普速鐵路鋼軌接頭病害與整治措施探討

葛偉

摘 ?要：在普速鐵路工程中，鋼軌接頭作為線路薄弱環(huán)節(jié)與工務(wù)段維護(hù)工作重點(diǎn)，鋼軌接頭運(yùn)行工況直接影響到鐵路列車行駛安全。根據(jù)普速鐵路實(shí)際運(yùn)營情況來看，受到結(jié)構(gòu)不平順和道床板結(jié)等因素影響，鋼軌接頭易出現(xiàn)頂面剝落、搗固不實(shí)、聯(lián)結(jié)零件松動傷損等病害問題，存在安全隱患，嚴(yán)重威脅了鐵路列車的行駛安全。為解決這一問題，本文對普速鐵路軌道接頭病害產(chǎn)生原因進(jìn)行探討，提出相應(yīng)的整治措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：普速鐵路 ?鋼軌接頭 ?病害原因 ?整治措施

中圖分類號：U216 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X（2021）04（b）-0031-03

Discussion on Rail Joint Defects and Treatment Measures of General-Speed Railway

GE Wei

（Shanghai Public Works Section of China Railway Shanghai Group Co.， Ltd.， Shanghai， 200040 ?China）

Abstract： In general-speed railway projects， rail joints are the weak link of the line and the focus of maintenance work in the public works section. The operating conditions of the rail joints directly affect the safety of railway trains. According to the actual operation of general-speed railways， due to structural irregularities and track bed compaction， rail joints are prone to top surface peeling， improper tamping， loosening and damage of connecting parts， and other diseases， which pose safety hazards and serious threats. This improves the safety of railway trains. In order to solve this problem， this article discusses the causes of common-speed railway track joint diseases and proposes corresponding remedial measures for reference.

Key Words： General-speed railway; Rail joint; Disease cause; Remedial measures

1 ?普速鐵路鋼軌鐵頭病害產(chǎn)生的原因

1.1 鋼軌接頭結(jié)構(gòu)平順度不達(dá)標(biāo)

在列車駛過鋼軌接頭部位時，由于鋼軌間往往存在著軌縫，兩根鋼軌受到鐵路列車所帶來的撞擊力，軌面易產(chǎn)生塑性變形，導(dǎo)致軌面處于高低、左右錯牙和低接頭狀態(tài)，形成高差，無法在微觀層面上保持原有的連續(xù)直線狀態(tài)，致使鋼軌部件磨損速度加快，鋼軌接頭結(jié)構(gòu)不平順，并以此為誘因引發(fā)接頭壓堆、形成馬鞍形等病害問題的出現(xiàn)。

1.2 材質(zhì)缺陷

由于安裝鋼軌接頭部件的制造工藝需進(jìn)一步提升，使用的部件自身存在質(zhì)量缺陷，如鋼軌淬火強(qiáng)度不足、溫控不到位、分布細(xì)微裂縫等。如果將存在材質(zhì)缺陷的鋼軌接頭投入使用，在鋼軌接頭承受過往鐵路列車沖擊力時，有較大可能出現(xiàn)鞍形過度磨損、扭矩不足、軌縫過大、頂面剝落掉塊、上緣磨蝕和夾板永久變形等質(zhì)量病害，進(jìn)而威脅到過往鐵路列車的行駛安全。

1.3 道床板結(jié)、翻漿冒泥

在部分普速鐵路工程中，出于對造價成本因素的考慮，往往采取碎石道床，與其他類型道床相比，碎石道床具有結(jié)構(gòu)簡單、施工成本低、易于養(yǎng)護(hù)的優(yōu)勢。但是，碎石道床具有顆粒松散性的特征，在工程使用期間，受到鐵路列車荷載影響，偶爾處于不穩(wěn)定狀態(tài)，且道床變形量永久積累，最終出現(xiàn)道床板結(jié)現(xiàn)象。同時，在鐵路道床板結(jié)后，將會喪失軌道彈性，致使鐵路列車行駛期間振動加劇，加大對鋼軌接頭等部件的傷損程度，且鋼軌受力增大。以某普速鐵路工程為例，鐵路列車主要負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程運(yùn)輸煤炭，在列車行駛期間，受到車身晃動與氣候環(huán)境影響，少量煤炭沿線散落在鐵路道床上[1]。與此同時，受到氣候條件影響，雨水沒有得到有效下滲，在道床表面與路基部位積聚，在列車駛過時出現(xiàn)泥漿向上擠壓冒出現(xiàn)象。

