關于WJ-2型扣件扣壓固定方式的技術改造

紀永

摘 要：WJ-2型扣件是一種將鋼軌固定在軌枕上的聯接零件，主要適用于無砟軌道高架區間的線路鋪設。優點一因屬于小阻力扣件，可以滿足鋼軌、混凝土的熱脹冷縮，不至于應力過大而損壞道床扣件。優點二具有較大軌距、水平的調整量，可以適應預應力梁的徐變和橋墩的不均勻沉降，以及滿足減振、降噪、絕緣的要求。該備件雖功能優良，但在長期的運營檢修中發現，線路上陸續出現扣件松掉、斜掉、滑落等現象。這種掉落的扣件因結構設計缺陷是擰不緊的，一擰螺栓彈條就向內側滑動掉落，根本沒有扣壓力。為解決隱患，確保線路設備能夠安全使用，所以對WJ-2型扣件扣壓固定方式進行了相關的技術改造。

關鍵詞：扣件;鋼軌;線路;安全

引言

無錫地鐵一號線堰橋站至莊前站U型槽，以及正線與西漳車輛段的出入段線，這兩部分線路均是高架線路，線路所用的聯接零件均為WJ-2型扣件;除去車站和岔區，各區間上下行加出入段線，所設置WJ-2型扣件約5萬個左右。鋼軌是軌道線路的重要組成設備，它的功能是引導機車車輛輪對前進，承受車輪的巨大壓力，并傳遞到軌枕上。鋼軌必須為車輪提供連續、平順和阻力最小的滾動表面。而作為固定鋼軌，保持鋼軌平順穩定的扣件，作用也是至關重要的。如果因設計缺陷導致固定鋼軌的扣件松動或者失去扣壓力，這必然是對地鐵的運行安全是存在莫大隱患的。

1隱患發現

在參與無錫地鐵一號線高架線路檢修養護的工作期間，經常發現鋼軌扣件會出現松掉、滑掉、歪斜、或者不能保持標定的扣壓力，在日常線路巡檢巡道作業中，對一些固定里程或特定位置的扣件，需要經常查看或臨時整治。當遇極端天氣或特殊季節時，整個線路任意一處扣件都有可能隨時發生，彈條松動滑動扣件失去扣壓力。目前發現最多一根軌有過6至7處彈條松滑歪斜。

2隱患分析

WJ-2型扣件的設計特點是，有獨立的鐵墊板，可將鋼軌與混凝土軌枕利用螺栓聯接起來，其中錨固螺栓為46號，彈條T型螺栓為36號。整個扣件系統采取一系列的鎖定束縛作用，來達到線路穩定的要求標準，即通過擰緊螺栓，使彈條發生形變，將鋼軌牢牢鎖住。現針對線路彈條產生的隱患異常進行分析，第一點在擰緊T型螺栓后，彈條會在豎直方向上產生極大的彈力，當扣件系統水平面存在明顯傾斜角度值時，彈條會極易發生橫向滑動，且越擰緊越容易滑動，即彈條產生橫向滑掉。第二點是當冬季或者夏季軌溫異常時，在無縫線路的伸縮區、緩沖區，會有比較明顯的鋼軌縱向爬行，當鋼軌爬行時會帶動，扣壓在軌底的彈條內部形成了扭力矩，使彈條產生偏向斜滑。

在常規的扣件設計中，都會有鐵墊板固定彈條的內外兩側擋肩設計，即防止螺栓擰緊彈條滑掉或因行車震動中發生扣件松掉，產生安全隱患。所以本設備存在的主要隱患是，鐵墊板上缺少內側擋肩，而產生扣件滑掉、歪斜、松掉等不可控隱患。

3隱患解決

3.1為了防止線路上的扣件松掉，其根除隱患的方案有兩種：

3.1.1一是徹底對原有鐵墊板扣件系統進行更換改造施工，其特點施工量較大、工期長，需要重新采購大量的新備件且成本較高，施工過程費工繁冗，且會影響部門車間班組對線路設備檢修的年度生產計劃、季度檢、月檢、周檢等相關施工生產，嚴重的會影響列車正常運營。

