浅析普速铁路钢轨接头常见病害及整治措施

发表时间:2021/4/9   来源:《科学与技术》2020年35期   作者:黄宝璐
[导读] 十三五期间我国铁路网飞速发展,高速
       黄宝璐
        中国铁路郑州局集团有限公司新乡桥工段 河南 新乡453000
        摘要:
        十三五期间我国铁路网飞速发展,高速、重载成为铁路客货运发展的主要趋势,十四五必将继续延续,随着“公转铁”逐步推行,铁路干线接发列车密度日益增多,同时给铁路工务部门带来了养护难题,钢轨接头又作为轨道结构的薄弱环节之一,因此针对普速铁路钢轨接头病害产生、发展及其机理进行分析,并提出相应的防治对策与建议是十分有必要的。
        关键词:高速;重载;钢轨接头;病害及养护维修
引言
        铁路工务部门需要充分掌握线路的承载能力及线路的各种性能,及时地关注铁路线路的工作状态,这样才能为增强铁路线路的安全树立一层坚实的保护罩。因此,有必要对铁路线路薄弱环节之一的钢轨接头的维修养护进行分析、探讨。
        1钢轨接头病害
        铁路线路中钢轨与钢轨之间用夹板和螺栓连接 ,称之为钢轨接头。钢轨接头处轮轨动力作用大,机车车辆的轮对通过接头时,因其不平顺而产生剧烈振动,加速线路状态的变化,从而形成了钢轨接头病害。钢轨接头病害产生之后,又进一步加剧机车车辆轮对对线路的破坏作用,致使病害发展变化加速,造成维修工作量增大。如果钢轨接头出现病害问题,未及时从根本上解决,任由病害发展到一定程度后,易形成极大的安全隐患,势必会对铁路运行的稳定性和安全性造成严重影响。
        钢轨接头病害大致可以按接头轨面状态、接头道床状态和接头结构状态三类。其中按接头轨面状态分:低接头、磨耗不均匀接头、错牙接头、金属剥离接头、大轨缝。按接头道床状态分:翻浆接头、翻白接头、溜塌接头、硬结接头。按接头的结构状态分:接头夹板下弯、上缘磨蚀、夹板螺栓的螺帽扭矩不足;扣件螺帽扭矩不足、扣板或轨距挡板不密贴、扣件失效等。
        2钢轨接头病害的原因
        造成钢轨接头病害的原因是多方面的,也是复杂的,最根本的原因在于轨道接头存在结构上的不平顺,这就导致轮轨之间产生较大的附加动力作用。过大的附加动力作用又促使不平顺的发展和附加动力的增长,同时也就促进了接头病害的发展,车轮通过轨面时产生巨大的冲击力,直接危及着行车安全。我们通过对侯日亿吨货运通道,接头养护工作的实践总结来看,造成钢轨接头病害大致可以归纳为轨道结构不平顺、附加不平顺和动态不平顺三类。
        2.1轨道结构不平顺
        钢轨接头在结构上的不平顺,指的是接头轨缝;车轮压在钢轨的输出端时,邻接钢轨的接受端有抬高趋势,形成台阶;荷载下钢轨接头处的挠曲不是连续曲线,而是折线。当折角、轨缝、台阶三个因素同时出现,都将产生轮轨冲击,从而增大接头处的附加动力。
        2.2附加不平顺
        附加不平顺是在运营过程中形成的,如结构薄弱、轨面不均匀磨耗、弹性不足等情况均可能引起附加不平顺。
        2.3动态不平顺
        动态不平顺一般有两种情况:一种是轨道弹性不均和荷载波动,轮轨接触点轨迹呈波浪形不平顺;另一种是线路存在暗坑吊板和道床不均匀的弹性下沉。这两种不平顺只有在动态情况下才能表现出来。线路的动态不平顺增大了列车运行中的冲击和振动。有的工务养护部门使用厚度不等、弹性不均的轨下垫板以及线路养护质量不良,都加剧了轨道动态不平顺。
        3钢轨接头病害的维修养护措施
        钢轨接头病害在现场实际主要表现为钢轨低接头、道床、联接零件等形式。因此我们通过研究钢轨低接头病害、道床病及联接零件病害整治措施,就能解决现场实际问题。
        3.1钢轨低接头病害整治
        钢轨接头病害是线路主要病害之一,如不及时预防和整治,钢轨夹板就要受到损伤,影响线路质量。对钢轨低接头病害除采用打磨、焊补和锯轨端等方法外,还可以通过以下几个方面进行预防和减少低接头病害。