1.4 道床松動沉陷

在鐵路列車行駛期間，由于鋼軌接頭受到列車的沖擊動力影響，時常出現(xiàn)明顯振動現(xiàn)象，對道床結(jié)構(gòu)狀態(tài)造成影響，道床變形量永久積累。隨著時間推移，在鐵路道床變形量積累程度超過一定標(biāo)準(zhǔn)后，將以此為誘因引發(fā)道床松動沉陷問題出現(xiàn)，并出現(xiàn)接頭抵扣與空吊板等一系列現(xiàn)象，促使道床進(jìn)一步變形，加大列車沖擊動力對鋼軌接頭造成的破壞程度，二者形成惡性循環(huán)。

1.5 維修保養(yǎng)工作不到位

普速鐵路維修工作質(zhì)量與列車行駛安全和工程使用壽命有著密切聯(lián)系，對維修保養(yǎng)工作的高效開展，是預(yù)防和減少鋼軌接頭病害問題出現(xiàn)的關(guān)鍵。例如，通過高頻率開展維修保養(yǎng)工作，可以提前發(fā)現(xiàn)鋼軌接頭潛存病害，對嚴(yán)重磨損部件進(jìn)行修補(bǔ)或更換處理，清除鐵路道床上散落的污垢雜物，緊固松動的鋼軌接頭扣件，將普速鐵路軌道穩(wěn)定保持為良好工作狀態(tài)，避免軌道狀態(tài)持續(xù)惡化。但是，當(dāng)前在部分普速鐵路工程中，由于缺乏長效維護(hù)保養(yǎng)機(jī)制，面臨著保養(yǎng)力度不足、工作開展頻率較低、受人為主觀因素影響等問題，難以取得預(yù)期工作成效，沒有做到對軌道接頭病害問題的提前預(yù)防、及時發(fā)現(xiàn)、快速解決[2]。

2 ?普速鐵路鋼軌接頭病害的有效整治措施

2.1 低接頭整治

在普速鐵路維修期間，工作人員重點(diǎn)檢查鋼軌接頭是否出現(xiàn)軌面高低、左右錯牙、形成馬鞍形與接頭堆壓現(xiàn)象，如果出現(xiàn)此類現(xiàn)象，則判斷鋼軌接頭出現(xiàn)低接頭病害。隨后，工作人員使用相應(yīng)儀器工具，對低接頭深度以及位置進(jìn)行測量，根據(jù)具體情況選擇采取墊板整治或是夾板整治方式，具體包括：第一，墊板整治。分別在鋼軌接頭軌枕處墊設(shè)適當(dāng)厚度的木質(zhì)墊板，對小腰墊板開展一定時間的壓實(shí)作業(yè)，將其換位為稍厚的墊板，重復(fù)開展壓實(shí)作業(yè)，直至在接頭軌枕處墊設(shè)8mm墊板為止。隨后，取出墊板，清篩鋼軌接頭周邊軌枕起道，將鋼軌接頭起高10mm左右，自兩側(cè)小腰對接頭進(jìn)行搗固處理，反復(fù)數(shù)次開展搗固作業(yè)，實(shí)現(xiàn)整平接頭的目的。第二，夾板整治。采取上彎夾板方法對低接頭進(jìn)行輕微整治，提前對夾板進(jìn)行預(yù)熱處理，如將夾板在溫水中浸泡一定時間，禁止使用明火加熱夾板。同時，將夾板極限上彎量控制在2mm，將中間加力點(diǎn)接觸長度控制在100mm及以上，將極限上彎量控制在夾板中心區(qū)域，如果沒有滿足以上條件，容易改變夾板金屬組織，并在夾板表面形成細(xì)微裂紋，造成夾板二次損傷。最后，在夾板上彎結(jié)束后，工作人員擰緊螺栓，對鋼軌接頭部位前后多根軌枕開展搗固作業(yè)，并清除小腰部位中分布的空吊板[3]。

