鐵路線路小半徑曲線地段病害綜合防治措施研究

郭軍利

(西山煤電(集團(tuán))有限責(zé)任公司鐵路公司 太原 030053)

引言

鐵路承載著較大的客運與貨運壓力，是國民經(jīng)濟(jì)的大動脈之一。鐵路安全運行關(guān)乎國計民生，其維護(hù)與運營管理必須常態(tài)化。但是目前受各種因素的影響，鐵路運行中也常常面臨曲線地段病害嚴(yán)重的問題，需要在鐵路維護(hù)中重點關(guān)注。鐵路線路設(shè)備狀態(tài)良好，才能確保鐵路運行的穩(wěn)定與安全，才能達(dá)到理想的運營效果。因此關(guān)于鐵路線路曲線地段病害成因的分析及整治措施的探討具有現(xiàn)實必要性。

1 鐵路曲線病害成因分析

鐵路線路在列車運行過程中承受列車載荷，主要作用是引導(dǎo)列車運行方向。理想狀態(tài)下的鐵路線路直且平，沒有曲線。但由于自然條件限制，鐵路鋪設(shè)中受山水、沙漠、礦區(qū)、城鎮(zhèn)等綜合影響，隨地形條件的起伏和彎曲鋪設(shè)，會出現(xiàn)曲線路段，這勢必形成鐵路曲線，導(dǎo)致鐵路曲線地段病害的因素較為綜合。一般情況下，鐵路列車運行需要軌道導(dǎo)向，車體運行的過程中在慣性作用下無法改變運行方向，而曲線地段則扮演導(dǎo)向調(diào)整的重要角色，借助曲線地段不斷調(diào)整列車的運行方向，最終實現(xiàn)方向的完全改變。這也意味著車體運行的方向與曲線軌道的方向始終是對立的矛盾體，而曲線地段也一直是鐵路線路上的最薄弱環(huán)節(jié)，很容易出現(xiàn)曲線地段病害。綜合來說，鐵路曲線地段病害成因不同對應(yīng)的病害類型也有差異[1]。

1.1 鋼軌傷損導(dǎo)致的曲線病害

這是鐵路線路中最為常見的曲線地段病害，尤其是小半徑曲線路段，鋼軌側(cè)磨、波磨及接頭損傷是曲線病害的主要表現(xiàn)，而某些情況下，側(cè)磨也會導(dǎo)致鐵路線路曲線軌距擴(kuò)大。

1.2 軌道幾何尺寸超限引發(fā)的病害

鐵路曲線地段相較于其他鐵路地段其曲線高低、軌距等更多變，隨著列車運行帶來的鋼軌側(cè)磨痕跡加重，軌距不斷擴(kuò)大，因此軌道幾何尺寸超出限制引發(fā)病害。

1.3 因聯(lián)接件松動產(chǎn)生的曲線病害

當(dāng)列車正常運行，其會對鐵路曲線產(chǎn)生較大的垂直沖擊力和橫向作用力，當(dāng)鐵路線路曲線半徑偏小，兩種力超出限制數(shù)值，容易引發(fā)鐵路中夾板及接頭線路段枕軌螺栓的失效，也常常伴隨枕軌擋肩的瞬間破損。

1.4 曲線鵝頭病害與接頭支嘴病害

在鐵路線路曲線地段病害中也有曲線鵝頭病害與接頭支嘴病害問題。其中曲線鵝頭病害產(chǎn)生的原因主要有曲線附近直線方向不正、目測撥道誤差等，曲線鵝頭方向上線路不圓滑，加劇鋼軌磨損。而接頭支嘴危害主要由鋼軌彈性和硬彎引起，這在小半徑鐵路曲線上表現(xiàn)最為明顯。

2 鐵路線路曲線地段病害的危害分析

鐵路事業(yè)發(fā)展迅速，列車頻次增加，鐵路線路運載壓力加大，鋼軌的側(cè)面磨損與剝落情況在一些地區(qū)十分突出。有的磨損嚴(yán)重地區(qū)每隔八個月就需要更換鋼軌，嚴(yán)重的磨損與剝落影響到鋼軌壽命，特別是波浪形的磨損，縮短鋼軌服役年限。部分鐵路路段運營管理不佳，測速不及時，檢修不徹底，單純地憑借現(xiàn)場經(jīng)驗調(diào)整超高，導(dǎo)致超高與速度無法匹配，進(jìn)而影響鋼軌壽命，使得鐵路線路曲線地段的病害更為嚴(yán)重，增加了列車運行的風(fēng)險。如果曲線地段病害整治不及時，會影響行車穩(wěn)定，甚至導(dǎo)致列車的顛覆[2]。

3 鐵路線路小半徑曲線地段病害的有效整治措施

3.1 讓鐵路線路曲線地段養(yǎng)護(hù)常態(tài)化

曲線地段病害的整治應(yīng)對，當(dāng)務(wù)之急是防患于未然，加強(qiáng)曲線地段的養(yǎng)護(hù)與重點關(guān)注。針對那些病害高發(fā)的曲線地段，要重點保護(hù)，走“防治結(jié)合”與“修養(yǎng)并重”之路。如小半徑曲線地段的養(yǎng)護(hù)要常抓不懈，檢修養(yǎng)護(hù)徹底。具體來說，要基于設(shè)備養(yǎng)護(hù)做好曲線的強(qiáng)化，確保路基參數(shù)符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，確保路肩平整與排水暢通，及時做好路基基礎(chǔ)變化對上部建筑的變形刺激預(yù)警工作，及時更換失效設(shè)備、零部件等。與此同時,要基于設(shè)計的曲線要素測定曲線位置，以曲線頭尾標(biāo)志進(jìn)行曲線位置的固化，引入計算機(jī)技術(shù)測量現(xiàn)場，對不正線路加以撥正。

