淺談大秦線線路突出病害及整治對策探索

楊英英

（大秦鐵路股份有限公司， 山西 大同 037005）

0 引言

大秦鐵路是我國第一條重載鐵路和雙線電氣化運煤專線，自2010 年運量突破4 億噸后，至今年運量持續保持在4-4.5 億噸之間。常年開行萬噸、2 萬噸C80 貨車，大軸重、高密度、超負荷的運輸模式對軌道結構產生的破壞作用加速發展，迫使線路設備病害發生和發展速度較其他線路明顯加快，給線路設備養護維修帶來了極大的困難，通過近年來對工務設備變化規律進行總結，發現大秦線鋼軌、軌枕、扣件、道床、道岔等軌道結構病害十分突出。

1 管內大秦線設備概況

大秦線為雙線電氣化鐵路，線路允許速度為重車線80km/h（2 萬噸）/85km/h（1 萬噸）、空車線85km/h（2 萬噸）/90km/h（1 萬噸），其中重車線鋪設75kg/m鋼軌（材質主要為U78crv）無縫線路，Ⅲ型混凝土軌枕、II 型彈條扣件；空車線鋪設60kg/m（材質主要為U75V）鋼軌無縫線路和Ⅲ型、部分II 型混凝土軌枕，II型彈條扣件。

2 近年來大秦線線路發現的典型病害

2.1 鋼軌

在重載列車的高密度、高負荷沖擊下，鋼軌疲勞傷損隨運量的增加成跳躍式增長，曲線側磨、魚鱗傷、剝離掉塊、波磨、垂磨等問題較為突出。特別是大秦重車線PG4 鋼軌存在剝離掉塊、隧道內曲線地段易發生波浪形磨耗和掉塊、鋁熱焊縫傷損及斷軌率高、鋼軌擦傷后極易產生核傷引發斷軌、傷損發展快等突出問題。

2.1.1 傷損情況

歷年傷損情況：2016 年大秦線探傷共發現傷損73 處（其中母材核傷11 處、孔裂3 處、焊縫58 處、其他1 處）；2017 年大秦線探傷共發現127 處傷損（其中母材核傷18 處、孔裂4 處、焊縫98 處、尖軌3 處、其他4 處）；2018 年大秦線探傷共發現175 處傷損（其中母材核傷19 處、孔裂4 處、焊縫142 處、尖軌3 處、其他7 處）。

由此可以看出，大秦線隨著通過總重的增加，傷損數量成快速上升趨勢，同時，大秦線焊縫傷損比例常年居高不下。

2.1.2 斷軌情況

⑴從斷軌數據來看：2013 年至2018 年大秦線共發生斷軌24 起，均在大秦重車線，其中2013 年7 起、2014 年2 起、2015 年1 起、2016 年2 起、2017 年2 起、2018 年10 起。

⑵從斷軌類型來看：2013 年至2018 年大秦線共發生母材折斷10 起、鋁熱焊縫折斷10 起、氣壓焊縫折斷3 起、廠焊焊縫折斷1 起。

2.2 聯結零配件

⑴大秦重車線岔區扣件易發生松動、彈條折斷現象，特別是繁忙道岔接頭螺栓、護軌螺栓更容易松動、脫落。

⑵膠墊容易壓潰破損，部分地段熱塑性膠墊發生軌枕切槽等問題。

⑶焊縫加固處所發生斷軌后“斷而不紅”、存在安全隱患。

⑷道岔鐵墊板特別是轉轍部位、轍叉部位鐵墊板易斷裂，六角螺栓易折斷等問題。

2.3 軌枕

Ⅲ型枕存在承軌槽切槽、擋肩破損等問題；接頭部位及叉心處軌枕因頻繁小機搗固作業導致軌枕底部斷面受損，影響道床彈性、軌道縱橫向阻力等軌道結構穩定性。

2.4 道床

道床及隧道內煤塵污染嚴重。大秦線作為運煤專線，目前運行的非全封閉式的車輛不可避免的帶來煤塵對路肩、道床及隧道的污染，無形中縮短了道岔換碴、橋梁換碴、大機清篩、隧道清污以及隧道清淤的周期，給隧道內線路的設備檢查與整修帶來很大的困難，同時惡劣的作業環境也影響了職工的身體健康。

從日常的觀察來看，清理后僅能保持在2-3 個月，個別隧道更短，特別是隧道進出口500 米范圍內由于山體地形的氣流交匯更為嚴重。

2.5 道岔

⑴鋪設在站場咽喉區特殊位置的道岔側向過車頻繁，特別是我段湖東二場東西咽喉道岔，曲線尖軌在短時間內磨耗、壓潰、掉塊嚴重，叉心特別是整鑄叉心平均使用壽命遠遠低于普通鐵路。

