合金鋼組合轍岔單根更換傷損軌件技術研究

楊志斌 中國鐵路上海局集團有限公司蚌埠工務段

既有線有砟軌道結構以其彈性道床及鋼軌件結構構成其特有結構形式，軌道結構又分成區間輪軌結構及機車車輛轉線所需的道岔結構，而道岔以其結構復雜，岔區軌道結構縱橫向剛度不均勻分布及軌線中斷、結構不平順的因素，輪軌作用劇烈目。目前，在全路范圍內，工務部門更換傷損轍岔時，都采取整組更換的方法，施工時間至少需要120 min（含鋼軌焊接、打磨時間），另外，施工前準備、施工后舊料回收等工作非常繁重，需要提前將轍岔心運送至相關車站備料區，整個過程需要投入大量人力、物力及天窗資源，在已經繁重的運輸與施工矛盾之間更加劇了運輸計劃的編排。綜上所述，一種有效快捷的更換轍岔心的施工工法迫在眉睫，本文根據多年來現場探索，逐步形成一套行之有效的快捷的更換轍岔心的施工工法，以期對既有線道岔養修技術提供有益的思路。

1 新技術研究目標

（1）天窗資源運用目標：既有更換轍岔心天窗時間120 min（兩個天窗）；新工法目標更換轍岔心天窗時間40 min～50 min（一個天窗）；

（2）勞力組織運用目標：既有更換轍岔心30人；新工法單根更換轍岔心8人；

（3）工法程序目標：既有轍岔更換：第一天窗推運軌料-第二天窗更換轍岔心-回收舊料；新工法單根轍岔心：在一個天窗內實施完畢。

（4）安全風險控制目標：更換既有轍岔心：人員及天窗資源運用多，安全風險因素多，安全防控系數高新工法單根更換轍岔心：單一天窗內，人員利用少，安全目標簡易受控。

2 施工技術流程

根據合金鋼組合轍岔的構造及轍岔心軌部位易出現傷損特點，采取單獨對相關組件進行更換的技術，其主要施工流程：施工時拆卸心軌與岔跟水平螺栓及轍岔間隔鐵水平螺栓，直接將傷損心軌取出，更換新的心軌，然后恢復各部位聯結零件，經過專業專用儀器測量技術參數與設計技術參數比對，對新換心軌作用面、作用邊進行輪廓修正，恢復心軌翼軌構造差，再對既有翼軌進行修磨，最后用粘合劑進行螺栓封口。

2.1 單獨更換心軌技術在施工過程中存在的技術難點

針對單獨更換心軌在施工過程中存在心軌水平螺栓難以拆卸問題。我段采取對已下道的合金鋼組合轍岔進行解體試驗，聯系制造廠家共同確定施工最佳方案。最終確定只拆卸轍岔心軌部位的水平螺栓、岔跟水平螺栓、心軌與翼軌間隔鐵水平螺栓，其他部位水平螺栓不拆卸，螺栓拆卸后，直接將心軌取出然后進行更換。但是存在以下2項技術難點：

（1）轍岔心軌水平螺栓不易取出。貝爾轍岔心軌與岔跟軌采取3根水平螺栓進行聯結，且翼軌與心軌之間空間狹小，心軌松卸后水平螺栓不能正常取出。

（2）心軌間隔鐵及心軌不易取出、安裝。翼軌與心軌之間空間狹小，水平螺栓松卸完畢后，間隔鐵及心軌不易取出、安裝。

2.2 解決技術關鍵問題

2.2.1 轍岔心軌水平螺栓不易取出技術難題

在翼軌對應水平螺栓投影位置鉆55 mm眼孔取出心軌水平螺栓。通過利用改造后的鉆孔機在心軌水平螺栓對應的翼軌軌腰處鉆3個55 mm眼孔，如圖1所示，施工時卸3根心軌水平螺栓從翼軌軌腰對應鉆孔處將水平螺栓抽出。通過報廢岔心反復研究實驗解決了在鋼軌上鉆大孔徑圓孔問題，同時研究解決線上鉆孔消除噪聲、減輕鉆孔機重量、壓縮鉆孔時間和通過鉆孔效率問題。同時經過制造廠家對鉆孔后翼軌強度進行檢算，達到列車運行強度要求，該方案完全可以實施。

