、小半徑曲線地段及坡道地段。鋼軌擦傷程度與擦傷地段的坡長(zhǎng)、坡度成正比，與曲線半徑成反比。鋼軌發(fā)生擦傷現(xiàn)象的原因主要有以下幾點(diǎn)：①在坡度較大的地段，列車需要加大車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，從而對(duì)于鋼軌的摩擦力也隨著增加，久而久之鐵軌便會(huì)擦傷;②列車駕駛員操作不當(dāng)，在有坡度的地段選擇停車后采用沖坡的方式上坡，從而對(duì)鋼軌造成擦傷;③鐵路線路養(yǎng)護(hù)措施不達(dá)標(biāo)也是造成鋼軌擦傷的一個(gè)重要原因。

2.4 鐵路單開道岔病害及原因

鐵路單開道岔病害及原因如圖2所示。

2.4.1 單開道岔轉(zhuǎn)轍部位病害產(chǎn)生原因

轉(zhuǎn)轍部位是單開道岔的重要組成部位之一，同時(shí)也是最容易發(fā)生病害的部位。由于該部位結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此發(fā)生病害的原因也比較多，主要有以下幾個(gè)原因：①主軌道的方向在修建時(shí)存在誤差，從而導(dǎo)致以主軌道修建的分岔軌道也發(fā)生偏移;②轉(zhuǎn)轍部位框架與列車轉(zhuǎn)向跨度不相符，從而影響列車轉(zhuǎn)轍速度，并對(duì)側(cè)向軌道產(chǎn)生較大壓力，減少軌道使用壽命;③轉(zhuǎn)轍部位的螺栓孔和螺栓因?yàn)槔匣a(chǎn)生縫隙，在執(zhí)行變軌命令時(shí)，轉(zhuǎn)轍器與尖軌之間無法完全同步運(yùn)行，從而導(dǎo)致尖軌與基本軌道之間存在誤差且輪緣槽小;④熱脹冷縮是鋼軌中常見的現(xiàn)象，在一些氣候較為極端的礦區(qū)，單開道岔的轉(zhuǎn)轍器也極易因?yàn)闇囟冗^低而發(fā)生形變。

2.4.2 單開道岔尖軌部位病害產(chǎn)生原因

單開道岔的尖軌部位是列車向分岔鐵軌行駛最先經(jīng)過的部位，因此要承受火車所產(chǎn)生的沖擊力。由于礦區(qū)運(yùn)輸列車在滿載的情況下質(zhì)量過大，因此使得單開道岔尖軌部位最容易發(fā)生病害。其病害原因如下：①尖軌部位長(zhǎng)時(shí)間受到列車沖擊而發(fā)生形變或者橫彎;②在尖軌的鋪設(shè)過程中沒有按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行鋪設(shè)，從而加大了尖軌所承受的沖擊力，這也會(huì)導(dǎo)致尖軌進(jìn)一步產(chǎn)生橫彎現(xiàn)象。

3 礦區(qū)鐵路線路病害整治方法

3.1 道口病害整治方法

3.1.1 采用整體道口

常見的道口病害有很大因素是由于道口組成并不是一體化，過多的結(jié)構(gòu)也使得道口易發(fā)生病害，因此選擇整體道口可以有效避免大部分道口病害的發(fā)生。在通過載重（汽）貨車較多的10余處主要道路道口上，幾年來，我公司在大修道口時(shí)，采用整體道口取代傳統(tǒng)的道口結(jié)構(gòu)，預(yù)制成型的鋼筋混凝土作為鋼軌基礎(chǔ)，效果明顯，避免了道口病害發(fā)生，延長(zhǎng)了道口線路的使用壽命。

3.1.2 做好道口維護(hù)

道口使用普通混凝土鋪面板時(shí)，為了加強(qiáng)道口的荷載能力，可以根據(jù)實(shí)際情況，在道口兩端安裝相應(yīng)數(shù)量的軌距桿。道口設(shè)置上不應(yīng)有鋼軌接頭，不能避開接頭時(shí)，應(yīng)焊接，道口排水必須良好。在日常維護(hù)時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)道口翻修搗固，保持軌道的軌距、水平、方向處于良好狀態(tài)，從而減少列車行駛在道口部位時(shí)對(duì)道口的沖擊力。

