1、普速铁路线路设备现状及修理对策 柴东海 中国铁路济南局集团有限公司 摘 要： 围绕普速铁路线路设备修理在满足安全性、 平顺性和可靠性的同时, 实现线路设 备全生命周期成本最优的宗旨, 分析普速铁路线路设备现状和存在不足, 提出 普速铁路的轨道结构标准, 阐述线路设备大修应遵循的原则、大修项目的划分、 大修工作重点以及线路设备维修的原则、模式、线路设备维修主要项目及检查要 求, 结合当前实际提出推广应用新技术、 新设备、 新材料、 新工艺的明确目标, 对 普速铁路线路修理具有一定指导意义。 关键词： 普速铁路; 线路设备; 大修; 维修; 作者简介：柴东海 (1965) , 男, 高级工程师。E
2、-mail: Current Situation and Maintenance Method of Conventional-Speed Railway Equipment CHAI Donghai China Railway Jinan Group Co Ltd; Abstract： Safety, smoothness and reliability shall be ensured during the maintenance of conventional-speed railway equipment. Simultaneously, life cycle cost of equi
3、pment shall be the optimum. Based on this principle, the current situation and drawback of conventional-speed railway equipment were analyzed and the criterion for track structure of conventional-speed railway was proposed. The paper then demonstrated the principles that shall be followed during equ
4、ipment overhaul, the classification of overhaul projects and the main focus of overhaul work. The principle, pattern, major content and inspection requirement in terms of equipment maintenance were also highlighted. Based on practical conditions, the paper set out an explicit plan for the populariza
5、tion of new technique, new equipment, new material and new procedure, which could serve as a reference to the maintenance of conventional speed railway equipment. Keyword： conventional-speed railway; railway equipment; overhaul; maintenance; 铁路线路在机车车辆动荷载、温度荷载作用下, 在风、沙、雨、雪等自然条件影 响下, 会使轨铁道产生劣化、变形、疲劳和伤
6、损, 从而影响轨道的强度、稳定性 及列车运行的平稳性。 为恢复轨道良好的状态, 保证列车正常运行, 必须对线路 进行及时修理。如何做好线路设备修理工作, 确保线路设备在满足安全性、平顺 性和可靠性的同时, 实现线路设备全生命周期成本最优的目标, 是当前工务部 门一项重要课题。 1 线路设备现状 随着我国铁路运输快速发展, 轨道结构装备水平也在快速提高。我国从 20世纪 50年代开始铺设 50 kg/m 钢轨, 1957年开始试铺无缝线路, 到20世纪 60年代 50 kg/m钢轨的轨道结构成为正线主要轨道结构;20世纪90年代中期, 为满足铁 路提速需要, 各主要干线全面强化了轨道结构, 推广
7、应用60 kg/m钢轨跨区间无 缝线路、型枕及提速道岔。目前, 我国普速铁路正线 60 kg/m钢轨的轨道结构 已成为正线主要轨道结构, 占正线总延长86.3%, 无缝线路占正线总延长 84.1%。以中国铁路济南局集团有限公司为例, 其管辖普速铁路正线轨道结构状 况如下: (1) 钢轨正线总延长 6 336 km。其中:60 kg/m 钢轨5 703 km, 占90.0%;50 kg/m 钢轨605 km, 占9.5%;43 kg/m 钢轨28 km, 占0.5%。 (2) 轨枕共计 10 856 509 根。其中:型枕4 263 313 根, 占39.2%;型枕4 793 367根, 占44