3.1.2第二種方案是通過技術創新改造，設計一種可以固定彈條橫向移動的“擋座”或者“擋肩”，使其在螺栓擰緊或列車驅動制動或鋼軌熱脹冷縮等條件影響下都不會發生滑掉、歪斜，確保彈條保持標定的扣壓力值。

3.2針對上述第二種方案，以及結合WJ-2鐵墊板的原有基本特征及設計參數，設計了一款適用于WJ-2型扣件的一個小配件，針對WJ-2型扣件容易松掉、不能長期扣壓鋼軌、保持鋼軌穩定性而設計，如下圖所示。

3.3其設備的優點有結構穩定、安裝方便、質量堅固、體型輕盈、經久耐用、成本低廉、便于施工維護等，在線路上安裝使用后可保證扣件的穩固不動，牢牢地將鋼軌鎖定在道床上，保證行車更加安全舒適。

3.4根據無錫地鐵行車設備部現《線路檢修規程》2021版，第6.5.5章節對聯結零件的規定，其中對WJ-2型扣件T型螺栓螺母的扭矩值要求達到為75～95N.m。針對該備件體型不大，但要承受一定的扣壓力，即針對材質方面可選用Q235A型鋼材，使其既能保持強力扣壓，也能使其結構穩固不發生形變或者撓曲，進而保證了設備的長期穩定使用。Q235A材料的韌性和塑性較好，有一定的伸長率，具有良好的焊接性能和熱加工性。Q235A型鋼材一般在熱軋狀態下使用，用其軋制的型鋼、鋼筋、鋼板、鋼管可用于制造各種焊接結構件、橋梁及一些普通的機器零件，如螺栓、拉桿、鉚釘、套環和連桿等，所以對承受螺栓的扭矩壓力不會造成壓潰、損毀。尤其在國鐵及軌道交通線路應用更為廣泛，例如有砟木枕道床使用的螺紋道釘、扣件T型螺栓、螺母、平墊圈等等。因此用Q235A型鋼材制作該彈條擋肩，完全適用符合技術規范。

3.5根據GB700-2006《碳素結構鋼》規定標準Q235a型鋼材，其含碳量通常在0.14—0.22﹪之間，屈服強度為235兆帕，抗拉強度為375至500兆帕（MPa）。

3.6將設計的“彈條擋肩”安置在鐵墊板的原有卡槽處，再裝上螺栓擰緊;由于此備件采用的是原模鑲嵌式原理，扣件系統在前后左右四個方向上將被牢牢鎖死，而在豎直方向上被螺栓彈條緊緊的上下束縛，所以不會出現移動、滑掉等現象，從而安全杜絕隱患產生。

4后續應用

通過對制備好的成品進行現場測試，定期檢驗其力學性能是否達標，檢驗其備件的結構穩定性，檢驗扣件系統中的彈條是否仍發生松掉、滑掉等現象。測試要求主要是針對頻繁發生松動、失效的線路地段，進行加載測試實驗。在對比檢測實驗前后的扣件變化，如實驗達標、結構穩定、彈條不動，則實驗備件彈條擋肩是可以滿足線路普及性應用的。即后期針對無錫地鐵一號線，高架區間無縫線路的伸縮區和緩沖區優先使用，尤其是道岔前后區間線路、及伸縮調節器、接頭附近線路優先使用，在日常線路周檢時，如發現類似故障隱患應及時整治，確保地鐵車輛安全運營無隱患。

參考文獻：

[1]線路檢修規程，Q/WDYY-J-207-2-003-2014-C/0，無錫地鐵集團公司運營分公司

[2]碳素結構鋼，GB 700-2006，國家質檢總局、國標管理委員會

[3]地鐵設計規范，GB 50157-2013，國標[2013]第119號部令