3.2 道床病害整治方法

3.2.1 選擇合適的道砟

一些礦區(qū)鐵路在施工時(shí)為了節(jié)省成本而就地取材，選擇礦區(qū)開采出的殘?jiān)鳛榈来驳理?，因此影響了道床的使用質(zhì)量。為了避免病害發(fā)生，修建鐵路線路時(shí)，要按照國家鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范中的規(guī)定執(zhí)行，道床選用優(yōu)質(zhì)材料的道砟，確保道床的質(zhì)量，為上部的鐵路施工打下良好的基礎(chǔ)。

3.2.2 定期清篩道床

泥土及粉狀物是形成道床板結(jié)的主要原因，道床由臟污發(fā)展成板結(jié)，可使道床失去彈性，加劇軌道的狀態(tài)變化和設(shè)備損壞，因此鐵路維護(hù)人員應(yīng)根據(jù)道床不潔情況，結(jié)合綜合維修有計(jì)劃地進(jìn)行清篩，要不斷補(bǔ)充新渣，保證道砟的厚度和道床斷面要求，保持道床有良好的滲水性和彈性，防止道床板結(jié)現(xiàn)象發(fā)生。

3.2.3 做好排水和治理

預(yù)防道床翻漿的主要措施，即清篩道床，保持道床清潔，做好道床排水工作，如產(chǎn)生路基翻漿時(shí)可鋪道床砂墊底，使用瀝青黏土或石灰土做封閉層，防止地面水滲入路基土體，還可以在路基面上鋪設(shè)隔水材料，防止地面水滲入路基土體或鋪設(shè)滲濾布以防止路基面泥漿往上冒，對(duì)路基面翻漿嚴(yán)重的地段也可采用路基面換填三七灰土、石塊加爐渣等辦法治理。我公司李家寨車站由于地處膨脹土地段，排水設(shè)施不完善，線路局部翻漿下沉，嚴(yán)重影響行車安全。對(duì)該處線路進(jìn)行整治，對(duì)不同的路段拆除線路，將線路下膨脹土換填三七灰土或石塊加爐渣，并在股道中間修筑縱向排水溝2條及橫向排水溝8條。整改6年來，該路段沒有再受到病害的影響，效果明顯。

3.3 小半徑曲線鋼軌整治方法

3.3.1 合理設(shè)計(jì)線路

在設(shè)計(jì)小半徑曲線線路時(shí)，要根據(jù)實(shí)際的轉(zhuǎn)向角度合理地設(shè)計(jì)軌距及曲線超高，為了增加曲線線路的穩(wěn)定性及平順性，可以根據(jù)轉(zhuǎn)向角度對(duì)鐵軌進(jìn)行墊高，確保曲線線路的平順。

3.3.2 修正輪軌接觸面

修正輪軌接觸面，要先對(duì)鋼軌進(jìn)行打磨，修正時(shí)要使外輪的滾動(dòng)半徑大于內(nèi)輪的滾動(dòng)半徑，在增加輪軌橫向蠕滑力的同時(shí)減小輪軌沖角，從而減輕對(duì)鋼軌的磨損。

3.4 單開道岔病害整治方法

3.4.1 確保各部位的穩(wěn)固性

單開道岔是鐵路線路中較為薄弱的環(huán)節(jié)，因此確保各部位的穩(wěn)固性是避免單開道岔發(fā)生病害的首要措施。對(duì)于螺栓、螺栓孔等部位進(jìn)行緊固，并定期進(jìn)行檢修，對(duì)于發(fā)生腐蝕的部位要及時(shí)除銹，或者更換部件。

3.4.2 定期測(cè)量道岔

在對(duì)單開道岔進(jìn)行檢修時(shí)，要對(duì)軌距和支距等定期測(cè)量，防止由于列車行駛中對(duì)鋼軌的荷載使得道岔幾何狀態(tài)發(fā)生變化，影響列車通行速度及安全性。對(duì)于狀態(tài)發(fā)生變化的要及時(shí)進(jìn)行微調(diào)或者更換，必要時(shí)更換混凝土枕道岔。近年來，我公司在李家寨編組站逐步把木枕道岔更換為混凝土枕道岔，穩(wěn)定性良好，使運(yùn)輸條件得到了明顯改觀。

4 結(jié)語

本文對(duì)目前我國礦區(qū)鐵路線路中常見的病害原因進(jìn)行了分析，并針對(duì)各病害類型討論了相關(guān)整治方法。加強(qiáng)礦區(qū)鐵路線路的安全性，及時(shí)對(duì)病害進(jìn)行整治，提高礦產(chǎn)資源的運(yùn)輸效率，對(duì)于我國礦業(yè)發(fā)展來說意義重大。

參 考 文 獻(xiàn)

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[責(zé)任編輯：陳澤琦]