圖1 翼軌鉆眼示意圖

（1）由于心軌與翼軌空間小，在鉆孔機的前部研制快速卡軌器。利用杠桿原理研制快速卡軌器，研發新式控制鉆頭的軸承，使鉆頭孔經偏差在0.3 mm以內。

（2）研制新式功率大，體積小的靜音電機。

（3）研制了數模結合的自動進刀控制裝置，提高自動化程度。具體是鉆孔機在使用前設置好進刀參數，鉆孔機會自動按照要求進刀，自動進刀技術的使用減輕了職工的勞動強度，提高了工作效率，使鉆孔工作輕松完成。

（4）技術參數：鉆孔機鉆孔范圍，Φ9.8～Φ55 mm，電機功率 0.25 kW，工作轉速 150 r/min，裝、卸機時間 2 s～10 s。鉆一個55 mm圓孔時間小于3min，孔經偏差±0.25 mm。鉆孔機總重量15 kg左右。本機適用于P43 kg/m～P75 kg/m各種型號鋼軌鉆孔。

2.2.2 解決心軌間隔鐵及心軌不易取出問題

經過反復試驗，采取起道機與牙條壓機配合使用，使得間隔鐵及心軌能夠正常取出、安裝，如圖2所示。具體使用方法：用2臺起道機把曲股翼軌軌底抬到轍岔墊板扣件臺以上，再用牙條壓機撐開曲股翼軌末端，擴大翼軌與心軌之間的距離，依次取出 5、4、3、2、1 位間隔鐵，然后取出心軌，安裝時同樣采取該方法。

圖2 心軌拆卸示意圖

3 現場應用需求

我段砼枕道岔岔心基本合金鋼組合轍岔化，岔心傷損主要體現是心軌垂磨、掉塊病害，該傷損發展速率快，由于心軌垂磨、掉塊傷損下道的岔心占下道岔心75%及以上，針對岔心傷損更換，目前我段采取的是整組更換合金鋼組合轍岔。整組更換方法弊端較多，且安全風險大。一是成本高，更換一只合金鋼組合轍岔需要5萬元左右；二是更換前需要軌道車運輸，干擾正常運輸生產；三是更換需要勞力多；四是安全風險大，鋼軌焊接受自然條件及人為因素影響可能出現焊縫重傷風險、施工可能晚點影響正常運輸、施工過程中可能發生人身傷害等。因此，研究一項更換安全風險小、更換成本低、不需要軌道車運輸、不受自然條件影響的更換傷損岔心技術，是為現場解決養修實際問題且迫不可待的關鍵技術。

4 工法應用要點

4.1 新技術應用主要流程

合金鋼組合轍岔單根更換心軌施工主要分為三個部分：一是通過利用改造后的鉆孔機在心軌水平螺栓對應的翼軌軌腰投影處鉆3個55 mm眼孔，松卸心軌水平螺栓，從翼軌眼孔位置取出；二是松卸其他螺栓，取出間隔鐵，單根抽換舊心軌，換入新心軌，恢復螺栓；三是軌件打磨、螺栓封口。

（1）心軌水平螺栓對應的翼軌軌腰投影處鉆眼。更換心軌施工前，提前利用維修天窗在3根心軌水平螺栓對應曲股翼軌軌腰處鉆3個55 mm眼孔，施工時卸3根心軌水平螺栓從曲股翼軌軌腰對應鉆孔處將水平螺栓抽出（圖3）。

圖3 拆除心軌水平螺栓示意圖

（2）單根更換心軌。

第一步：拆除心軌部位扣件。松岔心范圍曲股站螺栓及間隔鐵水平螺栓，同時對間隔鐵水平螺栓外側墊圈編號。

第二步：用2臺起道機把曲股翼軌起到轍岔墊板扣件臺以上，用牙條壓機撐開曲股翼軌，依次取出 5、4、3、2、1 位間隔鐵（圖 4、圖 5）。

圖4 取出翼軌間隔鐵示意圖

圖5 拆除心軌后示意圖

第三步：取出舊心軌，同步更換壓饋膠墊，新心軌安裝復位。

第四步：對水平螺栓全部更換為新螺栓。先安裝1.2號心軌水平螺栓，再安裝1.2.3號間隔鐵及水平螺栓，然后安裝4號間隔鐵螺栓，后安裝3號心軌水平螺栓，最后安裝5號隔鐵及水平螺栓，復擰螺栓，對所有水平螺栓防松粘合劑封口（圖 6）。