此外，在必要情況下，工作人員也可采取水泥枕底墊膠墊的措施，根據(jù)低接頭深度與位置等信息，使用適當(dāng)規(guī)格尺寸或是定制的大膠墊，將膠墊在水泥枕底部位進(jìn)行墊設(shè)，以此來解決低接頭病害。與墊板整治和夾板整治方式相比，枕底下墊膠墊方式具有操作簡單、整治見效快的優(yōu)勢，可以快速解決低接頭問題，及早恢復(fù)鋼軌接頭的正常工作狀態(tài)。但是，工作人員需要額外對接頭區(qū)域的翻漿冒泥部位開展清篩作業(yè)，并在一年后取出所墊膠墊，重新開展低接頭整治與軌枕搗固作業(yè)[4]。

2.2 軌面修整

在普速鐵路列車行駛期間，由于列車行駛速度較快，加之車輛重量較大，鋼軌軌面將同時承受較大上部荷載與列車沖擊作用力，致使軌面產(chǎn)生磨損，隨著時間推移，陸續(xù)出現(xiàn)不均勻磨耗、錯牙、毛刺等質(zhì)量缺陷。同時，在軌面磨損程度過于嚴(yán)重，或是長時間未修整軌面時，鋼軌軌面將產(chǎn)生塑性變形現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)低接頭與假軌縫等病害問題出現(xiàn)。

為預(yù)防以上病害問題的出現(xiàn)，在普速鐵路工程運(yùn)營期間，維修人員需要定期對鋼軌軌面進(jìn)行整修打磨。首先，對鋼軌軌面磨損情況進(jìn)行全面性檢查，確定軌面磨損程度，科學(xué)地制訂整修打磨方案。隨后，使用打磨機(jī)等工具設(shè)備，對鋼軌軌面上分布的肥邊、剝離掉塊等缺陷部位進(jìn)行打磨處理，直至鋼軌接頭平順度達(dá)標(biāo)。再次，對鋼軌軌面缺損部位進(jìn)行焊接處理，在焊接部位涂刷著色劑，檢查是否存在夾渣、焊肉不飽滿等質(zhì)量問題。確定無誤后，對補(bǔ)焊部位進(jìn)行打磨處理。最后，對鋼軌補(bǔ)焊部位開展人工養(yǎng)護(hù)作業(yè)，在養(yǎng)護(hù)完畢后，即可將鋼軌投入使用[5]。

2.3 道床整治

在普速鐵路工程投運(yùn)期間，如果長時間未整治道床，受到列車散落污垢雜物和列車沖擊作用力影響，道床的變形量將持續(xù)積累，易出現(xiàn)道床板結(jié)、翻漿冒泥與松散沉陷現(xiàn)象。因此，工作人員應(yīng)定期沿鐵路鋼軌進(jìn)行巡查，根據(jù)道床使用情況來設(shè)定整治周期，定期對鐵路道床開展全面性的整治工作。例如，以人工方式清除鐵路局部區(qū)段中分布的石渣、泥土與煤炭等雜質(zhì)，更換嚴(yán)重磨損的道砟與軌枕，對鐵路兩側(cè)邊坡開展破底清篩作業(yè)。如此，可以有效減小所駛過鐵路列車對鋼軌接頭部位造成的沖擊影響，預(yù)防道床板結(jié)、翻漿冒泥現(xiàn)象出現(xiàn)[6]。

2.4 接頭軌縫調(diào)整

針對鋼軌接頭大軌縫問題，在普速鐵路工程施工階段，必須遵循相關(guān)技術(shù)規(guī)程，根據(jù)特定計(jì)算公式來驗(yàn)算及預(yù)留軌縫，綜合分析環(huán)境溫度與現(xiàn)場情況等因素，適當(dāng)對軌縫大小進(jìn)行調(diào)整，確保軌縫均勻，禁止在極端氣候條件下開展軌縫調(diào)整作業(yè)，預(yù)防脹軌與斷軌現(xiàn)象出現(xiàn)。隨后，在軌道布設(shè)后，應(yīng)設(shè)置配套的防爬器。同時，在普速鐵路投運(yùn)期間，工作人員定期對咽喉地段和長軌條地段等重要地段進(jìn)行巡查，如果出現(xiàn)大軌縫問題，或是連續(xù)分布3個及以上數(shù)量的瞎縫，應(yīng)使用液壓軌縫調(diào)整器等設(shè)備，快速對大軌縫和瞎縫進(jìn)行調(diào)整。

