淺析提速道岔直尖軌側磨病害的原因和整治

張曉楠 丁磊

摘 要：隨著科學技術的進步，鐵路事業蓬勃發展，列車速度越來越高，對線路質量標準要求也越來越高。列車通過道岔時輪軌間的沖擊使道岔磨耗日益嚴重，作為鐵路三大薄弱環節之一的道岔維修養護至關重要。本文結合實際情況對提速道岔直尖軌側磨的危害、產生的原因、整治方法進行了分析歸納，實踐效果良好。

關鍵詞：提速道岔;直尖軌側磨;分析;整治

中圖分類號：U213.6 文獻標識碼：A

0 引言

為了滿足我國開行快速列車的需要，消除道岔限速因素，改善列車過岔平穩性，提高綜合經濟效益，二十世紀初期我們國家開始更換提速道岔，該道岔為列車提速發揮了重要作用。列車提速對提速道岔的養護也提出了更高的要求，其中整治道岔晃車成為線路工區各項工作中的重中之重。

1 維修養護發展現狀

在整治道岔晃車中，通過長期的實踐發現，在整治道岔尖軌處水加病害時，岔前及岔中各部幾何尺寸均良好，但始終不能消滅水加病害，通過進一步的調查分析，發現主要原因是直尖軌側磨造成，如不徹底整治，即可造成岔前、岔中重復無效作業，浪費工時、人力，并可能形成有害作業，直接影響提速行車安全。下面本文從提速道岔直尖軌側磨病害進行了綜合分析，并采取了如下整治方法。目前研究發現輪軌間的磨耗大致有兩種，一種是正常磨耗，即保證輪軌粘著及正常牽引、制動所必須的摩擦力而產生的磨耗。另一種為列車通過曲線時（包括側向通過道岔），由于輪軌沖擊及輪軌間的滑動等因素而產生的非正常磨耗。根據現場觀測及對尖軌工作情況的分析，我認為導致列車側向通過道岔時尖軌磨耗、軋傷的主要在于輪軌間的非正常磨耗。而尖軌的側向磨耗與軋傷程度又取決于以下幾個方面：

1.1 車輪對尖軌的撞擊

列車由直線進入道岔側線時，曲尖軌迫使其改變運行方向的瞬間，輪軌間發生猛烈的撞擊。實踐中該道岔尖軌長度為6.25 m，采用的是全切線型藏尖式尖軌，尖軌刨切部分的強度由后向前隨刨切量的增加而減弱，尖軌尖端最為薄弱，極易被車輪軋傷。因此，當列車側向通過道岔轉轍部位時，曲尖軌的前半部分頂寬20 mm～50 mm范圍內承受來自車輪的垂直壓力和水平推力大于其它部分，再加上尖軌的材質不耐磨，尖軌頂鐵支承力大等方面的原因，造成尖軌側向磨耗嚴重。

1.2 日常道岔養護維修質量低

隨著運量的不斷增加，列車通過次數的增多。列車進站速度快、質量大，對設備的破壞相應增大，致使道岔及前后線路的軌向、軌距、高低、水平、軌枕吊板等設備病害極易發生，甚至超過維修保養的標準。當列車側向通過道岔時，因導曲線不設置超高，必然產生較大的離心力，增加了車體的搖晃和顛簸的幅度，加大了橫向和豎向的沖擊力，輪軌游間值變小，加劇輪軌間的撞擊與磨耗。

另外，機車車輛輪緣、踏面的技術狀態及轉向架工作性能的好壞也是導致尖軌磨耗的相關因素。

2 側磨的危害

（1）直尖軌的側磨，造成岔前、尖軌與道岔的軌向不良，使水平加速度增大，影響列車進岔的平衡，從而直接導致道岔晃車，影響列車舒適度。（2）直尖軌的側磨易造成尖軌工作面的傷損，繼續發展有車輪爬上尖軌的可能，危險時可能造成翻車。（3）側磨量的不斷增加造成列車車輪踏面與鋼軌的接觸情況繼續惡化，導致軌距變大，引起列車蛇行運動，行車平穩性降低，旅客舒適度也降低。（4）直尖軌的側磨，縮短尖軌使用壽命，增大了生產成本。（5）提速道岔的尖軌藏尖結構決定了直尖軌的側磨和對應曲基本軌的側磨互為因果，形成惡性循環，同時影響整組道岔的軌向[4]。

