東走行線鐵路提升設備狀態技術研究與應用

摘 要：為了提升設備狀態，實施了萊鋼東走行線鐵路重軌化升級、軌道不均勻下沉整治，找出了鋼軌接頭病害應對方法，開發應用了新型扣件，對小半徑曲線鋼軌磨耗嚴重、非標道岔改標準型道岔進行了技術攻關，提升了線路運行可靠性，降低了設備維修成本。

關鍵詞：鐵路；狀態；可靠性

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

1 前言

多年來，萊鋼所有大宗原燃材料的到達和產品的外發主要是通過萊鋼接軌站完成，區間只有一條東走行線，因其不可替代的重要性，建成以來從未進行過系統的大規模升級改造。隨著大功率重型機車車輛不斷投入使用，運量成倍增加，該段線路技術狀態越來越不能適應安全、高效、快捷的運輸生產需要，各種病害層出不窮，維護、維修費用大幅增加，事故隱患時有發生。提升該段線路的設備運用狀態，消除各類安全隱患，是擺在技術人員面前的一項刻不容緩的任務。

2 現狀分析

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9.6km，擔負大宗原燃料輸入和產品外發的同時，還兼顧為燒結、煉鐵、煉鋼、連鑄、軋鋼等多項工藝流程服務。長期的超負荷運用，各項經濟技術指標逐年下降，分析線路運用狀況，主要問題有：

（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，運用中由于軌型輕和扣壓力不足致使鋼軌爬行，對軌道結構的整體和穩定性起破壞作用。

（2）線路路基運用多年來未進行過有效的大修處理，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384個，病害多由此產生。據統計，東走行線鋼軌因接頭處傷損而換下來的占更換總數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非標道岔已屬市場淘汰型號，側向通行能力低，技術標準和各種配件有別于現行標準道岔，養護、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置受限，車輛通過時離心力比正常情況下大2.5倍，外軌磨耗加劇，給行車安全帶來較大隱患，維修、維護費用較高。

3 技術改造措施實施結果與分析

3.1 實施換軌及新型扣件技術研究與應用

鋼軌的重量越大，力學性能越好，在相同條件下使用壽命越長。目前萊鋼鐵路使用的鋼軌基本以P50型為主，隨著機車車輛軸重和貨運量的提高，鋼軌向重型化發展是大趨勢，本次技術改造選擇了長度25m/根的P60型重軌。為減少單股更換對曲線要素的影響，在曲線段和直線段上、下股同時進行更換，軌面高差及內側錯牙由專人配合焊補順坡處理，避免施工過程中車輛通過時的重大安全隱患。

常用的扣板式扣件由于其本身結構方面的缺陷，螺母擰得過緊會使彈簧墊片失去彈性，過松又會減小扣壓力。經過與工務配件廠家多次溝通，共同開發了一種C型扣件，該扣件用高強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，且在動載作用下的扣壓力損失小，通過運用實踐證明，扣件無松動脫出現象，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題，消除了安全隱患。

3.2 軌道不均勻下沉導致線路幾何尺寸變形問題研究與解決

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營初期表現較明顯，經過一段時間后趨于穩定，因此，線路的軌道下沉主要是道床下沉。經過長期觀測我們發現一是在列車動載荷的反復作用下，壓力和振動力使碎石破損，棱角被磨，顆粒間摩擦阻力降低，石砟產生“流動”引起下沉；二是雨水的滲透，進一步減小了顆粒間的摩擦系數，加速下沉發展[1]。表1是東走行線徐家莊至編組站線路的實測軌道下沉量。

由表1可以看出軌道的最大下沉量達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。針對這個問題我們對現有道床進行了橫斷面調整，根據下沉量的不同對線路起道并增補石砟，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，另外為避免因枕下中部支撐產生過大的負彎矩，在軌枕中間產生橫向裂紋，將軌枕底下中部道床掏空或使其保持疏松。

3.3 過渡減震接頭夾板的技術應用。

普通魚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，而過渡減震夾板是安裝在鋼軌外側，結構形式在原夾板的基礎上進行改進和加強，增加了能夠承受輪載的部分，中部一定長度范圍內加高至鋼軌頭部以上，這一部分在軌縫處起到“橋梁”作用，車輪通過軌縫時與過渡減震夾板的頂部 同時接觸，車輪外部踏面軋在夾板上通過，相當于使鋼軌的軌線由中斷式變為連續式，緩解了軌縫和鋼軌錯牙臺階的影響，減小了輪對對軌縫的沖擊，同時由于夾板截面變大，彎曲應力變大，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 小半徑曲線鋼軌調邊使用技術的研究與應用。

煉鋼站至軋鋼站之間存在一段半徑為180m的小半徑曲線，外股鋼軌側磨嚴重。針對這一問題，首先對側磨形成的原因進行了初步分析[2]：曲線鋼軌在使用過程中起到導向列車輪對的作用，實際受力狀況是除了受到垂直方向的壓力外，還存在一水平側向力，這個力是無法避免的，正是這個力造成了鋼軌側磨。既然側向力無法避免，那么只有想辦法盡量降低側磨對鋼軌壽命造成的影響，通過查閱技術資料和多次試驗，側磨量大于10mm的鋼軌，軌頭變小，踏面變窄，不能達到穩定的技術標準，所以選擇了側磨量為8～10mm的鋼軌上下股對調使用，使鋼軌的原作用邊變為非作用邊，原鋼軌外側完好的非作用邊得到充分利用，延長鋼軌使用壽命，充分發揮了鋼軌的潛能。調邊后的鋼軌具有足夠的強度和剛度，每根鋼軌可以延長使用壽命50%，而且節約了新舊鋼軌的倒運費，減少了維修工作量。

3.5 四組非標道岔更換標準道岔改造技術方案實施

煉鋼站南咽喉18#、22#、28#、36#道岔目前已屬市場淘汰型號，運用至今養護、維修難度極大，該處已經成為制約整段線運輸能力提高的薄弱環節。通過查閱有關技術標準得知增大道岔導曲線半徑是提高車輛側向過岔速度的主要途徑，經多次現場實地勘察、測量，選擇了通過性能更好的1/9標準道岔代替1/8非標道岔。表2是兩種型號道岔主要尺寸對照表[3]。

從表2看出由于增大了道岔導曲線半徑，減少了車輪對道岔各部分的沖擊，道岔的側向通過速度提高了20%，同時增加了機車、車輛過岔安全系數。

4 結論

運用實踐表明：各項改造技術的實施，有效提高了東走行線的運輸效率。在投入較少資金的同時消除了重大安全隱患，提高了機車、車輛運行的安全可靠性，節約了大量的材料購置費用及維修費用。

參考文獻：

[1]李振江等.萊鋼冶金鐵路的發展現狀及問題對策[J].山西建筑，2010.

[2]龔積球等.輪軌磨損[M].中國鐵道出版社，1997.

[3]鐵道部主編.工業企業標準軌距鐵路設計規范[M].中國計劃出版社，1989.

作者簡介：石磊（1979-），山東泰安人，本科，工程師，主要從事企業冶金鐵路設備與技術管理工作。