2.5 鋼軌質(zhì)量控制

在普速鐵路竣工驗(yàn)收環(huán)節(jié)，重點(diǎn)檢查鋼軌接頭部件結(jié)構(gòu)完好性與施工質(zhì)量，如果存在鋼軌軌端脆性過大、接頭松動、軌縫過大、軌頭肥邊等質(zhì)量問題時，進(jìn)行返工處理，重復(fù)對鋼軌質(zhì)量進(jìn)行檢測，在確定鋼軌質(zhì)量符合施工標(biāo)準(zhǔn)后，再將普速鐵路工程交付使用，以此來預(yù)防鋼軌接頭聯(lián)結(jié)零件失效、接頭不正常磨損、軌端剝落掉塊等質(zhì)量病害的出現(xiàn)[7]。

2.6 加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)力度

為提高普速鐵路維護(hù)保養(yǎng)工作效率及質(zhì)量，提前預(yù)防和有效解決鋼軌接頭病害問題，突破傳統(tǒng)維護(hù)模式的局限性，應(yīng)采取以下措施：第一，構(gòu)建長效維護(hù)保養(yǎng)機(jī)制，根據(jù)鋼軌接頭病害情況與工程投運(yùn)情況，明確鐵路鋼軌接頭維護(hù)保養(yǎng)工作范圍與內(nèi)容。同時，明確劃分各部門人員的具體職責(zé)范圍，引入權(quán)責(zé)機(jī)制，在受人為因素致使鋼軌接頭出現(xiàn)病害問題時，對相關(guān)責(zé)任人進(jìn)行追責(zé)懲處。同時，明文規(guī)定鋼軌接頭日常維護(hù)與定期檢修開展頻率、工作流程和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。第二，嚴(yán)格執(zhí)行《普速鐵路線路修理規(guī)則》，根據(jù)鋼軌接頭病害類型與嚴(yán)重程度，結(jié)合修理規(guī)則開展標(biāo)準(zhǔn)化的維護(hù)保養(yǎng)工作。例如，定期對鋼軌接頭使用工況進(jìn)行檢查，如果馬鞍形磨損長度超過300mm，必須更換全新的鋼軌與接頭處失效軌枕，禁止采取鋼軌補(bǔ)焊等處理方式。同時，堅(jiān)持“治小治早”原則，及時發(fā)現(xiàn)并解決鋼軌接頭病害，如鞍形磨損量超過0.6mm后必須開展軌面修整打磨作業(yè)。

2.7 特殊地段嘗試鋼軌焊接工藝

在普速鐵路工程中，小曲線半徑接頭、道岔接頭與鐵路橋梁接頭等特殊地段的鋼軌持續(xù)受到離心力、列車荷載、橋梁變形等因素影響，且此類地段鋼軌接頭構(gòu)造較為特殊，如果采取傳統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)方法，難以取得預(yù)期成效，易出現(xiàn)鋼軌接頭病害問題。因此，針對此類特殊地段，可選擇采取鋁熱焊等焊接工藝，對部分鐵路進(jìn)行焊接處理，將普通鐵路軌道改造為無縫鐵路，從根本上解決鋼軌不連續(xù)性問題。

3 ?結(jié)語

綜上所述，為保證普速鐵路安全運(yùn)營，有效控制線路質(zhì)量，預(yù)防鋼軌接頭病害問題出現(xiàn)。相關(guān)管理部門應(yīng)深入了解鋼軌接頭病害問題的產(chǎn)生原因，針對性采取有效的鋼軌接頭整治措施，做好線路維護(hù)保養(yǎng)工作，以推動我國鐵路事業(yè)的健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐曉迪，肖炳環(huán)，劉金朝，等.高速鐵路鋼軌接頭動態(tài)響應(yīng)特性研究[J].中國鐵路，2021（1）：46-53.

[2] 陶德鵬.普速鐵路道岔病害分析及改進(jìn)措施研究[D].大連：大連交通大學(xué)，2018.

[3] 劉磊，孟海洋，李超.關(guān)于普速鐵路鋼軌接頭病害的分析與整治措施[J].城市建筑，2020，17（8）：153-154.

[4] 張洪偉.淺談鋼軌接頭病害分析及整治措施[J].黑龍江科技信息，2016（27）：144.

[5] 任凱.普速鐵路道岔區(qū)鋼軌打磨技術(shù)研究[D].北京：中國鐵道科學(xué)研究院，2020.

[6] 王繼文.高速鐵路道岔傷損與小機(jī)打磨技術(shù)研究[D].北京：中國鐵道科學(xué)研究院，2019.

[7] 李育家.既有石長鐵路施工計(jì)劃管理及優(yōu)化研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2019.