提高大秦線道岔軌件使用壽命的探索

劉 桂 雙

(茶塢工務段，北京 101402)

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提高大秦線道岔軌件使用壽命的探索

劉 桂 雙

(茶塢工務段，北京 101402)

介紹了大秦線茶塢段道岔設備的現狀，對茶塢工務段道岔軌件的傷損使用情況進行了分析，并針對道岔軌件的傷損原因，提出了道岔軌件的養護維修策略，旨在降低軌件的傷損率。

道岔，軌件，養護維修，傷損

大秦線是一條集“速、密、重”于一體的煤炭運輸專線，自2014年年運量達到4.5億t后，年運量一直居高不下，在如此高強度的運輸沖擊下，軌件傷損率呈現大幅增長趨勢，道岔軌件使用壽命大大縮短。

目前大秦線線路大維修時間極其有限，每月維修天窗只有3次，每次僅120 min。在如此有限的作業時間下線路得不到有效的養護維修，使軌件傷損的幾率大大增加，傷損發展速度也大大加快，更換頻率也隨之增加，給養護成本費用帶來巨大壓力，也給安全生產帶來巨大隱患。道岔部位是重載線路的薄弱環節，道岔軌件的傷損已經成為制約安全生產的瓶頸，應引起我們的高度重視。現在擺在我們面前的問題是如何對道岔軌件傷損成因進行數據分析，研究行之有效的解決軌件傷損快速發展的方法，從線上養護方面及軌件類型使用方面探索，適合大秦線現運輸組織模式的安全的經濟適用的養護維修方式。

1 茶塢工務段道岔設備概述

茶塢工務段共計管轄大秦線及相關聯絡線線路947.432 km、站場13個、道岔455組。大秦重車線為75 kg/m鋼軌跨區間無縫線路，輕車線為60 kg/m鋼軌跨區間無縫線路。大秦線目前使用的主要道岔型號分為P75/12#，P60/12#，P60/9#，其中：P75/12#道岔87組占19.1%，P60/12#道岔156組占34.3%，P60/9#道岔75組占16.5%。

大秦線目前使用的道岔軌件主要由中鐵山橋集團公司、北京特冶工貿有限公司、德盛鐵路器材有限公司、浙江貝爾通信集團公司等幾個廠家供應。

自2010年大秦線運量從3.3億t猛增至4.0億t，道岔薄弱環節病害凸顯，尤其是近幾年大秦線運量居高不下年運量都在4.4億t左右，軌件傷損病害增加尤為明顯。僅2015年茶塢工務段就發生道岔軌件各種傷損1 409處，更換轍叉、尖軌、基本軌等主要道岔軌件488根/個，如何延長道岔軌件使用壽命、降低軌件傷損的發生發展、保證生產運輸安全，已經是擺在我們面前的刻不容緩的一項研究課題。

2 道岔軌件傷損使用情況分析

2.1 軌件傷損種類及分布

大秦線道岔軌件傷損主要類型有掉塊、裂紋、核傷、壓潰、磨耗等幾種，其中：2015年軌件傷損類型中掉塊占45.2%，核傷占16.4%，裂紋占20.5%，壓潰磨耗占17.8%，說明掉塊是道岔軌件傷損的主要方面，掉塊的發生與日常養護打磨不到位有很大關系，接頭部位若得不到充分打磨或軌面打磨不及時，在列車快速通過時車輪就會加大輪軌的硬接觸力，軌頭受到強大沖擊力就容易產生掉塊或軌面低塌，造成軌件傷損。

2.2 軌件傷損數量大幅度上升

隨著大秦線運量的逐年增加，線路、橋隧、路基病害及軌件傷損每年都呈上升趨勢，尤其是2013年以后大秦線列車密度增大、車速提高，已不具備利用列車間隔作業的條件，路局要求停止利用列車間隔進行線路養護維修作業，線路得不到充分時間養護，軌件傷損特別是道岔軌件傷損更是大幅上漲。

表1是2014年—2015年道岔軌件傷損情況分布表。

表1 2014年—2015年道岔軌件傷損分布統計表

從表1可以看出：無論是從傷損類型還是傷損位置，2015年道岔軌件傷損比2014年同期都有很大程度的增長，軌件傷損增加率達到100%，其中軌底核傷增加率尤為明顯達到驚人的300%。如此大的傷損增長速度，無論是從養護維修方面還是傷損軌件更換方面，都給維修成本費用帶來了巨大壓力。

2.3 軌件傷損速度明顯加快，傷損周期縮短

2014年以來，軌件傷損發展的速度明顯加快，尤其是鋁熱焊等強度低于母材強度的處所傷損發展更為迅速，以往軌件從核傷加固發展到更換往往需要幾個月甚至更長時間，而現在一個月內或幾天就能從輕度核傷發展為重傷，軌頭裂紋和夾板裂縫的發生率也大大增加，例如：