⑵隨著大軸重重載列車的開行，加劇了對站場輕型木枕道岔框架結構的沖擊力度。湖東站作為大秦重載鐵路的咽喉樞紐，是所有大秦重載列車的集散地和出發點，其中湖東三場大部分為P43/9 號道岔，設備框架強度嚴重不足，道岔尖軌掉塊、磨耗，基本軌垂磨、壓潰、壓寬，叉心垂磨、掉塊、護軌側磨等問題較多，道岔傷損軌件更換頻繁，安全、質量儲備明顯不足。

3 當前采取的主要整治措施

重載線路近年來發生的問題，嚴重影響軌道結構部件的使用壽命及行車安全，為確保運輸安全工務部門積極采取了一些應對措施。當前，我段在大秦線維修養護方面，主要采取日常天窗修和集中修施工相結合的作業模式，日常天窗修以小型養路機械、人工為主開展狀態修，結合設備狀態進行傷損軌件更換、鋼軌修磨、聯接零配件件緊松補缺等結構修理及幾何尺寸整治；集中修施工以大修養路機械為主開展周期修、預防狀態修，重點組織大機綜合維修、鋼軌大修、道床大修、道岔大修等作業。

3.1 鋼軌修理

⑴突出預防性打磨和修理性打磨。對大修換軌及運營鋼軌進行預防性打磨和修理性打磨作業，與中鐵物總合作進行廓形打磨作業維修設計，確保了大機打磨作業效果和質量，及時消除了鋼軌魚鱗傷、肥邊等病害。

⑵按周期對隧道內鋼軌進行銑磨，延緩鋼軌波磨、垂磨速率。

⑶小半徑曲線地段縮短換軌周期，對曲線半徑小于600m 地段及鋼軌側磨嚴重地段，及時更換維修軌。

⑷采取鋼軌頂面及作業邊涂覆潤滑技術，分別在大南、湖東安設了鋼軌涂油裝置，減緩車輪對鋼軌的磨耗。

⑸減少鋁熱焊保有量、減少加固處所，從源頭上降低斷軌風險。

3.2 聯結零配件修理

⑴試用防松螺母解決扣件松動問題。我段在湖東二場東西岔區分別安裝防松螺母進行試驗，目前狀態良好。

⑵采用熱塑性膠墊，提高膠墊的強度，解決膠墊壓潰破損的問題。

⑶對普通鼓包夾板全部更換為絕緣鼓包夾板，解決“斷而不紅”的安全隱患。

3.3 軌枕修理

⑴對更換軌件頻繁的岔區接頭采取凍結作業，消除接頭病害，實現岔區無縫化，減少小機搗固作業頻次。

⑵經常對軌枕擋肩、承軌槽破損部位進行修復，對接頭及叉心處軌枕進行更換。

⑶采用曲線試驗膠墊，適度降低膠墊剛度、提高膠墊彈性，緩解軌枕切槽病害繼續發展。

3.4 道床修理

⑴按照維修周期結合設備狀態，每兩年對道岔、橋梁、隧道進出口進行一次人工換砟，解決道床臟污板結、翻漿冒泥等問題，恢復道床彈性。

⑵按照大修周期，集中修施工期間每三年組織對區間線路進行大機清篩道床，對站內股道進行大機邊坡清篩作業，解決道床污染、排水不暢等問題。

⑶每次集中修施工期間組織隧道清污作業，對隧道內的煤塵進行人工清污。

3.5 道岔維修

⑴全面推廣道岔軌件修磨作業，根據軌件狀態安排修理打磨工作，重點做好轍叉、尖軌非工作邊、基本軌工作邊的打磨工作，及時消除轍叉心軌及翼軌的細小魚鱗傷，消除翼軌肥邊，使其達到最佳使用效果，通過修磨作業延長轍叉使用壽命。

⑵推廣使用合金鋼拼裝叉心、合金鋼尖軌，延長軌件使用壽命。

4 取得的效果

2019 年以來，設備質量得到了有效提高，以軌檢車指標為例， 7 月份大秦空車線平均TQI 值降至6.98（1 月份7.79），重車線平均TQI 值降至7.96（1 月份9.35）。同時，2019 年5-7 月份大秦線探傷共發現傷損24 處，較前期有明顯減少。