8、.2%;型枕223 640根, 占2.1%;木枕120 855根, 占 1.1%;岔枕、 桥枕等1 455 314根, 占13.4%。 (3) 扣件。混凝土枕地段主要采用弹条型扣件和弹条型扣件。 (4) 道床。一级道砟。 (5) 道岔共 3 541组。其中:60 kg/m钢轨道岔 3 063组, 占86.5%;50 kg/m 钢 轨道岔418组, 占 11.8%;43 kg/m钢轨道岔 60组, 占1.7%。 (6) 无缝线路。正线无缝线路 5 773 km, 占 91.0%;有缝线路563 km, 占9.0%。 我国正线轨道结构存在的主要薄弱环节为: (1) 50 kg/m 和43 kg/m
9、 钢轨占全路 正线总延长9.0%;有缝线路占全路正线总延长 15.9%; (2) 50 kg/m 和43 kg/m 钢轨道岔以及客车径路部分为木枕道岔; (3) 型枕、木枕, 以及允许速度120 km/h正线尚存型混凝土枕; (4) 部分地段扣件、尤其是螺旋道钉锈蚀比较突 出。 2 轨道结构 轨道结构可分为有砟轨道结构和无砟轨道结构。有砟轨道具有投资少、弹性好和 易于维修等优点, 但存在道床不够稳定、需要经常维护、作业后还需限速, 高速 行车时石砟飞溅会对车轮、钢轨以及轨旁设备造成损害等问题。无砟轨道结构具 有维护少、可用性高、结构高度低以及质量轻的优点, 但存在建设成本高、难以 适应路基基础
10、较大变形等问题。对于普速铁路而言, 铁路长度超过 1 km的隧道 及隧道群地段, 宜采用无砟轨道结构, 其他地段应采用有砟轨道结构。 正线轨道 结构标准的确定不但是一个技术问题, 也是一个经济问题;新建、改建、大修的 正线轨道结构应与铁路等级、设计速度、轴重、年通过总质量、环境条件及养护 维修要求等相适应, 轨道结构组成要合理, 尺寸及材质要相互配合, 等强配套; 应积极采用可靠性和耐久性好、长寿命和少维修的轨道部件, 具体有关标准如 下: (1) 钢轨:铁路正线宜采用长定尺 60N、 75N廓形钢轨, 小半径曲线地段应采用热 处理钢轨以改善轮轨接触关系, 减少钢轨预打磨磨削量、 钢轨焊接接头
11、数量以及 提高曲线钢轨的耐磨性能。 (2) 轨枕:允许速度120 km/h正线铺设型混凝土枕, 允许速度120 km/h 正 线宜铺设型混凝土枕;重载铁路采用满足设计轴重要求的混凝土轨枕。 (3) 扣件:混凝土枕采用弹条、 型扣件;重载铁路采用与轨枕匹配的弹性扣件; 无砟轨道应采用与设计速度、轴重匹配的弹性扣件。 (4) 有砟道床:正线道床应根据铁路等级、设计速度、轴重、年通过总质量等采 用特级或一级道砟1。 (5) 道岔及调节器:道岔用基本轨、尖轨、心轨、翼轨 (特种断面翼轨 TY1除外) 和导轨应选用在线热处理对称及非对称断面钢轨 (43 kg/m及以下道岔除外) 。 调节器用钢轨应选用在
12、线热处理对称及非对称断面钢轨。 (6) 无缝线路:重载铁路正线宜采用 60 kg/m 及以上钢轨无缝线路, 其他铁路正 线应采用60 kg/m钢轨跨区间无缝线路。 (7) 无砟轨道结构:普速铁路隧道内无砟轨道可采用弹性支承块式、双块式、轨 枕埋入式等结构形式;道岔区无砟轨道宜采用轨枕埋入式结构形式, 也可采用板 式结构形式。 3 线路设备大修 (1) 线路设备大修应按照“运营条件匹配, 轨道结构等强, 修理周期合理, 线 路质量均衡”的原则和“全面规划、适度超前、区段配套”的方针2, 根据运 输需要及线路设备变化规律, 采用周期修和状态修相结合的方式, 有计划、 按项 目、按标准对线路设备进行
13、更新和修理。 (2) 根据线路设备各部件状态变化规律, 将线路设备大修划分为:钢轨大修、道 岔大修、轨枕大修、道床大修、道口大修、防护栅栏大修、其他大修 (以上未涵 盖的线路设备大修项目列其他大修) 、 线路中修, 以提高线路设备大修的针对性 和经济性。 (3) 大修项目原则上应按周期进行, 并可根据设备状态评定结果合理调整;无缝 线路更换新轨大修时, 应做好无缝线路前期工程, 道床、 轨枕应满足无缝线路铺 设条件。因线路设备大修引起其他设备变动时, 应在相应的大修计划中统一安 排。 (4) 加快推进道岔简统化、轨道结构无缝化3, 加快薄弱设备改造, 不断提高 轨道结构强度和可靠性。 4 线路
14、设备维修 (1) 线路设备维修应根据“预防为主, 防治结合, 修养并重”的原则, 依据线 路等级、线路设备变化规律、按周期并结合单元状态评价进行合理安排, 确保线 路设备在满足安全性、平顺性和可靠性的同时, 不断提高线路设备维修质量、技 术水平, 实现线路设备全生命周期成本最优的目标。 (2) 线路设备维修主要项目有:大型养路机械捣固维修、钢轨打磨列车打磨、扣 件维修、无砟轨道精调整理及无砟道床维修等。 大型养路机械捣固维修:以大型养路机械为主要作业手段, 全面改善轨道弹性、 调整轨道几何尺寸, 恢复线路完好技术状态。 钢轨打磨列车打磨:按照预防性打磨为主、修理性打磨为辅的原则, 通过对钢轨