3.2 合理設(shè)置曲線外軌超高

現(xiàn)在鐵路路線的緩和曲線和曲線線形采取的是三次拋物線，不能很好地滿足正矢和超高圓順過度的要求，會導(dǎo)致緩和曲線起點和終點處出現(xiàn)附加動力刺激，要合理地設(shè)置曲線外軌超高。固定緩和曲線的頭尾位置，正確標(biāo)記，多次校對，及時發(fā)現(xiàn)異變，及時用偏角法、角圓法進(jìn)行校核，確保位置正確。要合理設(shè)置緩和曲線頭尾的超高，于起點和終點處進(jìn)行改善，不同曲線確定合理取值。嚴(yán)格計算、校對，減少緩和曲線起點和終點的誤差標(biāo)準(zhǔn)，避免負(fù)誤差和正誤差問題[3]。為了減少緩和曲線起點和終點所承受的附加動力壓力，要減少附加動力壓值。通過合理設(shè)置曲線加寬，避免離心力作用下導(dǎo)致的車輪游動引發(fā)的列車顛覆。

3.3 鐵路曲線段病害治理方法

鐵路小半徑曲線段主要病害有頭尾方向不正、接頭支嘴和曲線段鵝頭等問題。

3.3.1 曲線頭尾方向不正的治理方法

(1)加強(qiáng)線路監(jiān)管，定期巡查小半徑曲線區(qū)域，進(jìn)行定期撥道，做好后期維修養(yǎng)護(hù)工作，將曲線方向撥好。待曲線的方向拔好后，及時現(xiàn)場正矢，正確計算撥正值，使拔正矢值在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)[4]。曲線正矢、矢距示意圖如圖1所示。

圖1 曲線正矢、矢距示意圖

其中:f-正矢，m；C-弦長,m；R-半徑，m 。

(2)定期對鐵軌的肥邊進(jìn)行打磨，定期替換掉損壞的軌枕、修整路基。

(3)鎖定小半徑曲線，避免線路發(fā)生爬行。加強(qiáng)搗固，夯實鐵路道床，提高道床阻力。保證曲線的軌距、水平正確,不超限。

(4)巡查中對于曲線段彎曲的鐵軌及時更換，調(diào)整軌距，保證其完整[5]。

3.3.2 曲線段接頭支嘴治理方法

(1)曲線段拔道時應(yīng)避免在鋼軌兩處端頭，預(yù)防因拔道導(dǎo)致鐵軌彎曲或向外支出。

(2)為預(yù)防鐵軌橫向偏移，可在支嘴處安裝地錨，通過軌距桿力量防止偏移。

(3)為消除鐵軌曲線段接頭支嘴問題，還可在鐵軌接頭處安裝橋式夾板，借助夾板產(chǎn)生的回收力抵消[6]。橋式夾板現(xiàn)場應(yīng)用如圖2所示。

圖2 橋式夾板現(xiàn)場應(yīng)用

3.3.3 曲線端“鵝頭”治理方法

(1)對曲線段進(jìn)行拔道時，應(yīng)遵守“由外向內(nèi)”的原則，即由曲線的兩邊向內(nèi)部進(jìn)行撥道，這樣可防止誤差導(dǎo)致鐵路曲線端頭產(chǎn)生“鵝頭”。

(2)還可借用“中央法”目測進(jìn)行撥道防止和消除“鵝頭”問題。

3.4 對小半徑曲線線路建立技術(shù)檔案

對小半徑曲線地段建立技術(shù)檔案，可探尋出曲線地段的病害發(fā)生規(guī)律，有針對性的制定預(yù)防治理措施；同時可減少工人的工作量，提高后期維修養(yǎng)護(hù)的作業(yè)效率[7-8]。

3.5 有重點地做好曲線病害的整治

鑒于小半徑曲線在鐵路線路曲線地段病害中的多發(fā)性與危險性，要有重點地做好小半徑曲線病害的整治。具體來說，加強(qiáng)日常養(yǎng)護(hù)，加大檢修頻次，在軌距不方便調(diào)整的情況下，建議使用特質(zhì)的鐵軌擋板，選用加寬尼龍座。此外要著眼于鋼軌支嘴病害管理，主要是以精細(xì)化管理實現(xiàn)軌縫的及時調(diào)整，避免接頭頂死。要強(qiáng)化小半徑曲線的細(xì)節(jié)管控，讓床道保持良好的排水性能，增加彈性程度。根據(jù)線路橫移及曲線半徑情況，增加曲線外側(cè)的肩寬度。要定期打磨處理波浪形的磨損，可以使用油漆涂抹磨損部位。建議在有條件的情況下，在小半徑曲線上用耐磨淬火軌代替[9-10]。

4 結(jié)束語

鐵路承載著較大的客運與貨運壓力，作為國民經(jīng)濟(jì)的大動脈，鐵路安全運行關(guān)乎國計民生，其維護(hù)與運營管理必須常態(tài)化。鐵路線路曲線地段病害影響列車的安全運行，曲線病害問題不容忽視，要加強(qiáng)鐵路線路的曲線維修與養(yǎng)護(hù)，將曲線地段病害作為鐵路工程的重點養(yǎng)護(hù)關(guān)注對象，讓曲線地段病害的整治真正落地。鑒于當(dāng)前鐵路線路運行壓力的加大，技術(shù)的創(chuàng)新也必不可少。技術(shù)創(chuàng)新、線路性能改良與日常檢修養(yǎng)護(hù)結(jié)合起來，創(chuàng)新理念，轉(zhuǎn)變認(rèn)知，實現(xiàn)曲線病害的可控化，降低損失，確保鐵路的安全穩(wěn)定運行。