1)2014年11月17日探傷作業人員發現大秦下行296+17#焊道處軌頭外口核傷，2A：5～6.8出波，32 dB，建議加固；11月24日再次檢查該處時，2A：5～6.8出波，37 dB，達到重傷建議更換。

2)2014年3月9日檢查遷西站28#道岔為P75/12#整鑄錳鋼轍叉，發現叉心壓低5 mm、肥邊3 mm～4 mm，11月19日檢查該道岔叉心已壓潰嚴重、大小道尺不能保持，更換下線。

3)2015年6月14日探傷作業人員發現大秦線下行309+17#鋁熱焊處所，焊道處軌頭外口核傷，1A通道4～6出波，34 dB，2A：4.2～6出波，37 dB，建議更換。此處鋁熱焊為2013年10月16日集中修天窗焊聯，使用時間不到2個月就發展為重傷需進行更換。

從上述幾例可以看出，大秦線尤其是大秦重車線鋼軌軌件在大軸重、高密度的列車碾壓下壓力達到鋼軌的屈服強度，加之應力傳遞不均造成應力集中，鋼軌內部晶體傷損發展迅速，軌件部魚鱗傷、掉塊、垂磨、側磨、波磨、壓潰、掉塊、裂紋等發展也非常快。

據統計茶塢工務段某車間1 d發現重傷最多可達8處需更換，且沒有維修天窗，臨時要點處理十分困難，往往需幾天才能將重傷軌處理完畢，大大增加了斷軌風險，給行車安全帶來巨大隱患。

2.4 道岔軌件更換頻率增加，使用壽命縮短

1)2013年1月～8月與2014年同期轍叉、尖軌、基本軌更換數量對比。在養護維修周期不能保證，軌件傷損快速發展的情況下，若要保證生產運輸的絕對安全就只有對軌件及時進行更換。自年運量達到4億t以來，道岔軌件的更換頻率大大增加，更換周期大幅縮短。具體分析對比見表2。

表2 2013年1月～8月與2014年1月～8月道岔軌件更換對比表

從表2可以看出2014年1月～8月轍叉、尖軌、基本軌傷損更換率比2013年同期都有不同程度的大幅增加，其中基本軌的更換增長率最為明顯達到40.6%。大秦線2014年1月～8月較2013年同期運量增加2.2%，而軌件更換增長率平均達到21%，是運量增長率的近10倍。說明軌件傷損和更換頻率的增加不僅和運量的增長有關系，更重要的原因在于在大運量、高速度、高密度的運輸組織模式下，軌件養護維修周期不能保證，致使軌件傷損和更換頻率大大增加。

2)2013年1月～8月與2014年1月～8月各種型號轍叉、尖軌、基本軌具體更換數量對比見圖1～圖3。

從圖1～圖3可以明顯看出，重車線P75/12轍叉、尖軌、基本軌更換量最大，且2014年較2013年增長率較高。從更換數量最大的P75/12轍叉可以看出，整鑄錳鋼轍叉較合金鋼轍叉更換頻率高出很多，說明合金鋼轍叉較整鑄錳鋼轍叉使用壽命長出很多。

2.5 道岔軌件使用費用大幅增加

據統計分析，茶塢工務段2015年各種道岔軌件的使用費用比2014年同期增加399余萬元，具體分析情況見表3。

表3 道岔軌件使用費用表 萬元

合金鋼拼裝轍叉使用年限在181 d左右，整鑄錳鋼轍叉使用年限在70 d左右。就大秦線更換最頻繁的P75/12型轍叉分析，同一組道岔若使用整鑄錳鋼轍叉一年需使用5.2個成本費用在14.6萬元左右，若使用合金鋼拼裝轍叉一年需使用2個成本費用在9.6萬元左右，更換一個轍叉人工費用0.15萬元左右，所以同一組道岔若使用合金鋼拼裝轍叉比整鑄錳鋼轍叉一年節省費用在5.48萬元左右。所以建議使用合金鋼軌件，更改軌件的鋼軌材質，提高軌件的強度，降低道岔軌件使用和養護的成本費用。

3 道岔軌件傷損成因分析及養護維修對策

3.1 道岔軌件傷損大幅上漲的原因分析

1)大軸重、高運量、高密度的運輸組織模式。目前大秦重車線列車軸重為25 t，27 t，日開行列車最高可達90列，日運量達100多萬噸，如此高強度的運量，引發道岔軌件傷損量急劇增加。道岔軌件使用壽命大大降低，各種直觀傷損發生周期也大大縮短，直接導致軌件更換頻率的增加。