15、(包括道岔和调节器) 进行廓形检测、设计和按周期进行钢轨打磨, 达到目标廓 形改善轮轨接触关系, 消除钢轨顶面病害提高轨面平顺性, 减少列车动荷载作 用, 延长钢轨使用寿命和轨道维修周期。钢轨打磨分为预打磨、预防性打磨和修 理性打磨。预打磨是对铺设上道后新钢轨的打磨, 目的是去除脱碳层、消除焊缝 不平顺和运输施工中产生的初始缺陷;预防性打磨是对钢轨进行的周期性打磨, 目的是实现钢轨目标廓形, 改善轮轨接触关系, 延缓滚动接触疲劳裂纹产生和 发展, 消除已产生的表面裂纹, 减缓曲线钢轨侧磨, 预防产生波磨、剥离掉块、 肥边等病害;修理性打磨 (或铣磨) 是对已产生病害钢轨进行修理, 目的是减缓
16、波磨, 消除钢轨表面的擦伤、肥边和表面裂纹等病害。 扣件维修:按周期对扣件进行全面检查、整正、紧松补缺、除锈涂油等, 以保持 扣件整体状态良好, 避免出现螺旋道钉严重锈蚀等问题。 无砟轨道精调整理:根据轨道静态测量数据, 对轨道进行全面、系统的调整, 使 轨道静态精度符合标准要求。 无砟道床维修:无砟道床维修作业主要包括无砟道床伤损修补作业和道床结构损 坏修复作业。 大型养路机械捣固维修前, 应对线路平、纵断面进行测量、设计和优化, 做好维 修方案设计。 钢轨预打磨应在新钢轨上道使用后尽快进行, 一般通过总质量不超 过10 Mt, 钢轨预防性打磨应与大型养路机械维修捣固作业配套, 宜安排在捣固
17、 作业后进行。 (3) 按照“动态检查为主, 动、静态检查相结合, 结构检查与几何尺寸检查并 重”的原则, 严格按周期对线路设备进行动静态检查, 及时掌握线路设备状态, 为科学指导线路维修作业提供依据。 (4) 线路设备维修实行检养修分开模式, 实行以车间为生产组织主体;积极推进 修理专业化、检测科学化、养路机械化、作业标准化、管理信息化, 不断提高工 作效率、修理质量, 并确保作业安全。 5 结束语 (1) 积极推广应用钢轨保护技术, 不断延长钢轨使用寿命。 通过科学合理选用不 同材质和强度等级的钢轨4, 按周期对钢轨进行打磨, 对小半径曲线全面实施 钢轨干式润滑, 合理设置曲线超高等综合措
18、施, 实现直线及R2 000 m 的曲线 60 kg/m钢轨使用寿命达到 1 000 Mt、小半径曲线钢轨使用寿命延长 1倍以上的 目标。 (2) 积极推广应用钢轨焊接新工艺5, 工厂焊接采用固定式闪光焊接6-7, 现场焊接采用移动式闪光焊接或数控气压焊接8-9。铝热焊接一般用于道岔内 钢轨焊接及道岔与相邻两端钢轨的焊连, 从焊接的源头上控制钢轨焊接质量。 (3) 继续做好大型道岔换铺设备的应用, 提高道岔换铺质量、效率、安全性和道 岔换铺机械化水平。 (4) 总结、完善及推广应用快速换轨车, 充分发挥快速换轨车作业效率高、旧料 自动收集和节省大量劳动力的优势。 (5) 积极推广应用按中国铁路
19、总公司新制定企业标准生产弹条、 型扣件, 以 提高扣件的防锈性能。 (6) 积极推进管理信息化, 逐步建立基于大数据手段的线路设备修理管理信息 系统, 实现对线路设备运用更为准确的检测、监测、分析、预测、预警, 不断提 高决策的针对性、科学性、时效性和经济性, 为实现对线路设备更为有效的管理 以及全生命周期成本最优的目标提供技术支撑。 参考文献 1中华人民共和国铁道部.TB/T 21402008 铁路碎石道砟S.北京:中国铁道 出版社, 2008. 2中华人民共和国铁道部.铁运2006146 号铁路线路修理规则S.北京:中国 铁道出版社, 2006. 3中华人民共和国铁道部.TB/T 2098
20、2007 无缝线路铺设及维修养护方法S. 北京:中国铁道出版社, 2007. 4中华人民共和国铁道部.TB/T 23442012 43 kg/m75 kg/m 钢轨订货技术条 件S.北京:中国铁道出版社, 2012. 5国家铁路局.TB 1632.12014 钢轨焊接:第1部分:通用技术条件S.北京: 中国铁道出版社, 2015. 6国家铁路局.TB 1632.22014 钢轨焊接:第2部分:闪光焊接S.北京:中国 铁道出版社, 2015. 7国家铁路局.TB 1632.32014 钢轨焊接:第3部分:铝热焊接S.北京:中国 铁道出版社, 2015. 8国家铁路局.TB 1632.42014 钢轨焊接:第4部分:气压焊接S.北京:中国 铁道出版社, 2015. 9孙彦明, 刘洋, 武建龙.科学运用维修标准提高线路运营质量J.中国铁路, 2015 (1) :28-30.
