基于施工機械的優化使用對提高道岔大修施工效率的研究

夏孝維 姚國斌 中國鐵路上海局集團有限公司蚌埠工務段

道岔是鐵路機車車輛在需要轉線或跨線運行時必不可少的線路連接設備，道岔以其結構復雜、鋼軌件縱橫向剛度分布不均勻、列車運行軌線中斷導致的輪軌作用劇烈等因素，導致道岔軌件磨耗嚴重，壓潰、掉塊、疲勞傷損的概率遠大于一般線路。加之在站場岔區往往存在排水不暢，岔區道床臟污板結嚴重，在日常的養護維修中一直是軌道結構的薄弱環節。通過道岔大修同步換軌、換枕、清篩施工，以保持軌道結構強度、線路質量均衡。現有的普速鐵路道岔大修施工基本工法可分為現場拆鋪法和整體預鋪法。現場拆鋪法以其封鎖線路時間長、對運輸影響較大，施工作業人員較多、作業效率低，施工質量難以控制等因素，此種工法逐步被淘汰使用。整體預鋪法施工可分為小型機械作業施工和主要以吉斯瑪道岔換鋪設備為代表的鐵路專用道岔換鋪作業施工。

近年來，我段在以小型機械作業施工進行道岔大修的基礎上，探索運用重型軌道車、挖掘機、高行程起撥道機等機械設備更換道岔施工技術日趨進步。但隨著運輸安全、施工質量、施工勞動安全標準的提高，尤其是在集團公司全天窗施工作業的要求下，需要在封鎖點內安全、高效完成道岔成組更換的工作量。在這一背景下，我段依托對現有道岔大修施工機械的優化使用，進一步挖掘施工機械運用的潛力，高效組織道岔大修施工。本文針對全天窗施工作業模式前我段道岔大修在施工機械運用中存在的問題，優化重型軌道車編組施工配合，由過去單一的內燃搗固鎬搗固轉變成多種搗固機械組合搗固，并在電務設備調試前進行一次重型軌道車壓道等措施，進一步提高我段道岔大修施工的質量和效率。現以我段在京滬正線210 min封鎖點內完成一組P60-1/12號砼枕道岔換軌、換枕、清篩“三同步”施工作一論述。

1 小型機械成組更換道岔工法

自既有線第六次提速以來，我段逐步采用PC60履帶式小型挖掘機、重型軌道車、高行程起撥道機等施工機械進行道岔大修施工。以京滬正線更換一組P60-1/12號砼枕道岔為例，其運輸限制條件、封鎖點內施工流程、主要機械運用情況如下：

1.1 施工封鎖及限速條件

京滬正線道岔大修施工封鎖時間為210 min，施工采用小型養路機械搗固，施工后限速條件為：施工地點開通后4 h限速45 km/h(其中開通后第1列限速35 km/h禁止放行旅客列車)，其后限速60 km/h，次日搗固后第一列限速60 km/h，第二列起限速80 km/h，至第三日搗固后第一列限速80 km/h，第二列起限速120 km/h，至第四日搗固后恢復常速。

1.2 封鎖點內道岔大修施工流程

新換道岔在施工之前完成預鋪與上道前的驗收，封鎖點內主要完成舊岔鋼軌件、軌枕的拆除、道床的清篩、新道岔縱橫移就位、卸砟起道搗固等工作，其基本流程如下：

封鎖命令下達-設置防護－軌道車進入封鎖地段（同步橫移新岔）－切割鋼軌、松卸扣件（同步橫移新岔）－拆除吊裝鋼軌（同步橫移新岔）－挖掘機配合回收舊枕、清篩道床（同步縱移新岔）－整平道床（同步縱移新岔）－鋪設縱移跑道軌（同步縱移新岔）－新岔縱移就位－撥道－合龍門口－K車卸砟回填道砟－起道搗固－檢查線路－撤除防護－開通線路。

1.3 主要施工機械及用途

根據我段現有道岔大修施工組織方式，更換一組P60-1/12號砼枕道岔所使用的主要施工機械為3臺履帶式小型挖掘機、2組軌道車、9臺起撥道機、12臺單人手持式內燃搗固鎬，具體用途如表1所示：

表1 道岔大修主要施工機械及用途

2 施工機械運用存在的問題

道岔大修施工是在運營線路封鎖后進行的，施工封鎖時間結束之后必須開通線路、放行列車，這就要求道岔大修施工必須在有限的時間內安全、正點、優質、高效的完成施工任務，到達既定的施工目的。施工過程中的任何一個環節出現紕漏，或因施工組織不合理、或因施工質量不符合標準、或因施工中出現勞動安全事故等問題，都會影響施工的正常進行，嚴重時會影響行車安全。針對我段現有道岔大修施工中施工機械運用所暴露出來的共性問題，主要表現在以下幾個方面：