3 側磨產生的原因

造成直尖軌側磨的因素十分復雜，除與鋼軌材質、通過總重、速度、車輪踏面磨耗等工務部門無法消除的因素有關外，主要與以下兩個方面關系密切：

3.1 軌道幾何狀態不好

道岔及其前后鄰近線路軌道幾何狀態的好壞直接關系到列車能否平穩地通過道岔。在線路幾何狀態中的軌向水平、水平三角坑、空吊板尤為重要。各項參數中如有某一項不能達到標準要求，都直接影響列車的平穩運行，當列車通過道岔時引起了列車振動和蛇形運動，同時導致輪軌接觸力明顯增大，從而使鋼軌產生磨損。因此，在日常保養中應始終保持道岔及其前后鄰近線路50 m～100 m軌道幾何狀態的良好，做到軌距偏差±1 mm，軌距變化率不超過0.5‰，水平、軌向、三角坑最大偏差2 mm，順坡率0.5‰，無動態空吊板。

3.2 轉轍部分結構狀態不良

直尖軌的線性不好（俗稱尖軌不直），會造成列車在尖軌部位產生橫向搖晃，如果這個橫搖擺力長期作用于鋼軌的某一點，那么這一點就很可能產生側面磨耗，而AT型尖軌如果在制造時線性不良，現場用普通彎軌器是無法矯直的。曲基本軌第一彎折點位置偏前或偏后都會造成車輪對尖軌尖端的沖擊，使尖軌作用邊產生側面磨耗，尤其是彎折點偏后，將造成尖軌尖不完全藏于基本軌內，車輪直接沖擊尖軌尖端。直尖軌與曲基本軌頂鐵之間不緊靠，間隙較大，造成尖軌中部在動態情況下產生彈性擴張，也會造成車輪的左右搖擺，造成尖軌尖端側磨[4]。

4 整治方法

（1）作業時對尖軌進行細致調整，保證4塊頂鐵均牢固，密靠（縫隙控制在1 mm內）。

（2）將已經達到磨損標準的直尖軌、曲基本軌進行更換，更換前注意檢查尖軌的線性和曲基本軌的彎折矢度，達標后進行更換，更換時注意調整好第一彎折矢度，達標后進行更換，更換時注意調整好第一彎折點的位置，更換后，配合電務部門調整直尖軌的豎切部分，使尖軌刨切部分與曲基本軌完全吻合，尤其要保證尖軌尖端的密靠。

（3）對道岔內高低、水平，我們采用內燃搗固機搗固（眼鏡蛇）的方法進行全面起道搗固，重點是注重轍叉部分、轉轍部分搗固，消除空吊板，保證軌面的平順和軌下彈性均勻，對部分軌距、直距進行全面調整，用彎軌器矯正直基本軌的小彎，保證直基本軌一側的軌向直順。對道岔及前后線路的幾何狀態進行全面整治，尤其是線岔結合部，必須保證軌向目視直順，用10 m弦量矢度在2 mm內，軌面平順，無高低水平不良，保證列車進岔時的平穩和兩股鋼軌的受力均勻，消滅車體擺動，盡力減小車輪對尖軌的沖擊，控制側磨病害的產生和發展。整治標準：軌距標準不大于±1 mm，變化率不超過0.5‰，水平不大于2 mm，并要求岔區做成一側高，水平順坡變化率不超過0.5‰，高低、軌向標準不超過3 mm，支距作業標準不超過1 mm，扭曲量不超地3 mm，軌面和作用邊不平順不大于0.3 mm。尖軌頂鐵不密貼不大于1 mm，軌枕要求無吊板。查照間隔不小于1 391+1 mm，護背距離不大于1 348-2 mm，扭距達到100-150 N.m。

