基于重載軌道使用壽命的綜合性技術研究

程勁松

（河北港口集團秦皇島港股份有限公司第九港務分公司，河北秦皇島 066000）

0 引言

在港口設備中大多數大機行走及翻車機翻卸車皮都涉及到鐵路道軌，由于港口設備的使用與維護和鐵路設備相比存在較大差距，軌道及附屬扣件隨著使用年限的增加都出現了較嚴重損壞，加之更新及維修時間長等不利因素，照搬鐵路的維修方式不能很好的滿足現場實際需求，因此一種基于低速重載鐵路線路的綜合措施急需被提出，在實際使用中對重車軌道的各項使用情況及零部件的損壞情況進行匯總分析，分別從關鍵零部件的使用壽命的延長和頻發故障的預防治理兩方面入手，研究匯總6 項綜合質量工藝技術。

1 關鍵零部件使用壽命延長

1.1 關鍵扣件螺旋道釘的防腐技術

在鐵路扣件中螺旋道釘是固定整套扣件及軌道的唯一連接件，他的好壞直接關系到軌道的緊固程度。日常使用維修中將螺旋道釘的維護作為一項重點工作，但由于已有的技術存在不足，難以適應現場的工況，經常出現因為螺旋道釘損壞造成的鐵路扣件失效問題，根據現場實際對損壞的道釘進行分析，發現主要造成道釘失效的是道釘底部與固定道床結合部分過度銹蝕使道釘直徑過度變細、強度下降，進而造成道釘斷裂，整個扣件組失效。

通過現場實際對比使用4 a 的道釘發現，由于有螺栓和螺栓防護帽的保護整根道釘上半部分幾乎沒有銹蝕損耗，而道釘根部由于沒有任何防護裝置，加之其他配套扣件圍擋導致積水積塵不能有效排出，使得這部分道釘銹蝕嚴重，M24 的螺栓已經不足12 mm，銹蝕損耗>50%，嚴重影響道釘的強度，大面積的道釘嚴重銹蝕使得軌道處在一個極其不穩定的狀態中，造成極大安全隱患。

傳統的軌道扣件防腐措施是在軌道安裝完成后在道釘頂部涂抹覆蓋一層油脂并加蓋螺栓防護帽加以保護，這種方式對道釘頂部有較好的防護作用，但底部卻難以達到保護的目的。而單一的油脂防腐，由于油脂本身附著能力和揮發等性能難以長時間保持，因此需要一種長期有效且作用于根部的道釘防腐措施。

根據以上問題并結合環氧樹脂涂層鋼筋的啟發，采用一種覆蓋式防腐措施，即采用一些不易銹蝕氧化的材料將極易銹蝕的道釘部分覆蓋上，阻止氧化介質與其接觸到達防腐的目的?？紤]到成本及附著能力決定使用環氧樹脂雙組份膠（哥倆好膠水的主要成分），由于這種物質主要用于粘接，因此具有極強的附著能力，另外固化后的環氧樹脂性能具有較好的抗剝離和抗剪切能力，能極好的適應現場的工況，在新更換的軌道道釘上也易操作，使用上只需將雙組份膠混合略加攪拌后涂抹至道釘防腐部位即可，在經過一星期左右的裸露試驗后效果明顯，涂抹的道釘，上部分未涂抹已經產生銹蝕而涂抹的下部份仍然保持值筋之初的狀態，并且保持著極好的附著能力難以被剝離。

1.2 應對軌下基礎下陷的短期施工修復技術

軌道長期使用后，重載部分由于列車車頭及重載車廂等重物的頻繁擠壓，使得軌道扣件及扣件底板下的水泥基礎出現下陷開裂的情況，針對這種情況一般的維修方法是將整段軌道的基礎軌下部分全部打碎重新植入道釘后在兩道挖開的溝中澆筑水泥平整后等待水泥干固。

但這種方法需要較長時間等待水泥強度達標，而在有限的工期內長時間的等待顯然是不可行的。而使用干固較快的灌漿料成本也較高，同樣需要一定的干固時間，這使得施工陷入僵局。

在種情況下結合現場實際得出一種免破壞免澆筑的維修方法。在將現有老舊扣件拆除后針對下陷開裂的基礎做剝離處理，用手持切割機參照軌下鐵墊板（GZ-B 型）外形切割出一個長方形區域，深度根據基礎裂紋深度而定（在10～30mm 之間），再用釬子把區域內的開裂下陷基礎剔除掉，因為有軌下緩沖膠墊，底面只需略微找平即可。安裝新軌時在減薄的水泥基礎上安裝預置墊板以此補償軌道的下降量達到調平的目的。

1.3 軌下鐵墊板抗壓潰能力改造

作為軌道支撐基礎的軌下鐵墊板，作用十分關鍵，他是軌距調整扣件的支撐基礎，同時也支撐軌道防止軌道下陷，但也正是由于這些作用使得軌下鐵墊板受力十分巨大，列車的重力及車輪側向力都通過軌道和扣件傳導到軌下鐵墊板上，因此他的好壞直接關系到軌道本身的軌距、高差、緊固力等重要指標。