2.1 舊岔拆除與軌道車編組不匹配

根據道岔大修周期及年度施工計劃的特點，往往是一個站場多組道岔在一個年度進行大修更換施工，在編排道岔大修年度施工計劃時，考慮到施工隊伍轉場的方便和施工的連續性，一般是一個站場道岔大修施工任務結束后再轉下一個站場。同一站場內的多組道岔連續施工，由于一個站場內的多組道岔岔口朝向存在或者相同或者相反的特點，而配合舊岔拆除的軌道車組（機+2吊+6平+機）往往在一個站場內不重新編組或少次重新編組，這就導致同一站場內的多組道岔在舊岔拆除環節，有的從岔口拆除，有的從岔后拆除。

而舊岔拆除環節，工務方面的工作量重點是在道岔后部，加之電務方面需要拆除岔前轉輒部分的電機及連接設備，如果從道岔前部開始拆除，工務作業人員和電務作業人員便會在作業空間和時間上相互干擾、影響進度，同時影響道岔后部工務設備拆除的進度，此時，若加上新岔從岔后縱移就位，則會嚴重影響整個道岔大修封鎖點內的各個工序的進度，導致后續的工序時間順延，嚴重時會造成施工延點；如果道岔從岔后開始拆除，則工務方面在拆除道岔后部設備時，電務方面在道岔轉輒部分進行拆除作業，在時間和空間上均不存在沖突，對整個換岔施工進度影響較小。

2.2 新岔搗固質量欠佳

新岔就位后，軌道車聯掛老K車補充道砟后進行道岔起道搗固作業，現有搗固機械為手持式內燃搗固鎬，如圖1所示，其搗固作業如圖2示意，因使用中發出“嗡嗡”聲，習慣稱“小蜜蜂”搗固鎬，表2為其基本參數。

圖1 單人手持內燃搗固鎬搗固

圖2 手持式內燃搗固鎬搗固示意圖

表2 手持式內燃搗固鎬基本參數

由圖2可以看到，手持式內燃搗固鎬在搗固岔枕時，首先是搗固枕間道砟，通過向下振動沖擊枕間道砟，迫使枕間道砟向枕底竄動，由于手持式內燃搗固鎬為直鎬搗固，操作人員在使用搗鎬搗固枕底時，只能傾斜搗鎬搗固，導致枕底道砟分布不均勻。通過表2可知，人工使用手持式內燃搗固鎬進行搗固時，由于搗固鎬本身存在一個激振力，再加上操作人員施加一個附加作用力，通過搗固鎬作用于枕側或枕底道砟，但由于每個操作人員在操作時所施加的附加力存在差異，從而導致枕側及枕下道砟分布、搗固密實度因操作人員的個體差異而呈現差異性。

由此造成枕側、枕底道砟分布不均勻、道砟不密實，使得枕側、枕底與道砟的接觸面積不足，則直接影響道床橫向阻力及縱向阻力的生成，這部分在枕底道床橫向阻力的生成上表現明顯，道床橫向阻力構成中，軌枕底部占50%左右，軌枕兩側占20%-30%，道床肩部占30%。道岔更換后的低速慢行及后續道床沉降階段，因枕側、枕下道砟分布不均勻、搗固不密實造成的則成為該階段輪軌接觸的主要激振源，致使后續的養護工作量增大。同時使用手持式內燃搗固鎬搗固新岔，一般需要在封鎖點內搗固2遍，耗時在70 min左右，新岔才能搗固起整后達到開通線路、放行列車。

3 優化施工機械使用措施

現有的小型機械施工工法已運用多年，并在運用的過程中不斷改進，但每一組道岔大修施工都是一次嶄新的施工，在現有的道岔大修施工基本流程基礎上，根據每組道岔更換的具體情況，確定有針對性的預鋪方案、更換施工方案，再具體到施工機械的運用上，確保每次道岔大修施工安全、精細、高效的完成。現就目前道岔大修施工在機械運用上存在的問題提出針對性的措施。

3.1 優化舊岔拆除與軌道車編組

針對道岔大修施工舊岔拆除環節工務方面重點工作量集中在道岔后部及工務作業與電務作業在時間和空間錯開的基本情況，確定舊岔拆除從道岔后部開始的基本原則，并結合舊岔從后部拆除，新岔從道岔后部縱移就位最有利于道岔大修施工流水化作業程序和最大限度的節約封鎖點內的時間。因此，從前期道岔預鋪位置的選擇上，盡量選擇新岔從岔后縱移就位的方向預鋪道岔。在道岔施工前，針對每一組道岔首先岔后拆除的施工順序，在封鎖點外對配合拆除舊岔、回收舊料的軌道車進行重新編組（機+2吊+6平+機），主要是調轉2個軌道吊與出棄土平板車的編組順序，使得軌道車+軌道吊編組運行的順序與舊岔拆除順序一致。

3.2 運用多種機械組合式搗固

新岔就位后，使用手持式內燃搗固鎬搗固存在搗固質量不佳問題，提出使用液壓道岔搗固機（習慣稱“一操二”搗固機）、液壓線路搗固機（習慣稱“一操四”搗固機）與手持式內燃搗固鎬進行組合式搗固。表3為三種搗固機的基本參數，圖3為液壓搗固機搗固示意圖，圖4、圖5分別為使用液壓道岔搗固機、液壓線路搗固機進行新換道岔搗固。

