換軌車鋪設無縫線路在山區鐵路的運用

黃華斌，張 劭

（廣州工務大修段，工程師，廣東 廣州 511001）

運用換軌車鋪設無縫線路，可以降低勞動強度，提高勞動效率，較好地解決人工撥軌的安全風險，換軌施工可實現工完料盡。但由于山區鐵路坡道大、曲線數量多且半經小、橋隧相連等線路狀況，嚴重影響了換軌車在鋪設無縫線路中的運用。近幾年來，廣州工務大修段在山區鐵路鋪設無縫線路中，通過優化施工流程和創新作業方法，不僅成功運用了換軌車進行換軌施工，并實現了施工安全有效可控，更換長軌日進度達到2.0 km，為山區鐵路運用換軌車進行換軌施工積累了寶貴的經驗。

1 換軌車在山區鐵路換軌面臨的問題

1.1 不適應集中修日進度的要求 鐵路營業線施工現采用的集中修組織模式，要求在一段較短的時間內，最大限度利用好人力、機械、機具等資源，最大限度提高天窗作業效率，要求日換軌進度必須完成1.5～2.0 km的任務，而山區鐵路的線路條件差，運用換軌車換軌很難完成這一任務目標。

1.2 存在脹軌侵限的安全風險 換軌日進度要達到2 km時，傳統方法是在換軌前一天將鋼軌焊接成一段2 km長的新軌條，由于晝夜溫差變化，造成新軌條在碴肩上自由伸縮，當新軌條原有彎曲和線下焊接處存在鋼軌應力時，就容易造成新軌條“鼓肚”，嚴重時侵入限界，影響安全。

1.3 曲線多且換軌作業難度大影響進度 山區鐵路曲線數量多，1個天窗點內換軌地段有時會同時存在2個及以上的曲線，且可能是反向曲線。當曲線較長、半經較小時，由于新、舊軌半徑不同（相差約0.65 m），造成曲線新軌入槽后上股鋼軌相對縮短，下股鋼軌相對伸長，上下股新鋼軌均需要縱向移動，因為起點需要焊軌，只能在終點進行撞軌，曲線上股向外撞，曲線下股向內撞，才能保證換軌車前的上股鋼軌不“鼓肚”，下股鋼軌不被“拉直”。以R=500 m，換軌長2 000 m，新鋼軌條與既有鋼軌距離0.65 m，換軌地段園曲線長1 000 m為例，在不考慮緩和曲線的前提下，每股新鋼軌的縱向移動量L移=2π×0.65×L/2πR=0.65×1 000/500=1.3 m。

當換軌長度長，換軌地段曲線長且曲線半徑又較小時，新鋼軌的縱向移動量就大，配合換軌車換軌的撞軌工作量就大，需要大量的勞動力，且撞軌的效果非常不好，容易造成換軌車的運行障礙，影響換軌的速度，造成換軌在規定時間內延時晚點。

1.4 軌枕螺栓銹蝕影響作業安全 山區雨季長且降雨量大，易造成軌枕外側螺栓嚴重銹蝕。封鎖施工時，如果軌枕螺栓銹蝕不能及時處理好，換軌車吊軌時易將軌枕一并吊起，影響換軌車的運行安全。

2 優化施工流程和創新作業方法

在進行換軌施工時，對施工本線要求封鎖前1小時限速45 km/h，開通后首列限速25 km/h，第2列限速45 km/h，以后恢復正常速度，慢行長度為當日換軌里程；在雙線橋梁、隧道及施工困難地段施工時，施工地段鄰線的對應里程自施工線路封鎖前1小時起至開通后1小時止，限速80 km/h；每天封鎖天窗為180 min。在這樣的施工條件下，必須優化施工流程、創新作業方法才能完成目標任務。

2.1 優化施工流程 軌枕螺栓銹蝕是影響換軌車換軌安全正點的最重要風險點。為解決好該問題就必須提前對銹蝕的軌枕螺栓進行處理，為此需對施工流程進行優化，即在換軌施工前一天的天窗點內，組織好勞動力和工具，將次日換軌地段外側軌枕螺栓全面進行預松，徹底更換軌枕外側銹蝕螺帽，工務段同步配合對失效螺栓進行錨固。

2.1.1 工具和勞動力組織

1）每天安排2～4個作業小組處理銹蝕的軌枕螺栓，每組配勞務工10人，其中內燃扳手操作工4人，撬棍手2人，更換螺帽作業人員2人，液壓鉗操作工2人。

2）每小組配備內燃扳手4臺，液壓鉗1臺，撬棍2根，螺帽若干。

2.1.2 線路封鎖后4臺內燃扳手的作業流程

1）第1臺內燃扳手使用36#套筒對待換軌地段鋼軌的外側軌枕螺帽進行預松，主要是松出沒有銹蝕的軌枕螺帽和辨別出銹蝕的軌枕小螺帽。

2）第2臺內燃扳手使用34#小套筒，松出銹蝕的軌枕小螺帽，將松出的小螺帽更換為新螺帽。如仍不能松出銹蝕小螺帽，則安排人員用撬棍將彈條撬出，用手錘使螺帽與平墊圈分離。

