礦區(qū)小半徑曲線磨耗鋼軌整治對(duì)策與再利用

鐵路運(yùn)輸部??? ?馬 ?林? 孫 ?強(qiáng)

摘 ?要? 通過(guò)采用楔形膠墊改變軌底坡減緩鋼軌頭部側(cè)磨及安裝輪軌潤(rùn)滑裝置降低輪軌磨耗等措施，解決小半徑曲線鋼軌磨損嚴(yán)重問(wèn)題，科學(xué)地延長(zhǎng)鋼軌使用周期，對(duì)小半徑曲線地段更換下來(lái)的閑置磨耗鋼軌進(jìn)行再利用，以降低養(yǎng)護(hù)維修成本及工作量，保證運(yùn)輸生產(chǎn)安全。

關(guān)鍵詞? 小半徑曲線 整治對(duì)策 磨耗鋼軌 調(diào)邊再利用 降低成本

運(yùn)輸部現(xiàn)有自營(yíng)鐵路近220余公里，擔(dān)負(fù)著礦區(qū)煤炭外運(yùn)及生產(chǎn)材料的運(yùn)送等繁重任務(wù)。由于礦區(qū)地形條件復(fù)雜，曲線線路占有很大比例，其中包含很多小半徑曲線。近年來(lái)，隨著集團(tuán)公司的發(fā)展趨勢(shì)，煤炭運(yùn)量增長(zhǎng)，加之2003年的機(jī)車類型由蒸汽機(jī)車機(jī)車改為內(nèi)燃機(jī)車后，鋼軌的側(cè)面磨耗速度加快，尤其是在小半徑曲線地段鋼軌的側(cè)面磨耗尤為嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)2008年至2015年時(shí)期，工務(wù)段平均每年更換曲線磨耗鋼軌（鋼軌型號(hào)為50kg/m）近160根，鋼軌側(cè)面磨縮短了鋼軌的使用壽命，不僅浪費(fèi)大量的材料費(fèi)和人工費(fèi)，而且還影響運(yùn)輸任務(wù)的完成，對(duì)運(yùn)輸安全帶來(lái)很大威脅。因此如何減緩小半徑曲線鋼軌側(cè)面磨耗，科學(xué)地調(diào)邊使用鐵路曲線磨耗鋼軌進(jìn)行再利用，從而延長(zhǎng)鋼軌使用壽命，使得線路運(yùn)行質(zhì)量進(jìn)一步提高，運(yùn)營(yíng)成本不斷降低已成為鐵路運(yùn)輸部近年來(lái)技術(shù)革新和研修的方向。

1小半徑曲線鋼軌磨耗造成的主要病害

鋼筋混凝土軌枕地段軌距、方向保持不住,軌枕膠墊出現(xiàn)內(nèi)厚外薄、膠墊壓損很多,80%的膠墊都更換了，外口尼龍座破損率達(dá)到35%，混凝土軌枕外口承軌槽擋肩因鋼軌橫向力增大破損失效率達(dá)到5%，下股鋼軌壓潰嚴(yán)重，聯(lián)結(jié)零件損壞率高。

軌道幾何尺寸易超限，小半徑曲線上高低、軌距、正矢相對(duì)其他線路容易發(fā)生變化，保持的周期短，特別是軌距擴(kuò)大病害相當(dāng)普遍，并且隨著鋼軌側(cè)磨的增加而逐漸加劇。

小半徑曲線上聯(lián)接零件承受的沖擊力和橫向作用力都比較大，在相同扭力距的情況下，小半徑曲線聯(lián)接零件容易松動(dòng)，當(dāng)沖擊力和橫向力達(dá)到一定值時(shí)易造成夾板及接頭螺栓折斷?；炷琳砹⒙菟ㄊА⒄砟镜泪敻‰x、軌距桿折斷、軌掌壓裂等病害。

線路坑洼，道床彈性嚴(yán)重不良或不均勻地段及多種病害的疊加。迫使曲線鋼軌側(cè)磨耗加劇，安全行車系數(shù)降低。

2曲線磨耗整治對(duì)策

近年，工務(wù)部門針對(duì)礦區(qū)鐵路曲線鋼軌磨耗原因進(jìn)行分析，下大力度進(jìn)行整治，經(jīng)過(guò)9年各項(xiàng)整治措施的實(shí)施和實(shí)踐證明，通過(guò)以下兩個(gè)方面減緩曲線磨耗見(jiàn)成效。