表3 三種搗固機基本參數

圖3 小型液壓搗固鎬搗固示意圖

圖4 使用液壓道岔搗固機搗固作業

圖5 使用液壓線路搗固機搗固作業

由表3可以看出，與手持式內燃搗固鎬相比，“一操二”岔搗機和“一操四”線搗機能夠輸出穩定激振力和夾實力，這種激振力和夾實力不因操作手個體差異而變化，同時因“一操二”岔搗機和“一操四”線搗機夾實力的存在，使得搗鎬能夠將枕底道砟擠壓密實，搗固后岔枕枕側、枕底均與道砟充分接觸，有利于道床縱向、橫向阻力的生成。

圖6 單開道岔液壓道岔搗固機、線路搗固機搗固范圍

使用組合式搗固方式，一組P60-1/12號砼枕道岔在搗固機械配置上為：6臺“小蜜蜂”搗固鎬，2臺液壓岔搗機，1臺液壓線搗機。因道岔自身結構復雜，使得三種搗固機各發揮其自身特點，分別搗固道岔不同部位。圖6給出道岔液壓搗固機、線路搗固機的搗固范圍，其搗固范圍及搗固順序為：①因手持式內燃搗固鎬因振動頻率較液壓岔搗機、液壓線搗機大，組織6臺手持式內燃搗固鎬從岔口起道普搗整組道岔，將枕間松散道砟預搗進枕底，待整組道岔普搗之后，再組織手持式內繞搗固鎬在液壓搗固機后進行二次搗固，加強新換道岔搗固質量；②組織1臺“一操四”液壓線路搗固機從岔前直線段開始起搗，依次搗固岔口及岔前換軌、連接部分直股、直基本軌及岔后直股部分，為圖6實線框內所示；③組織2臺“一操二”液壓道岔搗固機，其中一臺搗固轉輒部分、岔心部分，另一臺液壓道岔搗固機從岔后曲股向岔心方向進行搗固，搗固范圍及搗固順序為圖6虛線框內箭頭所示。采取上述組合式搗固方式一方面為電務器材的組裝與調試空出了時間與空間，同時也較高質量、效率的完成新換道岔的搗固，對于一組P60-1/12號砼枕道岔采用組合式搗固方式進行搗固一般耗時在50 min左右。

3.3 軌道車壓道后檢查線路

以往道岔大修施工，在線路開通前，進行線路靜態幾何尺寸檢查，檢查結果達到放行列車條件，則開通線路、放行列車，線路開通經列車碾壓后再次進行線路檢查，若發現道岔軌道幾何尺寸超標處所，則再次進行道岔起整養護。為減少道岔大修封鎖點結束之后的線路起整養護，在封鎖點內除加強線路搗固之外，可在時間充裕的條件下，使用推運道岔、卸道砟的該組軌道車（機+2吊+2K+機）進行線路提前壓道兩次，經過軌道車提前壓道后，可進一步增加枕下新砟的密實性，促進線路開通后的設備穩定，提高設備變化儲備能力；同時可將新岔搗固不良、不均勻處所提前暴露出來，在封鎖點結束前再次進行搗固整修。

4 取得的效果

2018年蚌埠工務段道岔大修年度生產任務為123組道岔，全部集中在京滬線，其中正線道岔46組，分布在固鎮、連城、曹老集、曹山、蚌埠、鳳陽等6個站場；到發線、站線道岔77組，主要分布在宿州、曹山、蚌埠、蚌埠東等9個站場。正線道岔大修施工主要是利用京滬線一年兩次的集中修進行更換，結合全天窗施工作業要求，我段在道岔大修施工實施過程中積極探索在現有的施工條件下優化施工工法，通過上述改進措施的嘗試與運用，我段京滬線46組正線道岔全部安全、正點、優質、高效的付諸實施，取得較好的技術經濟效果，同時也為既有線道岔大修施工的經驗積累和技術進步向前邁出了一步。

5 結論與展望

既有線道岔換軌、換枕、清篩“三同步”施工，運用小型機械成組更換道岔工法相對成熟，但對于每次具體的施工，要針對每組道岔的具體位置、周邊環境、運輸條件等情況，從道岔預鋪位置選擇、封鎖點內舊岔拆除順序、軌道車編組、搗固機械的使用以及連續換岔的施工銜接等因素綜合考慮。只有把大量的工作做在施工前，施工準備和預想越充分，則封鎖點內的施工按照既定流程則會越順利，施工中任何一個環節出現問題，則會形成多米諾骨牌效應，對后續的工序產生影響。同時挖掘機作為一種通用機械在運營線路上進行道岔大修施工使用，還存在適應鐵路運營線路的技術進步空間，可在這種通用機械的基礎上推進專門適用于鐵路運營線路設備大修更換的施工機械的運用，則更有利于兼顧運輸與安全的需要。