2)線路大修周期跟不上，道床問題得不到有效解決。道岔地段不能利用大機進行道床清篩，只能進行人工清篩換砟，道岔換砟周期不能保證，道床板結較為嚴重。道床失去彈性，冒泥、空吊等病害隨之產生，加大了列車輪對軌面的硬接觸的沖擊力，進而造成軌面壓潰、鋼軌裂紋、鋼軌接頭坍低等傷損大幅上升，鋼軌內部核傷發展也會加快。

3)軌件養護維修工作滯后，軌件病害得不到及時處理。自停止利用列車間隔進行維修作業以后，道岔養護維修只能納入天窗進行，道岔養護維修時間大大縮短。道岔打磨周期不能保證，軌面不能得到及時修理，肥邊、壓潰、劃痕等若得不到及時打磨處理很快就會發展成重傷，接頭若得不到有效的周期性的打磨維修，在列車的硬接觸沖擊下就會形成掉塊，增加了鋼軌傷損發生的幾率。軌面發生傷損后越是得不到及時處理，在強大沖擊力下傷損發展越快，形成惡性循環，最后軌件傷損到一定程度就只能進行更換下線，大大縮短軌件更換周期。

3.2 降低道岔軌件傷損提高養護維修效率的對策

1)合理安排道岔大中修，結合道岔設備實際情況及時安排對道岔進行成組更換或對大軌件、岔枕進行成組更換，提高道岔整體強度減少傷損病害。

2)保證道岔維修周期，及時安排道岔換砟，加強道岔的小清篩及邊坡清篩力度，疏通道岔排水，保證道砟的整潔，改善道床彈性，從而緩解列車對軌面的沖擊力，有效降低軌件的傷損發展。

3)及時更換道岔大膠墊，對壓潰的大膠墊盡量進行成組更換，使用高彈性膠墊，保證鋼軌彈性和道岔的受力均勻。

4)加強軌面的修理，縮短道岔打磨周期，及時解決軌面傷損，提高軌面平順度，改善輪軌接觸關系，降低軌件的硬接觸力，從而降低傷損的發展速度。

5)加強道岔軌件的手工檢查力度，對發現的壓潰、肥邊、魚鱗傷、接頭坍低、大軌縫等及時安排處理，避免在列車的沖擊下傷損進一步發展。

6)大力推行岔區設備單元化、等級化管理，推進維修的檢、養、修分開，開展道岔設備的狀態修、等級修，使道岔各部幾何尺寸在臨修范圍之內、岔區大平大向良好、零配件齊全有效扭力達標，使道岔設備質量保持均衡，進而延長軌件使用壽命，減少軌件傷損的發生。

7)引進新技術，使用道岔打磨大機利用集中修對道岔進行周期性打磨。人工進行道岔打磨往往效率低，效果不佳，利用大機對道岔每季或每月進行打磨一遍，能夠有效解決道岔軌面不平順、坍低、壓潰、肥邊等問題，能夠使工作效率大大增加，減少鋼軌傷損。

8)大力推行岔區無縫化，在整組道岔范圍內，對道岔直股絕緣接頭全部采膠結絕緣；對道岔軌件各部接頭處所全部實施無縫焊聯，其中需對轍叉直股、直尖軌、基本軌等進行廠內加長處理，能夠大幅度的降低接頭的沖擊力度，減少接頭次生病害，大幅度的提高道岔軌件的使用壽命。

9)改進道岔軌件的鋼軌材質，提高軌件的強度。建議使用拼裝型合金鋼轍叉，同一組道岔若使用合金鋼轍叉較整鑄錳鋼轍叉全年節省在5.48萬元左右，且合金鋼轍叉傷損率低，需養護維修周期短，養護維修工作量小，是較為經濟實用的轍叉類型。

總之，在如此大的運量下，維修天窗時間又如此有限，養護維修工作不能得到保證。若要從根本上控制軌件傷損率的發展，還得從根源上下功夫，保證天窗數量和天窗時間，能夠有充足的時間進行道岔養護，是解決道岔軌件傷損發展快、更換使用周期短、養護維修成本高等問題的前提。

Inquiry on improving Da-Qin railway turnout serving life

Liu Guishuang

(Cha-WuBusinessSection,Beijing101402,China)

The paper introduces Cha-wu Business Section turnout equipment status of Da-Qin railway line, analyzes the turnout rail damage and utilization conditions of Cha-wu Business Section, and puts forward turnout rail maintenance strategies in light of turnout rail damage causes, with a view to reduce the rail damage rate.

turnout, rail, maintenance, damage

1009-6825(2016)18-0134-03

2016-04-13

劉桂雙(1985- )，男，助理工程師

U213.6

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