在軌道的日常維修中，軌下墊板損壞較嚴重，基本問題都是墊板中間部分壓潰變形，甚至斷裂。這種損壞使得整個鐵墊板的支撐作用嚴重下降，造成軌道沉降并直接影響水泥道床基礎，另一方面由于墊板斷裂成兩部分使得以鐵墊板板肩為支撐的軌距調整扣件失效，軌道側向力完全作用到道釘上近一步造成道釘過力斷裂。

根據以上原因對鐵墊板的材質進行分析研究，通過對比發現原有的軌下墊板為白心可鍛鑄鐵件，在結合以上故障后發現其韌性、伸長率、脆性等力學性能不能很好的滿足現場實際需求，因此考慮決定采用一種新的材料來代替原有的可段鑄鐵材料。經過對比可以發現常用結構鋼材Q235B 具有較好的伸長率和韌性，相比原有的可鍛鑄鐵材料在抗拉強度、屈服強度等基本力學性能相同，但在現場實際使用中造成損壞的拉伸率（可鍛鑄鐵在10 左右）及反映韌性的沖擊功等指標上Q235 要高出50%以上。據此選擇Q235B 為軌道下鐵墊板的新材料。為了解決成本及加工問題可利用焊接技術將墊板的扣件擋肩單獨焊接在板材上，這樣節省整體成型的原料費用，大大減少加工難度及成本。

在近2 a 的使用時間里，根據現場觀測，其效果良好，未有明顯壓潰及裂紋現象，基本滿足預期目的。

2 頻發故障的預防治理

2.1 應對精準計量要求的軌道防爬技術

在翻車機出入口軌道段均有用于測量煤炭重量的軌道衡，這種利用衡體上下微量位移的計量設備其測量間隙只有10 mm 左右，極易受到軌道攢動的影響，在未進行改造以前軌道衡經常出現因軌道攢動造成的測量數據失真情況，成為一項困擾我們的頻發故障。因此為了保證軌道衡測量精度及貨運質量，必須要嚴格抑制軌道攢動。

通過已有的防爬設備的使用情況發現，其主要受力位置過于薄弱，整體尺寸也過小，針對于此在空間極其有限的軌道上進行防爬器強化改造。

對整個止擋塊的尺寸加大，并加厚卡塊的尺寸，重新設計整套防爬設備的安裝順序，使得在增大尺寸后防爬器仍然能順利安裝到軌道上。經過近2 a 的使用第一批安裝的防爬器，基本無損壞情況，效果良好。

2.2 防治結合的簡易拉桿安裝調整技術

鐵路上使用的常見軌距拉桿是一種卡接在枕木道床軌道下表面的桿件機構，通過螺栓調整緊固軌距。但這種拉桿使用在固定的水泥道床上卻存在諸多不利因素。

在固定的水泥道床上、軌道下表面與水泥基礎較近沒有安裝位置，需要土建另開安裝槽，而槽內積煤、積水又成為腐蝕拉桿的另一不利因素。另外當軌道受力下壓時又將與水泥基礎共同擠壓軌距拉桿造成破壞。

基于以上幾點設計制作一種適合現場實際情況的軌距拉桿裝置。根據軌道劣化情況發現在軌道使用一段時間后，部分軌道會因為受列車壓力而發生外翻類變形，這情況基本是以固定的軌道地面為基點，軌道承載面發生外翻。據此決定將新軌距拉桿由軌道地面為固定點上移至軌腰部位，以便減小不利作用力矩，借鑒魚尾板連接方式在軌腰處鉆1 個孔，簡化掉正常軌距拉桿的卡子部分，只使用螺母擰緊固定簡化操作流程和難度，在不影響列車通行的前提下，更好的使軌距拉桿適應現場的具體工況要求，解決常規拉桿的問題，提高軌道及拉桿的使用壽命。

2.3 應對移位及下陷軌道接縫的魚尾板夾緊方案

魚尾板作為軌道間的重要連接件，作用在于連接兩根軌道使列車行駛時軌道不至脫開。也正是因為這樣在現場使用中此處也是最容易出現問題的地方。

軌道在長期使用后接頭處水泥基礎較其他地方更易下陷，而軌道攢動及偏移的最終體現也在接頭處表現出來。因此考慮到現場列車均為較低速度，而魚尾板主要又是靠夾緊力來連接軌道的，因此將正常的魚尾板進行改造，以此適應軌道接縫間隙大，魚尾板連接螺孔錯位對不上等故障，以便能快速解決應對問題。將魚尾板6 個螺栓孔擴成長孔，以原有螺栓孔邊緣為基準分別向兩側各延長20 mm，螺栓孔直徑不變（圖1）。

用改造加工后的魚尾板配合軌縫墊片使用，在出現因為軌道過度偏移造成的軌間縫隙過大、魚尾板螺栓切斷等問題時就能較快更新維修故障點，保證維修質量及效率。

圖1 魚尾板改造方案

3 結束語

以上6 種綜合改造互相結合、影響，能有效的解決低速重載軌道的各項故障隱患，也為更新改造工作提供了很好的幫助，經過改造使得軌道的各項性能更好地適應作業現場的需要，提高設備使用壽命，降低故障率及維修成本。