2.1采用楔形膠墊改變軌底坡減緩鋼軌頭部側(cè)磨，延長(zhǎng)鋼軌使用周期。

自從1965年起,軌底坡由1:20改為1:40之后,發(fā)現(xiàn)礦區(qū)西干線DK0+700（R=300m上行線）、DK7+360（R=400m）、DK7+960（R=400m）、DK10+050（R=400m）、DK10+080（R=400m）、DK12+750（R=450m）、DK15+100（R=400m）、DK18+450（R=450m）、DK19+500（R=450m）、DK39+450（R=400m）及大隆南聯(lián)絡(luò)線DK0+276（R=250m）、南干線DK5+130（R=250m）、曉南礦專線DK0+300（R=250m）、北干線DK1+713（R=250m）曲線區(qū)段的14個(gè)小半徑曲線磨耗隨著列車運(yùn)量的增大和內(nèi)燃機(jī)車的轉(zhuǎn)型完成，曲線鋼軌側(cè)磨愈加嚴(yán)重。

為了小半徑曲線安全行車，減緩曲線磨耗，根據(jù)鐵道研究院關(guān)于研究改變軌底坡減緩曲線磨耗鋼軌的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐理論依據(jù)，對(duì)小半徑曲線采用楔形膠墊調(diào)整軌底坡，例如對(duì)西干線DK10+080（R=400m）千萬(wàn)噸曲線、西干線DK19+500（R=450m）羊草溝曲線、南干線DK5+130（R=250m）遼河屯橋北曲線、曉南礦專線DK0+300（R=250m）的4處小半徑曲線進(jìn)行試驗(yàn)，把下股鋼軌軌底坡加大到1:22，上股鋼軌軌底坡仍保持1:40，則外軌所受的橫向力減小，絕大多數(shù)輪對(duì)以蠕滑導(dǎo)向通過(guò)曲線，輪軌沖角也較小，這種情況的鋼軌頭部側(cè)磨指數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)軌底坡的對(duì)應(yīng)值減小了近一半，與上股鋼軌加大軌底坡的對(duì)應(yīng)值相差數(shù)倍，有效減緩鋼軌軌頭的側(cè)磨。

未使用楔形膠墊前，在小半徑曲線上，造成外軌嚴(yán)重側(cè)磨，內(nèi)軌嚴(yán)重壓潰，按照《鐵路線路修理規(guī)則》規(guī)定，曲線上下股鋼軌必須全部更換。采用楔型膠墊調(diào)整軌底坡后，效果明顯，曲線下股鋼軌在既有線中沒(méi)有壓潰受損現(xiàn)象，鋼軌正常使用，曲線上股鋼軌磨耗減輕。采用楔形膠墊調(diào)整軌底坡后，可延長(zhǎng)鋼軌使用壽命3年以上。

2.2安裝輪軌潤(rùn)滑裝置，降低輪軌磨耗。

潤(rùn)滑對(duì)鋼軌減磨起著十分重要的作用。我國(guó)《鐵路節(jié)能技術(shù)政策》中強(qiáng)調(diào)指出:內(nèi)燃機(jī)車要加裝新型輪軌自動(dòng)潤(rùn)滑裝置,減少輪軌磨耗和阻力,降低機(jī)車能耗。

濟(jì)南鐵路局科研所已研制出固體潤(rùn)滑棒，使用效果良好，該潤(rùn)滑棒的固定架安裝在轉(zhuǎn)向架上，用彈簧裝置將潤(rùn)滑棒頂向輪緣，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，潤(rùn)滑劑就涂到輪緣上，這樣可以使輪緣與鋼軌頭側(cè)面的摩擦系數(shù)降低到0.06，從而達(dá)到降低輪軌磨耗的目的。而且這種潤(rùn)滑棒不會(huì)引起車輪踏面與軌面的污染。目前這種潤(rùn)滑棒被各國(guó)的地鐵廣泛采用。

以2015年機(jī)務(wù)段為例,就安裝碳棒潤(rùn)滑裝置取得了較好的效果。該段機(jī)車在安裝了輪軌潤(rùn)滑裝置后,除機(jī)車因車輪和鋼軌壽命延長(zhǎng)，產(chǎn)生的巨大社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益之外,每臺(tái)機(jī)車每年可節(jié)省旋輪(或換輪)費(fèi)用1萬(wàn)元，延長(zhǎng)鋼軌使用壽命1至2年。

安裝輪軌自動(dòng)潤(rùn)滑裝置,不但可以減緩輪緣的磨耗,而且經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。

3曲線磨耗鋼軌調(diào)邊再利用技術(shù)和線路設(shè)備修理標(biāo)準(zhǔn)

工務(wù)部門深挖內(nèi)潛，進(jìn)行小改小革活動(dòng)，以提質(zhì)、降本、增效以及推進(jìn)精細(xì)化管理。從曲線上換下來(lái)的磨耗超限鋼軌，及時(shí)回收集中，按《鐵道舊軌使用和整修技術(shù)條件》（附表）的規(guī)定分類、劃分等級(jí)與整修后，用于采煤沉陷區(qū)線路中，次要線路的改造、升級(jí)中和處于因長(zhǎng)期制動(dòng)地段鋼軌重傷的既有線路中調(diào)邊再利用。

附表 ?曲線磨耗再用軌的分級(jí)及技術(shù)條件

?