圖6 安裝水平螺栓示意圖

（3）心軌平面打磨。測量各部技術參數，根據測量數據與設計參數比對，對于不匹配的部位進行平面及作用邊打磨，恢復設計技術參數，打磨后使用拋光。

4.2 技術標準要求

（1）通過測量翼軌垂磨3 mm以上不宜單根更換心軌。

（2）打磨后心軌、翼軌工作邊無肥邊、圓滑，軌面平順、無凹陷。

（3）心軌平面打磨后用1 m直鋼尺測量比對，υmax＞120 km/h 線路矢度誤差小于 0.3 mm,υmax≤120 km/h 線路矢度誤差小于0.5 mm。

（4）心軌組合拼接處無肥邊且圓滑。

（5）查照間隔不得小于1 391 mm、護背距離不得大于1 348 mm。護軌平直部分輪緣槽標準寬度為42 mm，容許誤差為+3 mm～-1 mm。轍岔心輪緣槽標準寬度為46 mm，容許誤差為+3 mm～-1 mm。

（6）心軌、翼軌降低值達標。

表1 心軌、翼軌降低值

（7）水平螺栓扭矩1 200 N.m～1 250 N.m。

4.3 現場應用注意事項

（1）更換前組織人員對轍岔前后50 m站螺栓進行復擰，確保螺栓扭力矩達標，防止轍岔水平拆卸后，岔心出現位移現象。

（2）氣溫過高時，應安排人員對轍岔前后鋼軌進行澆水降溫，防止心軌水平螺栓及轍岔間隔鐵水平螺栓拆卸后心軌位移。

（3）曲股翼軌鉆眼時，利用弦繩準確測量，確定鉆眼位置，確保心軌水平螺栓與眼孔在同一直線上，防止心軌水平螺栓不能正常取出。

（4）轍岔位置間隔鐵及墊片拆卸后要進行編號，以便準確對位安裝。

（5）心軌更換后一周內要安排對轍岔部位的水平螺栓進行復擰2次，確保螺栓扭力矩達標。

（6）更換同步對岔心進行全斷面搗固，改善道床彈性。

5 實施效果

5.1 現場施工效果

2017年5至10月分別對新馬橋站1.9#、唐南集站 8#、宿州站 8#、宿南站11.8.5#、西寺坡站5.11#道岔計9根傷損心軌進行單根更換施工。至今單根更換心軌后的岔心使用狀態良好，動態偏差值由更換前最大水加0.11、垂加0.13，更換后降低到水加0.06、垂加無數據，另外人體感覺明顯良好，增加了旅客列車舒適度。

5.2 經濟技術指標

單根更換一根心軌與更換一只岔心節約成本約4.7萬元。整組更換岔心需要支出成本6萬元左右，一是購買整組岔心新材料1.6萬元，二是動用軌道車送、收運輸成本、汽車使用費等2萬元，三是更換人工費用1.2萬元，四是焊接用前后配軌材料費0.6萬元，五是焊接費用0.5萬元。單根更換心軌需要支出成本1.33萬元，一是心軌材料費0.73萬元，二是更換人工費用0.6萬元（更換6人、防護2人、把關2人），其他無支出。

5.3 占用天窗資源少

整組更換岔心至少需要天窗120 min，單根更換心軌只需要50 min左右。

5.4 施工操作簡單

整組更換岔心準備工作繁重且復雜，提前需要軌道車運輸，施工前需要從軌料區用單軌車推運到更換岔位，施工當日需要把舊岔心推運到備料區回收。單根更換心軌就非常簡單，因為一根心軌只有200 kg，4個人可以輕松抬運，省去很多繁重的程序。

5.5 安全風險小

不需要在線上推運笨重岔心，避免勞動人身安全風險；不需要焊接，避免由于焊接可能出現的焊頭次重傷風險；不受自然條件影響，如氣溫高于35度、零下5度以下及雨天可以正常施工。

5.6 提高專業技術人員科研的積極性

該技術現場應用成功，給參與該項新技術研究的干部職工很大的鼓舞，提高他們養修過程攻堅克難的積極性，為完成其他項目的技術攻關堅定了信心。