3）第3臺內燃扳手使用34#小套筒，再次松出銹蝕的軌枕小螺帽，仍不能松出的，采用液壓鉗剪除小螺帽，將松出的小螺帽更換為新螺帽。

4）第4臺內燃扳手全面擰緊鋼軌外側軌枕扣件的螺帽。

2.2 創新作業方法 傳統換軌車換軌施工方法是在換軌起點將新、舊軌導入換軌車的新、舊軌龍口，在換軌終點將新、舊軌導出換軌車的新、舊軌龍口。

在山區鐵路換軌施工時，由于曲線數量多、半經小，鋼軌縱向移動量大，嚴重影響換軌車的正常進行，易造成換軌晚點。為此探索了一套山區鐵路換軌施工新方法，即換軌施工前將線下長軌條焊接為兩段長軌條，按照施工走向，根據不同的線路條件，組合成2.0 km長的新長軌條，采用兩段新軌結合法和二次導入新鋼軌法一次性換軌到位，避免線下新鋼軌條焊接太長脹軌侵限的安全隱患，減少配合換軌的撞軌工作量，降低撞軌難度，提高撞軌效率，能保障換軌車換軌的安全正點。

2.2.1 兩段結合法 一次性更換2 km長軌條時，為避免新鋼軌條焊接后脹軌侵限和提高撞軌效率，根據現場實踐，提出了新鋼軌兩段結合的施工方法。即2 km換軌地段中的一段長軌條在曲線半徑較大，曲線長度較短處，而另一段長軌條在直線地段，且曲線位于換軌起點或終點處（如圖1所示），封鎖施工前一天，將長軌條線下焊接為2段各長1 km的長軌條，在換軌施工天窗點內，將2段各長1 km的軌條用魚尾板臨時連接為一段2 km的長軌條（如圖2所示）。使用換軌車一次換軌拉軌到終點龍口，在中間和終點龍口分別進行拉伸放散。

圖1 一長軌條在曲線地段另一段長軌條在直線地段

圖2 用魚尾板臨時連接各長1 km的長軌條

采用兩段結合法是因為只有一段長軌條有曲線，曲線半徑較大，曲線長度較短，新鋼軌的縱向移動量就非常小（L移=2π×0.65×L/2πR=0.65×175/1 800=0.063 m），且曲線位于換軌起點或終點，新鋼軌的縱向移動量不需要撞軌，可以通過新鋼軌自己的伸縮實現縱向移動。在換軌前的起點預留好適當的搭頭，換軌過程中基本不需要撞軌，減少了大量的勞動力，并有效地解決了長軌條過長產生的脹軌安全隱患及應力放散量過大帶來的施工組織困難和放散不均勻等問題。

2.2.2 二次導入法

1）一次性更換2 km長軌條時，若換軌地段的曲線半徑較小，曲線長度較長，且又有多個曲線時，則將長軌線下焊接為2段各1 km的長軌條（如圖3所示）。

圖3 將長軌線下焊接為2段各長1 km的軌條

換軌施工時在中間、終點龍口均安排撞軌設備、人員，配合換軌車換軌撞軌。首先在換軌起點將新、舊鋼軌導入換軌車的新、舊軌龍口，當換軌車行進到中間龍口時，換軌車在中間龍口停車，將第2段新長軌條重新吊起，將新鋼軌第2次導入換軌車新軌龍口（如圖4所示），新鋼軌落槽后在中間和終點龍口分別進行拉伸放散。

圖4 將新鋼軌第2次導入換軌車新軌龍口

2）一次性更換2 km長軌條時，若換軌施工地段的起點或終點500 m內線路條件特別困難，其他地段條件較好時，則將長軌在線下焊接為1 500 m和500 m的兩段長軌條（如圖5所示）。

圖5 將長軌線下焊接為1 500 m和500 m兩段長軌條

換軌施工時，在中間龍口處留好2段鋼軌的搭頭。曲線在第1段時，只在中間龍口安排撞軌設備、人員；曲線在第2段時，只在終點龍口處安排撞軌設備、人員，配合換軌車換軌撞軌。換軌時首先在起點將新、舊鋼軌導入換軌車的新、舊軌龍口，當換軌車行進到中間龍口時，換軌車在中間龍口停車，將第2段新長軌條重新吊起，將新鋼軌第2次導入進換軌車新軌龍口（見圖4）。新鋼軌落槽后在中間和終點龍口分別進行拉伸放散。

2.3 安全卡控

1）在曲線地段的既有軌枕扣件拆除后，為防止軌距擴大或者鋼軌內部應力引起鋼軌側翻，造成施工車輛掉道脫線。必須通過既有軌切割開口，放散內部應力；同時在直線、半徑大于800 m及以上的曲線每40根軌枕，其他地段每20根軌枕，在鋼軌外側的螺紋道釘上安全軌距輪，內側安裝一套新配件。

2）根據換軌車前的上股鋼軌“鼓肚”和下股鋼軌“拉直”情況，及時通知龍口配合換軌車撞軌，防止換軌車受橫向力過大，造成施工車輛掉道脫軌。

3）必須安排專人在換軌車前引道，并重點檢查軌枕扣件拆除情況和線路狀況，確保換軌車運行安全。

4）處理銹蝕軌枕螺栓時，當螺栓連續失效超過2個時不得再連續松扣件，并加裝軌距桿。工務段要對失效螺栓及時進行錨固，防止軌距變化，造成軌道幾何尺寸超限。

3 結束語

近幾年來，廣州工務大修段運用新施工流程和作業方法，在山區鐵路鋪設無縫線路中，較好地運用了換軌車進行換軌施工，降低勞動強度，提高勞動效率，更換長軌日進度達到2.0 km，實現了機械化換軌施工和工完料盡；解決人工撥軌的安全風險，確保了施工安全有效可控并高效完成集中修換軌任務，為山區鐵路運用換軌車換軌施工提供了寶貴的借鑒。