5 仍需研究解決的問題

5.1 研討大秦線空、重車線岔區無縫化的可行性。

解決岔區諸多病害，從本質上入手應盡量較少岔區單元范圍內的接頭數量，最大限度降低列車對岔區的沖擊破壞，探索岔區單元結構無縫化，研究重載岔區無縫化的可能性。

5.1.1 重載岔區無縫化設計方案。

實現岔區無縫化，簡單講就是把道岔及岔區前后的鋼軌接頭通過焊接、膠接、凍結手段進行剛性聯接，使得岔區形成“單元軌條”。

5.1.2 制約重載岔區無縫化的難點及解決方案。

由于重載岔區軌件傷損發生多、發展快，軌件更換較為頻繁，破壞了無縫岔區的結構整體性，且大秦線天窗及其有限，大部分重傷軌件更換方式都為臨時要點更換，沒有充足時間進行前后鋼軌同步更換及焊聯等恢復無縫岔區的工作，因此無縫岔區整體結構破壞后恢復較為困難，重載無縫岔區結構不易保持。

重載岔區由于列車編組輛數較多，且列車密度大，因此對線路或岔區的縱向作用力也較大，造成無縫岔區縱向移動產生位移，重載岔區無縫化以后道岔范圍內沒有接頭作為緩沖調節，容易造成基本軌、尖軌限位器頂死等現象，更換軌件時影響進出軌等，是制約重載岔區無縫化的一個難點。

重載岔區發生應力不均或位移超限后，應力放散或調整作業較為困難，有電務設備限制，鋼軌竄動量有限，制約了應力放散和調整。

但是，總體上來講重載岔區無縫化利大于弊，有利于岔區零配件的保持，大大減少岔區結構病害和鋼軌病害，提高岔區動態檢測指標等。解決岔區位移問題，建議應在每年夏、冬季節初期，對重載無縫岔區進行應力調整，松開岔區扣件及緩沖區夾板，使岔區鋼軌自然伸縮，減少因鋼軌收縮造成的位移過量移動引起的限位器頂死等問題。

5.2 研討大秦重載隧道內軌枕板線路的養護維修措施。

軌枕板隧道一般長度都在1km 以上，作業有效性差，主要問題是：煤塵污染十分嚴重，掩埋扣件、軌底甚至軌腰，導致扣件銹蝕、松動失效，鋼軌銹蝕；軌枕板下無石砟道床，道床板結十分嚴重，沒有彈性，導致鋼軌波磨、軌枕板斷裂扣件折斷等；部分隧道排水不暢洞壁漏水至線路上導致翻漿冒泥；水溝排水不暢、仰拱破裂造成線路下沉、道床翻漿等；長大隧道作業進出隧道困難，純作業時間及其有限。針對我段軌枕板隧道多、且長度大的特殊情況，隧道內線路養護維修建議采取以下措施。

⑴針對煤塵掩埋軌底、扣件現象，首先進行徹底清污。清污不能受袋數限制，將掩埋扣件、軌底、兩線間及洞壁側煤塵全部清理干凈，同時縮短清污周期，長大隧道尤其是隧道進出口300-500m 范圍內要每季度或每兩個月清污一遍，消滅鋼軌、扣件等的銹蝕，為日常軌枕板線路養護維修提供基礎條件。

⑵徹底解決隧道漏水、排水溝堵塞、仰拱破裂基地冒水等問題，消除因外因造成的線路設備變化，消除軌枕板隧道冒泥、下沉等病害，減少外部因素影響，保持軌枕板隧道線路道床穩定，為線路養護維修提供保障。

⑶針對隧道內鋼軌、零配件由于隧道內陰濕和煤塵覆蓋造成的銹蝕問題，建議隧道內零配件在大修換軌鋼軌時同步進行更換，并建議對零配件和軌底軌腰進行防銹處理，對零配件及鋼軌在廠內實施噴涂防銹漆或材料，以徹底解決鋼軌、配件銹蝕失效問題。

⑷針對隧道內鋼軌波磨、接頭坍低、軌枕板斷裂等問題，重點需解決軌枕板線路道床彈性問題。因軌枕板隧道線路的局限性，改善軌枕板隧道線路彈性無法從道床上入手，從科技手段考慮應研究改善軌下和枕下的彈性來彌補道床彈性不足的問題。

6 結束語

大秦鐵路在重載條件下大運量長期運行，如何保障大秦鐵路在大運量、高密度、長期運行下的安全性，基礎設施既有狀態能否滿足安全運營要求，結構的耐久性和疲勞性能對長期運營的影響和相應對策如何，這些都需要不斷地研究、探索下去。