鐵路線路換軌施工應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《鐵路線路修理規(guī)則》，按要求達(dá)到線路設(shè)備修理標(biāo)準(zhǔn)中的線路軌道靜態(tài)幾何尺寸容許偏差管理值的規(guī)定，滿足列車安全運(yùn)營(yíng)條件。

4減緩曲線鋼軌磨耗的合理化建議

對(duì)目前已被證實(shí)具有良好減磨效果的措施,應(yīng)進(jìn)一步加大推廣應(yīng)用力度。例如:引進(jìn)高強(qiáng)度耐磨鋼軌，開(kāi)發(fā)新型閘瓦,徑向轉(zhuǎn)向架等，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、降耗和增效的目的。

5使用磨耗鋼軌調(diào)邊再利用技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益

近年把滿足技術(shù)條件的閑置磨耗鋼軌按類型先后鋪設(shè)到了正線、站線、到發(fā)線等處的線路養(yǎng)護(hù)和維修中，使其得到廣泛使用。不僅延長(zhǎng)了鋼軌使用壽命，減少了資源浪費(fèi)，也為企業(yè)節(jié)省大量資金。

將施荒地站臺(tái)上行線的直線段達(dá)到重傷的50kg/m鋼軌，采用同類型滿足技術(shù)條件的磨耗鋼軌進(jìn)行調(diào)邊使用，更換鋼軌全長(zhǎng)600m。

將會(huì)讓站北聯(lián)曲線短軌及接頭傷損超限的50kg/m鋼軌，采用25m長(zhǎng)滿足技術(shù)條件的同類型磨耗鋼軌進(jìn)行調(diào)邊使用，更換鋼軌全長(zhǎng)675m。

三家子北聯(lián)沉區(qū)、會(huì)讓站沉區(qū)、小康三連橋沉區(qū)、曉南站沉區(qū)、大隆站沉區(qū)、孤榆樹站沉區(qū)因礦井采煤沉區(qū)線路下沉，為防止沉區(qū)鋼軌軌縫擠瞎和拉大，發(fā)生安全事故。采用滿足技術(shù)條件的同類型磨耗鋼軌進(jìn)行調(diào)整軌縫，加工鋼軌共計(jì)6750m，并按《鐵路線路維修規(guī)則》規(guī)定線路上個(gè)別插入短軌，在正線上不得短于6m。

對(duì)躍進(jìn)溝、工人街、姜家、梁家站內(nèi)、機(jī)務(wù)段、西崗子、四家子糧庫(kù)、調(diào)隆路等20座道口采用滿足技術(shù)條件25m長(zhǎng)50kg/m的磨耗鋼軌加工安裝護(hù)軌，共計(jì)550m。

對(duì)遼河屯橋、中央干渠橋、蛇山溝橋、郝家溝橋、太平山后橋、平山前橋、新開(kāi)河橋、調(diào)兵山立交橋、黃花嶺村橋等18座橋梁采用滿足技術(shù)條件25m長(zhǎng)50kg/m的磨耗鋼軌加工安裝護(hù)軌，共計(jì)375m。

對(duì)大隆南牽出線、大平西牽出線、法庫(kù)站5線既有線路延長(zhǎng)線路，滿足裝、卸車條件，采用滿足技術(shù)條件25m長(zhǎng)50kg/m的磨耗鋼軌鋪設(shè)線路共計(jì)1550m。

以上采用磨耗鋼軌型號(hào)為50kg/m，按2019年新鋼軌的市場(chǎng)采購(gòu)價(jià)格為5860元/t，工務(wù)部門采用滿足技術(shù)條件的曲線磨耗鋼軌調(diào)邊再利用技術(shù)，50kg/m鋼軌按每m質(zhì)量為51.514kg計(jì)算，節(jié)省新進(jìn)鋼軌540.897t，則節(jié)省材料費(fèi)用合計(jì)3169656元。

6采用整治措施和磨耗鋼軌調(diào)邊再利用技術(shù)的應(yīng)用前景

經(jīng)整治，曲線鋼軌磨耗得到了有效控制。采用磨耗鋼軌調(diào)邊再利用后，不僅延長(zhǎng)鋼軌使用壽命，也減少了新鋼軌材料費(fèi)用的支出，給企業(yè)帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，線路幾何尺寸達(dá)到了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，線路質(zhì)量也明顯提高，機(jī)車運(yùn)行安全平穩(wěn)，保證了鐵路運(yùn)輸安全。為今后的節(jié)支降耗工作和磨耗鋼軌再利用技術(shù)的提高和推廣使用打下穩(wěn)定基礎(chǔ)。

作者簡(jiǎn)介：馬? 林（1967-）男，工程師。1989年畢業(yè)于西南交通大學(xué)鐵道工程專業(yè)，現(xiàn)任鐵路運(yùn)輸部工務(wù)段段長(zhǎng)。聯(lián)系電話：15141019366。