道床輪廓器在道床整修作業中的運用與研究

董浩 段雪梅 郭旭峰

摘 要：鐵路企業一線線路道床輪廓尺寸的整修作業中，由于道床為沿線路中心線鋪設的帶狀結構物，在回檢道床尺寸參數中，尤其是道床頂面寬度、邊坡坡度等項目，由于線路長，工作量大等具體實際，鐵路線路工務技術人員往往是通過目測的方式來進行的，這是勢必導致較大的測量誤差。本項目擬通過設計研發道床輪廓器運用于道床輪廓尺寸的整修作業中，利用道床輪廓器技術功能，指導道床整修作業并形成相關技術方案，以期能服務于施工企業道床整修的檢測與維修作業及職業院校鐵道工務實訓。

關鍵詞：道床病害;道床輪廓器;道床整修作業;道床輪廓尺寸

伴隨我國軌道交通技術的迅速發展，鐵路系統業由以前的“慢牛”逐漸成為人們所津津樂道的“快馬”。隨著鐵路運輸的不斷提速，軌道結構技術水平也在快速提高，我國的軌道交通產業進入新的里程碑時期。火車運行速度越高，進而對軌道產生的病害也日益明顯;近年來根據《國家鐵路集團有限公司年度工作報告》可以看到，我國鐵路事業在速度提升的成績固然顯著，但是相應所產生的病害同樣突出，對線路的養修質量也提出了更高的要求。

列車運行速度越高，對軌道結構技術參數偏差的敏感度越強。道床做為軌道結構至關重要的組成部分，為保證行車安全的核心要素;道床輪廓幾何技術參數的偏差會影響旅客乘坐的舒適度，嚴重時會增大列車脫軌系數，引起車輛產生振動和增加輪軌作用力。尤其是在日常養護維修過程中，一些典型的道床病害未及時整治，將直接導致列車動態不平順等危機行車安全的線路病害的發生。

鐵路道床是軌道框架的基礎，它是傳遞鋼軌、軌枕傳來的機車車輛動荷載，使其均勻分布在路基基床面上，防止路基基床壓陷;也是提供抵抗軌道框架縱，橫向位移的阻力，保持軌道穩定和正確的幾何位置，保證行車的絕對安全;同時良好的道床技術條件，也為運營的機車車輛提供軌道彈性，起到緩沖，減振作用;還調節軌道框架的水平，保持良好的線路平面和縱斷面。而運營中的鐵路線路實際保持著“邊運營，邊破壞”的狀態，道床技術狀態不良、道床技術標準超限等病害嚴重影響列車運行的安全和平穩，以及線路軌道的整體美觀度。因此，道床輪廓整正作業就成了鐵路運營管理企業常規性重要技術工作。在常規道床輪廓整修作業中，多通過人工使用道砟叉等工具進行處理，該作業工藝不僅工作量大，勞動負荷強度高、工作效率低等缺點，而且整修質量也存在時好時壞的現象。本項目擬通過設計研發道床輪廓器，并將其運用于軌道道床輪廓尺寸整正作業中，利用輪廓器自帶的道砟鏟、道床肩寬尺寸刻度器等器件，開展軌道道床輪廓尺寸作業并形成相關技術方案，以期能服務于施工企業養護與維修作業及職業院校鐵道工務實訓。

一、道床輪廓器的設計與制作

（一）道床輪廓技術參數、常見病害及常規處理

鐵路碎石道床由不同粒徑的散粒體碎石堆積而成，其斷面由道床頂面寬度、道床厚度和道床邊坡坡度等三大主要參數組成，如圖1所示。

由于碎石道床為散粒體碎石堆積而成，伴隨列車的高速運行所產生震動的長期影響，則會導致邊坡碎石向路肩方向坍塌。

為保證碎石道床具有良好的技術條件，鐵路養路工進行常規養護的方法為使用道砟叉等工具進行處理，如圖3、4所示，該工作過程不僅工作量大，勞動負荷強度高、工作效率低等缺點，而且整修質量也存在時好時壞的現象;本項目就是基于此實際情況，進行道床輪廓器的設計與研發。

（二）道床輪廓器的設計

1.道砟鏟的設計

道床輪廓斷面整修的目的在于恢復其斷面應有的坡率（正線坡率要求1：1.75）、厚度及道床肩寬的尺寸，從常規的養護維修作業中我們可以看到，由1個或幾個工班的工人同時利用道砟叉在邊坡上進行刷坡作業，雖然也能在很大程度上恢復邊坡坡度，但是是否符合技術標準所要求的1：1.75坡率要求，在養護維修過程中往往是用肉眼和經驗來判斷的，這勢必會導致誤差的出現;針對該具體情況，本項目的首要元素就是進行道砟鏟的設計，具體設計思路如圖3所示。

2.道床肩寬尺寸刻度器的設計

按照鐵路現行的技術規范要求，道床肩寬尺寸應為0.2-0.5m，該尺寸根據線路等級的不同而選取不同的尺寸，所以在設計道砟鏟的時候，在輪廓器走行部及道砟鏟的連接處，擬設計為長度可調的肩寬尺寸刻度器。

3.走行部及驅動設計思路

從線路軌道構造可以看到，道床分布于線路中心線的兩側，為提高作業的效率及使用方便，將道床輪廓器底部設計為輪軌接觸式的走行部，同時鐵路線路為典型的帶狀建筑物，而每個養路工隊的養護范圍一般保持在20km，每次作業的區段均在2km左右，為降低勞動強度，提高作業效率在走行部的上端設置驅動器位置，為將來設計液壓驅動系統預留空間。

（三）材料選擇上的幾點考慮

道床輪廓器各工作部件多為懸臂式受力桿件，在作業過程中將收到來自不同方向且不規則的剪切力，所以在道砟鏟刀片材料上選擇為高強度、耐磨性鋼材;同時輪廓器諸多部件的結合部多為薄弱環節，若能整體鑄造效果更佳。

（四）設備運用

本輪廓器是按照1：25的比例等比例縮小進行加工，故而在驗證中，以小粒徑碎石模擬坍塌的道床，通過人工配合道床輪廓器進行整修作業，初步能夠實現道床輪廓尺寸整正的目的。

二、結語

在道床輪廓器功能的驗證實踐過程中雖實現了基本功能，但仍存在較大提升空間，如在提升道砟鏟在提升道床邊坡處道砟的提升力方面方面可以考慮增加液壓系統，以大幅度提升道砟鏟的刷坡能力;如何實現道床肩寬尺寸刻度器可調節功能，將是后續研究的一項重要突破;面對大量使用后，尤其是道砟鏟刀片破損后的更換也是將來研究突破的重要方向。在后期的研究中，項目組將針對這些具體實際情況開展更為深入的研究。