（4）加強道岔的經常保養和維修。1）加強探傷檢查以及移位觀測。由于尖軌和心軌可自由伸縮，故必須嚴格作業軌溫允許范圍安排養護維修作業，加強道岔區薄弱處所的養護和維修，注意方向，軌距的變化，注意道床阻力的保持;2）及時整修鋼軌病害，矯直鋼軌硬彎，焊補打磨鋼軌，綜合整治接頭病害，特別是要加強對尖軌、可動心軌、轍叉的打磨和焊修，以延長使用壽命;3）做好道岔重點部位的加強工作，包括尖軌根端、可動心軌密貼部位，轍叉等關鍵的薄弱處所;4）加強膠接絕緣接頭的養護，保持接頭兩端結構剛度一致;5）做好焊縫平面、側面平直度的打磨工作，做好焊縫養護工作;6）每年至少進行二次全面的螺栓涂油和復緊工作，保持扣件應有的扭力矩;7）加強提速道岔的綜合維修工作，保持提速道岔的軌距、水平、方向、高低及各部分間隔尺寸經常處于良好狀態，預防病害的發生。在技術上做到全面改善軌道彈性，全面調整軌道幾何尺寸，全面整修和部分更換零部件，在作業過程上必須遵循焊補打磨、道床輪篩、全面起道搗固三大程序，從而延長提速道岔的使用壽命。

（5）焊補尖軌，解決尖軌掉塊嚴重的問題。對道岔進行綜合整治后，改善了尖軌的工作條件，尖軌的側向磨耗得到了一定的控制，但發現尖軌存在掉塊問題沒有得到解決。于是，我們根據以前對傷損鋼軌、錳鋼轍叉進行焊補能延長使用壽命總結出來的經驗，確定了對掉塊尖軌進行焊補的方法。尖軌掉塊傷損的標準我們參照鋼軌的輕、重傷標準即輕傷：長度超過15 mm，深度超過4 mm;重傷：長度超過30 mm，深度超過8 mm。尖軌掉塊焊補要求焊補后既要安全又要堅持持久，通過分析尖軌的材質，選用相應的焊條。我們采用焊、磨相結合的方法，即在焊補前，用角向砂輪機將掉塊處磨光清除雜質，以便使焊補層有良好的接觸。焊完一層后，用手錘擊打焊層，增大附著力。用水冷卻后，用砂輪機磨去焊層表面的雜質露出光面，繼續焊補。如此這樣反復焊反復磨，直至焊填部分高出尖軌母材2 mm～3 mm，再打磨至尖軌面平順，以保證焊補層的剛度。焊補完畢后，將尖軌作用面和非作用面的焊流用砂輪機打磨平整，經車站和電務部門對該道岔進行扳動、調試，保證焊補后的尖軌定位后沒有頂阻現象，道岔能良好使用。實踐中尖軌焊補效果一般一次能使用一個月，可以使尖軌的使用壽命延長一個月，每根尖軌焊補5～6次再更換，每年就能節省5～6根尖軌。

5 整治后達到的效果和經濟效益

通過對道岔進行綜合整治，使道岔的軌向、軌距、高低、支距得到了控制，各部幾何尺寸達到了規定的標準，減少了道岔的病害。實踐證明，采取上述措施整修后，提速道岔直尖軌側磨現象得到了有效控制。線岔方向良好，徹底消滅了因線岔銜接不良造成的晃車，為列車提速提供了強有力的保證，保證了設備和行車的安全。同時延長了尖軌的使用壽命，進而節省生產開支。提速道岔的維修保養標準，對鐵路事業發展具有至關重要的意義，因此在標準上要高一格，質量上要嚴一檔。對重點頑癥要不斷研究新工藝、新手段進行整治，不斷總結新的有效的養護流程和工藝，以確保道岔質量滿足列車運行的需要。

參考文獻：

[1]楊飛，王璞，孫加林，等.高速道岔尖軌磨耗規律及對動力學性能的影響[J].鐵道工程學報，2020（3）：13-20+66.

[2]劉國敬.S700K提速道岔維修與整治探討[J].中國新通信，2020（16）：66.

[3]劉壯.提速道岔運用維修與結合部病害整治方法[J]. 中國新技術新產品，2019（8）：96-97.

[4]貢照華，夏景山，樓少俊.提速道岔直尖軌側磨的分析與整治[J].鐵道標準設計，2003（2）：8-10.