        轨面不平顺造成道床弹性下沉到塑性下沉,而疲劳永久变形,很快会发展成低接头。

整治时一定要制定整治方案,错牙较小时可自制1.2mm~1.5mm的垫片安设在轨端较低的两夹板与钢轨间,调到两轨端轨面平顺。
        保持道床饱满,加强接头捣固并夯实。捣固时使钢轨里外侧一致,根据轨枕受力特点,钢筋混凝土轨枕下打“均匀镐”为好。
        倒换钢轨。把低接头轨和无低接头轨互换位置。
        锁定钢轨防止爬行,及时调整大轨缝,尤其是曲线大轨缝,减少车轮对接头的冲击,降低钢轨和连接零件不必要的损伤。在曲线地段还应对曲线正矢进行全面拨正,严格做好超高顺坡,因为在曲线地段内的高低不平顺会加剧对接头的冲击。
        及时更换失效轨枕。换时尽量不要破坏枕下基础,防止造成接头两头软硬不一.保证支承条件一致,同时要注意轨枕间距,否则要及时方正轨枕,保证受力均衡。
        及时清筛接头范围内的脏污道床。特别是接头的2~6根轨枕下道床,也可换填优质较小的道砟。因此接头道砟要有计划的清筛(此方法建议在有施工计划或捣固能及时跟上时采用)及时消除边坡土垅,以减少接头坍砟,保证道床阻力。
        3.2道床病害整治
        混凝土枕线路道床病害主要是板结和翻浆,接头道床出现板结后,承载能力降低,线路的残余变形及各种病害发展加剧。因此,应加强道床的养护。
        接头部位道砟应有良好的级配弹性,对于磨圆的道砟要进行破底更换,以恢复道床的良好弹性。
        道床中的煤粉尘及沙土较多时,在雨水的作用下,使道砟颗粒粘结,形成道床板结病害,因此首先应解决接头处的排水问题,然后解决接头轨枕的空吊,将翻白磨圆的石砟进行更换。在解决接头排水问题的时候如不进行破底清筛,切不可扰动枕底自平面以下(包括枕盒)道床。保持接头部分道床的均匀饱满,增加接头部分道床的抗变形能力。清筛钢轨接头范围内的不洁道床,对接头五孔进行换砟,所换石砟要保证一级强度标准,及时进行捣固。
        3.3联接零件整治和方法
        养护中要始终保持合理的轨缝值,对于大于构造轨缝的轨缝和连三瞎缝,利用每年3月~4月和9月~10月的天气及时进行调整。
        接头螺栓:目前使用的都是高强度接头螺栓,在列车的冲击荷载作用下,接头螺栓易出现松动、扭力下降等病害,应定期对螺栓的扭矩进行检查和复紧,保持接头螺栓扭力矩>500 N.m,以保证足够的接头阻力。
        夹板和接头螺栓涂油;通过夹板和接头螺栓涂油可以减缓列车的冲击破坏作用,有利于保持较高的螺栓扭力矩。
        做好轨枕扣件养护和加强道床养护,保证足够的线路纵横向阻力。轨枕扣件安装和养护必须达到“紧、密、靠、正”的要求。接头道床应保持饱满,适当增加道床肩宽和堆高,提高道床捣固质量并进行夯拍等。
        3.4综合整治措施
        认真分析病害产生的原因对症下药,主要应从“换、垫、筛、捣、调”等5个方面着手进行综合整治,做到标本兼治。
        换。包括更换钢轨、轨枕及道砟。垫。使用胶垫垫板调整低接头。筛。对已经板结的接头六孔道床进行破底清筛。 捣。必须提高捣固质量,按作业要求排好镐位、捣匀、捣实,消灭空吊板,并及时回填道床,保持道床均匀保满,使轨道基础处于稳定状态。调。在曲线上股钢轨侧磨与下股钢轨垂直磨耗均已接近重伤标准需同时更换的情况下,可结合换轨调整钢轨接头位置。具体做法是在换轨曲线的两端上下股同时插入一根12.5m的短轨,即可使原接头位置调整到新换钢轨的“大腰”处,并及时调整好新旧接头处轨枕间距。
结束语
        钢轨接头病害的成因是多方面的,其整治也应采取综合整治的方式。我们应该先从结构入手,以结构的健康保轨面的平顺,切记在整治工作只采取一种方法而不是通过综合整治来治理的简单做法去解决问题,造成事倍功半的效果。加强铁路线路维修整治,可以大大减少铁路线路的维修费用,提升线路设备质量,确保铁路运输安全。
参考文献
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